Bu cihazlar nöronların etrafını sıkıca sararak bilim insanlarının beynin hücre altı bölgelerini incelemesine yardımcı olabilir ve hatta bazı beyin fonksiyonlarının geri kazanılmasına bile yardımcı olabilir.

Akıllı saatler ve fitness takip cihazları gibi giyilebilir cihazlar, kalp atış hızımız veya uyku evrelerimiz gibi iç süreçleri ölçmek ve bunlardan öğrenmek için vücudumuzun bölümleriyle etkileşime girer.

MIT araştırmacıları, vücuttaki bireysel hücreler için benzer işlevleri yerine getirebilecek giyilebilir cihazlar geliştirdiler.

Yumuşak bir polimerden yapılmış, pilsiz, hücre altı boyutundaki bu cihazlar, ışıkla kablosuz olarak çalıştırıldığında hücrelere zarar vermeden aksonlar ve dendritler gibi nöronların farklı kısımlarının etrafını nazikçe saracak şekilde tasarlanmıştır. Nöral süreçleri sıkıca sararak, bir nöronun elektriksel ve metabolik aktivitesini hücre altı düzeyde ölçmek veya modüle etmek için kullanılabilirler.

Bu cihazlar kablosuz ve serbestçe yüzebildiği için araştırmacılar, bir gün binlerce küçük cihazın enjekte edilebileceğini ve daha sonra ışık kullanılarak invaziv olmayan bir şekilde çalıştırılabileceğini öngörüyor. Araştırmacılar, vücudun dışından gönderilen ve dokuya nüfuz edip cihazları çalıştıracak olan ışık dozunu manipüle ederek, giyilebilir cihazların hücrelerin etrafına nasıl nazikçe sarılacağını hassas bir şekilde kontrol edecekler.

Nöronlar arasında ve vücudun diğer kısımlarına elektriksel uyarılar ileten aksonları sararak, bu giyilebilir cihazlar multipl skleroz gibi hastalıklarda meydana gelen bazı nöronal bozulmaları onarmaya yardımcı olabilir. Uzun vadede, cihazlar tek tek hücreleri ölçebilen ve modüle edebilen küçük devreler oluşturmak için diğer malzemelerle entegre edilebilir.

MIT Medya Laboratuvarı ve Nörobiyolojik Mühendislik Merkezi’nde AT&T Kariyer Geliştirme Yardımcı Doçenti, Nano-Sibernetik Biotrek Laboratuvarı başkanı ve bu teknikle ilgili bir makalenin kıdemli yazarı olan Deblina Sarkar, “Burada tanıttığımız konsept ve platform teknolojisi, gelecekteki araştırmalar için muazzam olasılıklar ortaya çıkaran bir temel taşı gibidir” diyor.

Sarkar’a makalede eski MIT doktora sonrası araştırmacısı ve şu anda Novartis İnovasyon Üyesi olan baş yazar Marta JI Airaghi Leccardi; MIT doktora sonrası araştırmacısı Benoît XE Desbiolles; çalışma sırasında MIT lisans araştırmacısı olan Anna Y. Haddad ’23; ve MIT lisansüstü öğrencileri Baju C. Joy ve Chen Song eşlik ediyor. Araştırma bugün Nature Communications Chemistry’de yayınlanıyor .

Sıkıca sarılmış hücreler

Beyin hücreleri karmaşık şekillere sahiptir, bu da nöronlara veya nöronal süreçlere sıkıca uyum sağlayabilen bir biyoelektronik implant oluşturmayı aşırı derecede zorlaştırır. Örneğin, aksonlar nöronların hücre gövdesine bağlanan ince, kuyruk benzeri yapılardır ve uzunlukları ve eğrilikleri büyük ölçüde değişir.

Aynı zamanda aksonlar ve diğer hücresel bileşenler hassastır, dolayısıyla onlarla etkileşime girecek herhangi bir cihazın onlara zarar vermeden iyi bir temas sağlayacak kadar yumuşak olması gerekir.

Bu zorlukların üstesinden gelmek için MIT araştırmacıları, sardıkları hücrelere zarar vermeyen azobenzen adı verilen yumuşak bir polimerden ince film cihazları geliştirdiler.

Bir malzeme dönüşümü nedeniyle, ince azobenzen tabakaları ışığa maruz kaldığında yuvarlanır ve hücrelerin etrafına sarılmalarını sağlar. Araştırmacılar, ışığın yoğunluğunu ve polarizasyonunu ve ayrıca cihazların şeklini değiştirerek yuvarlanmanın yönünü ve çapını hassas bir şekilde kontrol edebilirler.

İnce filmler, bir mikrometreden daha küçük çaplara sahip minik mikrotüpler oluşturabilir. Bu, onların çok kavisli aksonların ve dendritlerin etrafına nazikçe ama sıkı bir şekilde sarılmasını sağlar.

Sarkar, “Yuvarlanmanın çapını çok ince bir şekilde kontrol etmek mümkün. Işık enerjisini buna göre ayarlayarak istediğiniz belirli bir boyuta ulaştığınızda durabilirsiniz,” diye açıklıyor.

Araştırmacılar, ölçeklenebilir ve yarı iletken temiz odası kullanımını gerektirmeyen bir süreç bulmak için çeşitli üretim teknikleri denediler.

Mikroskobik giyilebilir cihazlar üretmek

Araştırmacılar, suda çözünen bir malzemeden oluşan bir fedakarlık katmanına bir damla azobenzen bırakarak başlıyorlar. Daha sonra araştırmacılar, fedakarlık katmanının üstüne binlerce küçük cihaz kalıplamak için polimer damlasına bir damga bastırıyorlar. Damgalama tekniği, dikdörtgenlerden çiçek şekillerine kadar karmaşık yapılar oluşturmalarını sağlıyor.

Bir pişirme adımı tüm çözücülerin buharlaşmasını sağlar ve ardından ayrı cihazlar arasında kalan herhangi bir malzemeyi kazımak için aşındırma kullanırlar. Son olarak, kurban edilen tabakayı suda çözerler ve binlerce mikroskobik cihazı sıvıda serbestçe yüzer halde bırakırlar.

Serbest yüzen cihazlarla bir çözüme sahip olduklarında, cihazları yuvarlanmaya teşvik etmek için cihazları ışıkla kablosuz olarak çalıştırdılar. Serbest yüzen yapıların, aydınlatma durduktan sonra bile şekillerini günlerce koruyabildiğini buldular.

Araştırmacılar, yöntemin tamamının biyouyumlu olduğundan emin olmak için bir dizi deney gerçekleştirdiler.

Yuvarlanmayı kontrol etmek için ışığın kullanımında mükemmelleştikten sonra, cihazları sıçan nöronları üzerinde test ettiler ve hasara yol açmadan oldukça kavisli akson ve dendritlerin etrafına sıkıca sarılabildiklerini buldular.

“Bu hücrelerle yakın arayüzlere sahip olmak için, cihazların yumuşak olması ve bu karmaşık yapılara uyum sağlayabilmesi gerekir. Bu çalışmada çözdüğümüz zorluk budur. Azobenzenin canlı hücrelerin etrafını bile sarabileceğini gösteren ilk kişiler bizdik,” diyor.

Karşılaştıkları en büyük zorluklardan biri, temiz bir odanın dışında gerçekleştirilebilecek ölçeklenebilir bir üretim süreci geliştirmekti. Ayrıca, cihazlar için ideal kalınlık üzerinde de yinelemeler yaptılar, çünkü onları çok kalın yapmak yuvarlandıklarında çatlamaya neden oluyor.

Azobenzen bir yalıtkan olduğundan, doğrudan bir uygulama, hasar görmüş aksonlar için sentetik miyelin olarak cihazları kullanmaktır. Miyelin, aksonları saran ve elektriksel uyarıların nöronlar arasında verimli bir şekilde hareket etmesini sağlayan bir yalıtım tabakasıdır.

Multipl skleroz gibi miyelinsiz hastalıklarda nöronlar yalıtım sağlayan miyelin tabakalarının bir kısmını kaybeder. Bunları yenilemenin biyolojik bir yolu yoktur. Sentetik miyelin görevi görerek giyilebilir cihazlar MS hastalarında nöronal işlevi geri kazandırmaya yardımcı olabilir.

Araştırmacılar ayrıca cihazların hücreleri uyarabilen optoelektrik malzemelerle nasıl birleştirilebileceğini de gösterdiler. Dahası, cihazların üstüne atomik olarak ince malzemeler desenlenebilir ve bu da kırılmadan mikrotüpler oluşturmak için yuvarlanabilir. Bu, cihazlara sensörler ve devreler entegre etme fırsatları yaratır.

Ayrıca, hücrelerle çok sıkı bir bağlantı kurdukları için, hücre altı bölgeleri uyarmak için çok az enerji kullanılabilir. Bu, bir araştırmacının veya klinisyenin beyin hastalıklarını tedavi etmek için nöronların elektriksel aktivitesini düzenlemesini sağlayabilir.

Sarkar, “Yapay bir cihazın bir hücreyle bu simbiyozunu benzeri görülmemiş bir çözünürlükte göstermek heyecan verici. Bu teknolojinin mümkün olduğunu gösterdik” diyor.

Araştırmacılar bu uygulamaları keşfetmenin yanı sıra, cihaz yüzeylerini belirli hücre tiplerini veya hücre altı bölgelerini hedeflemelerini sağlayacak moleküllerle işlevselleştirmeyi denemek istiyorlar.

Araştırma, İsviçre Ulusal Bilim Vakfı ve ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri Beyin Girişimi tarafından desteklendi.

Kaynak ve devamını incelemek için Buraya tıklayabilirsin.

Kuantum levitasyon, bir süper iletkenin ve manyetik alanların etkileşimiyle gerçekleşen büyüleyici bir fiziksel fenomendir. Bu süreç, kuantum mekanik yasalarına dayanır ve nesnelerin havada asılı kalmasını veya hareket etmesini sağlar. İşte kuantum levitasyonun nasıl çalıştığına dair detaylı bir açıklama:

---

1. Süper İletkenlik Nedir?

• Tanım: Süper iletkenlik, belirli malzemelerin çok düşük sıcaklıklarda (kritik sıcaklıklarının altında) elektrik direncini tamamen kaybettiği bir durumdur.
• Etkisi: Süper iletkenler, manyetik alanlara karşı alışılmadık tepkiler gösterir ve bu özellik, kuantum levitasyonun temelini oluşturur.

---

2. Meissner Etkisi

• Nasıl Çalışır?
  • Bir süper iletken, kritik sıcaklığın altına soğutulduğunda, içinde oluşan tüm manyetik alanları dışarı iter. Bu olaya Meissner etkisi denir.
  • Süper iletkenin yüzeyinde, manyetik alanın girmesine izin verilmeyen bir “manyetik dışlama” bölgesi oluşur.
• Sonuç: Süper iletken, bir mıknatısın manyetik alanını “tutabilir” veya itebilir. Bu, levitasyonun temel taşlarından biridir.

---

3. Akı Tutulması (Flux Pinning)

• Nasıl Çalışır?
  • Gerçek dünyada, süper iletkenler tamamen mükemmel değildir. İç yapılarında, manyetik akının (manyetik alan çizgilerinin) girebileceği kusurlu bölgeler bulunur.
  • Manyetik akı, bu kusurlu bölgelerde sıkışıp kalır ve bu, süper iletkenin mıknatısa sabitlenmesine neden olur. Buna akı tutulması denir.
• Sonuç: Süper iletken, manyetik alan içinde sabit bir konumda “kilitlenir” ve havada asılı kalabilir. Süper iletkenin pozisyonu, manyetik alan içinde sabitlenmiş bir yörünge boyunca kayabilir.

---

4. Levitasyonun Mekanizması

• Bir süper iletken, bir mıknatısın üzerinde konumlandırıldığında:
  1. Meissner etkisi, süper iletkenin manyetik alanı dışlamasını sağlar.
  2. Akı tutulması, süper iletkenin manyetik alan çizgileriyle “kilitlenmesine” neden olur.
  3. Bu, süper iletkenin havada sabit bir konumda kalmasına veya belirli bir yörüngede hareket etmesine imkan tanır.

---

5. Neden Kuantum?

• Bu fenomen, kuantum mekanik ilkelerine dayanır çünkü:
  • Süper iletkenin içindeki manyetik akı kuantumlanmıştır, yani akı sadece belirli, ayrık değerlere sahip olabilir.
  • Bu, süper iletkenin manyetik alanlarla kesin ve sabit bir şekilde etkileşim kurmasına neden olur.

---

6. Kuantum Levitasyonun Uygulamaları

• Maglev Trenleri: Manyetik levitasyon trenlerinde sürtünmesiz hareket için süper iletkenler kullanılabilir.
• Sürtünmesiz Dönen Sistemler: Bilimsel deneylerde veya hassas cihazlarda sürtünmeyi minimize etmek için kullanılabilir.
• Gelecek Teknolojiler: Uçan araçlar, enerji verimli taşıma sistemleri ve manyetik enerji depolama.

---

7. Demonstrasyon: Uçan Disk

• Eğer bir süper iletken, azot gibi bir sıvı gazla kritik sıcaklığının altına soğutulursa, bir mıknatısın üzerine yerleştirildiğinde havada sabit bir şekilde durabilir veya bir manyetik yörünge boyunca sürtünmesiz şekilde hareket edebilir.

---

Kuantum levitasyon, süper iletkenlerin kuantum mekaniğine dayalı olağanüstü özelliklerini sergileyen bir fenomendir ve gelecekte bilim ve teknoloji alanında devrim niteliğinde yeniliklere ilham verme potansiyeline sahiptir.

Kaynak: Görsel sıradışı bilim sitesinden alınmış olup içerik yapay zeka çerçevesinde oluşturulmuştur.

Karolinska Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, dünya çapında milyonlarca insanı etkileyen yaygın bir demans türü olan Alzheimer hastalığı hakkında heyecan verici keşiflerde bulundu. 
Alzheimer’s & Dementia’da yayınlanan 
bir çalışmada , yeni sinaptik PET izleyicisi UCB-J’nin Alzheimer hastalığı için önemli bir erken tanı biyobelirteci/aracı olarak potansiyelini araştırdılar.

Alzheimer hastalığının henüz bir tedavisi olmasa da araştırmacılar, belirgin belirtiler ortaya çıkmadan önce bile hastalığı erken teşhis etmenin yollarını bulmak için yoğun bir şekilde çalışıyorlar.

PET görüntüleme tanı tekniği, Alzheimer hastalığının neden olduğu gibi patolojik durumların ve anormal beyin değişikliklerinin erken tespiti için seçici ve spesifik izleyiciler (radyoaktif kimyasal moleküller) kullanır. Bu çalışma, Alzheimer hastalığıyla bağlantılı beyindeki değişiklikleri görmeye yardımcı olabilecek UCB-J adlı yeni bir tanı PET izleyicisine odaklanmıştır. Beyin değişiklikleri, bir kişi hastalığın belirtilerini göstermeden 10-20 yıl önce başlar. Bilim insanları, birinin hafıza sorunları yaşayıp yaşamayacağını tahmin edebilecek ipuçları gibi biyobelirteçler bulmak istiyor.

“Bu çalışmanın çevirisel ve klinik değeri özellikle yüksektir, çünkü bu AD beyinlerinde yeni sinaptik PET izleyicisi UCB-J hakkında ilk kapsamlı ex vivo raporlardan biridir ve en önemlisi, UCB-J’nin gelecekteki klinik çalışmalarda kullanılma yolunda olması nedeniyle çalışmamız çok zamanındadır,” diyor Karolinska Enstitüsü, Nörobiyoloji, Bakım Bilimleri ve Toplum Bölümü, Klinik Geriatri Bölümü Araştırma Uzmanı ve makalenin ilk ve ilgili yazarı Amit Kumar.

Protein beyin hücrelerinin iletişim kurmasına yardımcı olur.

Araştırmacılar, beyin hücrelerinin nasıl iletişim kurduğuyla ilgili olan SV2A adlı belirli bir proteine ​​baktılar. Alzheimer hastalığında, bu iletişimin ve beyin hücrelerinin kaybı sorunun büyük bir parçasıdır.

UCB-J, SV2A’yı takip edebilen ve bir sorun olup olmadığını gösterebilen bir tespit aracı gibidir. Çalışmada, bunu AD’li kişilerin beyinlerinde test ettiler ve bunları normal beyinlerle karşılaştırdılar. Sonuçlar ümit vericiydi—UCB-J, Alzheimer’lı beyinlerdeki sorunları tespit edebilirdi.

Ancak, çalışma ayrıca UCB-J’nin Alzheimer beyinlerindeki diğer proteinlerle etkileşiminden kaynaklanan bazı aksaklıklar yaşayabileceğini buldu. Bu, bilim insanlarının gelecekteki çalışmalarda bu aracı kullanırken dikkatli olmaları gerektiği anlamına geliyor.

Beyinleri incelemek için farklı teknikler

Araştırmacılar beyinleri incelemek için postmortem beyin görüntüleme ve spesifik protein tespit testleri gibi özel teknikler kullandılar. İnceledikleri beyin dokuları nadirdir ve elde edilmesi kolay değildir, bu da bu araştırmayı daha da önemli hale getirir.

Basitçe ifade etmek gerekirse, bu çalışma Alzheimer ile ilişkili beyin değişiklikleri (sinaptik kayıp) ve bunu erken tespit edebilmemiz hakkında daha fazla bilgi edinmemize yardımcı oluyor. Bu, gelecekte hafıza sorunları olan insanlara yardımcı olmak için faydalı olabilecek yeni bir araç bulmak gibi. Bilim insanları bu bulgulardan heyecan duyuyor ve bunun Alzheimer ile başa çıkmanın daha iyi yollarına doğru bir adım olabileceğini düşünüyorlar.

Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsin.

Yaşamın neden belirli yönelimlere sahip molekülleri kullandığı gizemi, DNA ortaya çıkmadan önce yaşam için talimatları potansiyel olarak barındırdığı düşünülen anahtar molekül olan RNA’nın, proteinlerin yapı taşlarını sol veya sağ yönelimde yapmayı destekleyebileceğinin keşfiyle derinleşti. Bu gizemi çözmek, yaşamın kökenine dair ipuçları sağlayabilir. Bulgular yakın zamanda 
Nature Communications’da yayınlanan araştırmada 
yer almaktadır .

Proteinler, saç gibi yapılardan enzimlere ( kimyasal reaksiyonları hızlandıran veya düzenleyen katalizörler ) kadar her şeyde kullanılan, yaşamın işgücü molekülleridir. Alfabedeki 26 harfin kelimeler oluşturmak için sınırsız kombinasyonlarda düzenlenmesi gibi, yaşam da milyonlarca farklı protein oluşturmak için çok çeşitli düzenlemelerde 20 farklı amino asit yapı taşını kullanır.

Bazı amino asit molekülleri iki şekilde inşa edilebilir, böylece elleriniz gibi ayna görüntüsü versiyonları vardır ve yaşam bu amino asitlerin sol elli çeşidini kullanır. Sağ elli amino asitlere dayalı yaşam muhtemelen iyi çalışsa da, iki ayna görüntüsü biyolojide nadiren karışır, bu da yaşamın homokiralite adı verilen bir özelliğidir. Yaşamın neden sağ elli yerine sol elli çeşidi seçtiği bilim insanları için bir gizemdir.

DNA (deoksiribonükleik asit), canlı bir organizmanın inşası ve çalıştırılması için talimatları tutan moleküldür. Ancak, DNA karmaşık ve uzmanlaşmıştır; talimatları okuma işini RNA (ribonükleik asit) moleküllerine ve proteinleri ribozom moleküllerine “alt sözleşme” olarak verir.

DNA’nın uzmanlaşması ve karmaşıklığı, bilim insanlarını yaşamın erken evrimi sırasında milyarlarca yıl önce ondan önce daha basit bir şeyin olması gerektiğini düşünmeye yöneltti. Bunun için önde gelen adaylardan biri, hem genetik bilgiyi depolayabilen hem de proteinler oluşturabilen RNA’dır. RNA’nın DNA’dan önce gelmiş olabileceği hipotezi “RNA dünyası” hipotezi olarak adlandırılır.

RNA dünyası önermesi doğruysa, o zaman belki de RNA’daki bir şey, sağ elli proteinler yerine sol elli proteinler inşa etmeyi tercih etmesine neden oldu. Ancak, yeni çalışma bu fikri desteklemedi ve yaşamın neden sol elli proteinlerle gittiği gizemini derinleştirdi.

Deney, ribozimler adı verilen proteinleri oluşturmak için enzimler gibi davranan RNA moleküllerini test etti. “Deney, ribozimlerin sol veya sağ elli amino asitleri tercih edebileceğini gösterdi, bu da RNA dünyalarının genel olarak biyolojide şu anda gözlemlediğimiz amino asit formlarına karşı güçlü bir eğilime sahip olmayacağını gösteriyor,” diyor Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles (UCLA) Samueli Mühendislik Okulu’ndan makalenin ilgili yazarı Irene Chen.

Deneyde araştırmacılar, RNA dünyasının erken Dünya koşullarının ne olabileceğini simüle ettiler. Ribozimler ve amino asit öncülleri içeren bir çözeltiyi, üretmeye yardımcı olacağı sağ elli ve sol elli amino asit olan fenilalaninin göreceli yüzdelerini görmek için inkübe ettiler.

15 farklı ribozim kombinasyonunu test ettiler ve ribozimlerin sol elli veya sağ elli amino asitleri tercih edebileceğini buldular. Bu, RNA’nın başlangıçta bir amino asit formuna karşı önceden belirlenmiş bir kimyasal eğilime sahip olmadığını gösteriyordu. Bu tercih eksikliği, erken yaşamın modern proteinlerde baskın olan sol elli amino asitleri seçmeye yatkın olduğu fikrine meydan okuyor.

Chen’in araştırma grubunun üyesi ve UCLA’da doktora sonrası araştırmacı olan ortak yazar Alberto Vázquez-Salazar, “Bulgular, yaşamın nihai homokiralitesinin kimyasal determinizmin bir sonucu olmayabileceğini, ancak daha sonraki evrimsel baskılarla ortaya çıkmış olabileceğini gösteriyor” dedi.

Dünya’nın prebiyotik tarihi, levha tektoniği, yani Dünya kabuğunun yavaş çalkalanmasıyla silinen fosil kayıtlarının en eski kısmının ötesinde yer alır. O dönemde gezegen muhtemelen asteroitler tarafından bombalanmıştır ve bu asteroitler amino asitler gibi yaşamın yapı taşlarından bazılarını getirmiş olabilir. Kimyasal deneylere paralel olarak, diğer yaşam kökeni araştırmacıları meteoritlerden ve asteroitlerden gelen moleküler kanıtlara bakıyorlar.

“Yaşamın kimyasal özelliklerini anlamak, Güneş Sistemi’nde yaşam arayışımızda neye bakmamız gerektiğini bilmemize yardımcı oluyor,” diyor ortak yazarlardan biri ve Maryland, Greenbelt’teki NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde astrobiyoloji alanında kıdemli bilim insanı ve Goddard Astrobiyoloji Analitik Laboratuvarı müdürü Jason Dworkin.

Dworkin, geçen yıl Bennu asteroitinden örnekler çıkarıp daha detaylı incelenmek üzere Dünya’ya getiren NASA’nın OSIRIS-REx misyonunda proje bilim insanı olarak görev yapıyor.

Dworkin, “OSIRIS-REx örneklerini , tek tek amino asitlerin kiralitesi (el yatkınlığı) açısından analiz ediyoruz ve gelecekte Mars’tan alınan örnekler de ribozimler ve proteinler de dahil olmak üzere yaşam kanıtları açısından laboratuvarlarda test edilecek” dedi.

Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsin.

Çoğu insanda, solunum sinsitiyal virüsü (RSV) ve insan metapnömovirüsü (hMPV) olarak bilinen akciğeri enfekte eden patojenler hafif soğuk algınlığı benzeri semptomları tetikler. Ancak bebeklerde ve yaşlılarda bu virüsler şiddetli zatürreye ve hatta ölüme neden olabilir.

Ancak her iki virüse karşı aşı tasarlamak zordu. Şimdi, Scripps Research bilim insanları, onu hedef alan aşıları daha iyi tasarlamak için kritik bir RSV ve hMPV proteininin yapısını ve stabilitesini analiz ettiler. Nature Communications’da yayınlanan araştırmaları , mevcut olanlardan daha etkili olabilecek RSV aşılarının yanı sıra ticari olarak mevcut bir seçeneği olmayan hMPV’ye karşı bir aşıya işaret ediyor.

“Bu virüsler için bir karma aşı oluşturmak, hem bebekler hem de yaşlılar için viral hastane yatışlarını önemli ölçüde azaltabilir,” diyor çalışmanın kıdemli yazarı, Scripps Research’teki Bütünleşik Yapısal ve Hesaplamalı Biyoloji Bölümü’nde doçent olan Jiang Zhu, Ph.D.. “Bu, aynı zamanda çoğu RSV ve hMPV vakasının görüldüğü grip mevsiminde genel sağlık yükünü hafifletebilir.”

Bilim insanları uzun zamandır bağışıklık sistemini RSV, hMPV ve ilgili virüslerin yüzeylerinde bulunan füzyon (F) proteinlerini tanımaya ikna eden aşılar yaratmaya çalışıyorlar. Bu proteinler virüslerin insan hücrelerini enfekte etmesinde önemli bir rol oynuyor. Ancak F proteini, virüsler hücrelerle füzyon yaptığında “füzyon öncesi” formdan “füzyon sonrası” forma hızla değişen hassas bir yapıya sahip. İdeal olarak, bir aşı bağışıklık sistemine enfeksiyonu durdurabilmesi için kapalı füzyon öncesi F proteinini tanımayı öğretecektir.

Zhu, “Sorun şu ki bu füzyon öncesi yapı çok kırılgan ve değişken,” diyor. “Çevreyi birazcık bile değiştirirseniz, protein aniden bir arabadan bir robota dönüşen bir transformatöre benziyor.”

Bu, bilim insanlarının izole edilmiş bir füzyon öncesi F proteinini aşı olarak kullanamayacakları anlamına gelir; yapısı bağışıklık sisteminin tepki vermesi için çok hızlı değişir. Ve proteinin füzyon sonrası versiyonunu hedef alan bir aşı, bağışıklık sistemine virüse vücudu enfekte etme şansı olmadan saldırmayı öğretemez.

Biyofizik alanında geçmişi olan ve yakın zamanda HIV, SARS-CoV-2 ve hepatit C gibi virüslere karşı yeni aşılar tasarlayan Zhu, füzyon öncesi F proteininin neden bu kadar kararsız olduğunu, özellikle de neden açılmasının bu kadar kolay olduğunu tam olarak anlayabilirse daha kararlı bir form ve dolayısıyla daha iyi bir aşı üretebileceğini düşündü.

Zhu ve araştırma ekibi, öncelikle piyasada bulunan Arexvy, mResvia ve Abrysvo adlı dört mevcut RSV aşısının ve 3. faz denemelerine ulaşan deneysel bir aşının geliştirilmesinde kullanılan F proteinlerini analiz etti.

Bazı füzyon öncesi F proteinlerinin dengesiz göründüğünü ve bazen açık bir forma veya daha da az istenen bir füzyon sonrası forma dönüştüğünü keşfettiler. Ayrıntılı bir yapısal analiz, füzyon öncesi yapının merkezinde, birbirini iten üç pozitif yüklü molekülün bulunduğu “asidik bir yama” olduğunu ve en ufak bir bozulmada RSV F proteinini yaylı bir transformatör gibi açmaya hazır olduğunu ortaya koydu.

Zhu, “Bu, bir virüsün evrim sırasında anahtar proteininin hareketini kontrol etmek için edinebileceği inanılmaz bir özellik,” diyor. “Neyse ki, bunun üstesinden de gelebiliriz, ya kaba kuvvetle ya da daha iyisi, sorunun kaynağı olan asidik yamayı doğrudan ele alan akıllı bir mutasyonla.”

Zhu, RSV F proteinini merkezindeki bir çift molekülü değiştirerek yeniden tasarladı ve dışarıya doğru iten kuvveti çekici bir kuvvete dönüştürdü. Daha sonra, ekibi bu yeni F proteininin hem laboratuvarda daha kararlı olduğunu hem de fareleri RSV’ye karşı aşılamak için başarılı bir şekilde çalıştığını gösterdi.

Zhu, “Bu, diğer viral F proteinleri için de benzer bir yaklaşım sergileyebileceğimizi gösteriyor,” diyor. “En azından, aşıları tasarlarken yapılarında benzer itici yamalar arayabiliriz.”

Zhu, hMPV F proteininde aynı itici molekül parçasını bulamadı; bunun yerine, proteini bir arada tutmak için “kaba kuvvet” çözümü olarak güçlü bir kimyasal bağ kullandı. Bir kez daha, modifiye edilmiş protein aşı olarak bozulmadan kalacak kadar kararlıydı.

Zhu, gelecekteki çalışmalarda, son çalışmalarında bildirilen, RSV ve hMPV F proteinlerini insan vücuduna iletmek için kendi kendini birleştiren bir protein nanopartikül (SApNP) platformu kullanan deneysel bir aşı geliştirmeyi planlıyor. Zhu, “Bu, bizim yeni nesil RSV/hMPV kombo aşımız olacak,” diyor.

Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsin.