İnsanın genetik şifrelerini sonsuza kadar saklayacak ‘Hafıza Kritali’ geliştirildi! için yorumlar kapalı
Bilim insanları, insan genomunu milyarlarca yıl boyunca koruyacak bir ‘hafıza kristali’ üzerinde depoladı.
Dünyanın en dayanıklı dijital depolama ortamı olarak Guinness Rekorlar Kitabı’nda yer alan bu kristal, insanlığın yok olma riskiyle karşılaşması durumunda genetik kodumuzu koruma amaçlı geliştirildi. Eğer bu plan başarısız olsa bile, cihazın gelecekte, milyarlarca yıl sonra bile, başka bir zeki varlık tarafından bulunup okunma ihtimali bulunuyor.
Son on yılda, en dayanıklı veri depolama ortamı olarak kristaller ön plana çıkıyor. Özellikle, 2014 yılında Southampton Üniversitesi’nden optoelektronik profesörü Peter Kazansky liderliğindeki bir ekip tarafından geliştirilen nanoyapılı cam diskler, 360 terabayt veri kapasitesine sahip. Oda sıcaklığında 300 kuintilyon yıl boyunca stabil kalabilen bu diskler, 374 Fahrenheit derecede 13.8 milyar yıla kadar dayanıklılığını sürdürüyor. Yüksek ve düşük sıcaklıklara, 10 ton/santimetrekareye kadar doğrudan darbelere ve kozmik radyasyona maruz kalmaya karşı gösterdiği direnç ile bu teknoloji, elektronik bilgilerin güvenli bir şekilde saklanmasında öncelikli tercihler arasında yer alıyor.
ÜÇ MİLYAR KARAKTERDEN OLUŞAN İNSAN GENETİĞİ
Kazansky ve ekibi, üç milyar karakterden oluşan insan genomunu bu ‘5D hafıza kristali’ne kodlamak için ultra-hızlı lazerler kullanarak diskin silika tabanındaki boşluklara 20 nanometre genişliğinde yazılar oluşturdu. Geleneksel bilgi kayıt araçlarının iki boyutlu olmasına karşın, bu kristal “5D” olarak tanımlanan bir sistem kullanarak, malzeme boyunca iki optik boyut ve üç mekansal koordinat ile bilgi yazıyor.Voyager misyonunun ikonik Altın Kayıtları’ndan ilham alan araştırmacılar, diskin üzerinde nasıl kullanılacağını açıklayan görsel anahtarlar, insanın erkek ve dişi temsilleri, evrensel elementler olan hidrojen, oksijen, karbon ve azot gibi bilgilerin yanı sıra DNA’nın moleküler yapısını da içeriyor.
GELECEK VİZYONU: SENTETİK İNSANLAR
Kazansky’nin ekibi, mevcut teknolojinin bu diskin amaçladığı türden bir uygulamaya henüz yeterli olmadığının bilincinde. Ancak, 2010 yılında sentetik bakterilerin yaratılması gibi sentetik biyoloji alanındaki ilerlemeler, gelecekte yapay olarak yaratılmış insanlar, bitkiler ve hayvanların mümkün olabileceği fikrini destekliyor. Kazansky, “Basit organizmaların genetik materyallerinin sentezlenip mevcut hücrelerde kullanılarak laboratuvar ortamında canlı örnekler oluşturulabileceğini biliyoruz,” dedi. “5D hafıza kristali, diğer araştırmacıların karmaşık organizmaların yeniden yaratılabileceği bir genetik bilgi deposu oluşturması için olanaklar sunuyor.”Şu an için insan genomunun kodlandığı ‘5D hafıza kristali’, Avusturya’daki dünyanın en eski tuz madeninde bulunan Hafıza Mankind arşivinde saklanıyor. Planlandığı gibi giderse, bu değerli bilgi, belki de hiç ihtiyaç duyulmadan, gelecekte var olmaya devam edecek.Bu yenilikçi çalışma, insanlık tarihinin en büyük zaferlerinden biri olarak kaydedilmekte ve gelecekte bilimin ilerlemesiyle birlikte belki de daha büyük keşiflerin kapısını aralıyor.
İngiltere’de Yeni Kan Grubu Keşfedildi: MAL için yorumlar kapalıBİLİM, SAĞLIK
Hamile bir kadından alınan kan örneğini inceleyen uzmanlar, kanın bilinen bir molekülden eksik olduğunu keşfetti. Bu keşif sonrasında bağlayan ve yaklaşık 50 yıl süren çalışmalar sonrasında yeni kan grubu keşfedildi. Artık bu genetik işaretleyiciler tanımlandığına göre, hastaların negatif MAL kan grubunun kalıtsal olup olmadığını veya baskılanmaya mi bağlı olduğunu test etmek mümkün olacak.
Bu yayılma, hamile bir kadından alınan kan örneğinde bilinen bir molekülün kaybolmasıyla fark edilmeye başladı. Bu eksik molekülün ne olduğu anlaşılamayınca, kullanılan kan gruplarını kullanımda kullanılan mevcut sistemlerin ötesinde yeni bir kan grubu parçalarını ayırmak mümkündür. Yaklaşık 50 yıl süren olayların sonucunda, bilim insanlarının eksikliğinin aslında yeni bir kan gruplarının varlıkları işaretlenerek belirlendiler. Bu yeni kan grubu MAL kan grubu adını aldı.
Kan grupları, kanda bulunan antijenlerin (yüzey proteinlerinin) varlığı veya yokluğu ile belirlenir. En bilinen kan grubu sistemleri olan ABO ve Rh sistemlerine ek olarak, bilim insanları aracılığıyla başka daha nadir kan gruplarını da keşfettiler. MAL kan grubu da bu nadir gruplardan biridir. Yeni bir kan ayrılıkları, özellikle kan nakli ve üreme gibi kritik dağılıma sahiptir. Yanlış kan grubuna sahip bir kan nakli, sistemin sistemine ve hayati tehlike yaratabilecek bir yola yol açabilirsiniz. Aynı şekilde hamilelik sırasında anne ve fetüsün kan grupları uyuşmazsa, bu durum ciddi sağlık sorunlarına neden olabilir.
Bu yeni iyileşmeyle birlikte, kanın genetik değişimi ve bu tür nadir kan gruplarının nasıl kalıtlandığının anlaşılması mümkün hale geldi. Kandaki genetik yapının genetik yapısı, yani bir kişinin belirli bir kan grubuna sahip olup olmayacağı, genlerle belirlenir. Uzmanlar artık negatif MAL kan gruplarının varlığını genetik yapı sayesinde ortaya koymaya çalışıyor.
Bu tür genetik testler, MAL kan gruplarının taşıyıcılarının kimler olduğunu daha iyi anlamamıza olanak tanır ve hem kan nakli hem de hamilelik gibi tıbbi bakımın daha güvenli protokollerinin tedavilerini sunmasını sağlar. Özellikle nadir kan grubunu taşıyan bireyler için bu tür tedavilerin, daha kişiselleştirilmesinin ve güçlendirilmesinin azaltılmasına yardımcı olabilir.
Kaynak: Moleküler biyoloji ve genetik bilimler sitesinde okunan bir haber yazısından esinlenerek yapay zeka sayesinde düzenlenmiş bir yazıdır.
‘Genetik hayaletler’ araştırması Covid’in kaynağının yaban hayvanları olduğunu buldu için yorumlar kapalıbilim, sağlık
Rakun köpekleri Covid’in potansiyel kaynaklarından olarak görülüyor.
Amerika Birleşik Devletleri (ABD) ve Fransa’dan bilim insanları tarafından, milyonlarca genetik kod parçası kullanılarak yapılan yeni bir araştırma, Covid-19 salgınının bir laboratuvar sızıntısından ziyade pazarda satılan enfekte hayvanlarla ortaya çıktığını öne sürüyor.
Çalışma için Covid’in erken evrelerinde Çinli yetkililer tarafından toplanan ve salgının kökenleri hakkında en değerli bilimsel bilgi kaynaklarından biri olarak görülen numuneler kullanıldı.
Numuneler Ocak 2020’de Çin’in Vuhan kentinde toplanmıştı.
Vuhan’daki hastanelere gizemli bir zatürreyle başvuranların artmasıyla Huanan Deniz Ürünleri Toptan Pazarı ile erken bir bağlantı kurulmuştu. Pazar kapatıldıktan sonra yetkililer, tezgahlar, hayvan kafeslerinin içi ve kesilen hayvanların kürkünü yüzmek için kullanılan ekipmanlar dahil birçok yerden sürüntü örnekleri topladılar.
Huanan Deniz Ürünleri Toptan Pazarı salgının ilk günlerinde kapatıldı.
Bu numunelerle ilgili analizleri geçen yıl yayımlandı ve ham veriler diğer bilim insanlarının kullanımına sunuldu.
Şimdiyse ABD ve Fransa’daki bir grup bilim insanı, daha da gelişmiş genetik analizlerin Covid’in ilk günlerini daha derinlemesine incelemelerine izin verdiğini söylüyor.
Bu çalışma kapsamında milyonlarca kısa genetik kod parçasını (hem DNA hem de RNA) analiz ederek Ocak 2020’de pazarda olan hayvanları ve virüsleri bir nevi yeniden canlandırmaları gerekiyordu.
Fransa Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi’nden Prof. Florence Débarre, “Çevreden alınan numunelerle bu hayvanların DNA ve RNA hayaletlerini görüyoruz ve bu hayvanların bazıları [Covid virüsünün] bulunduğu tezgahlardalar,” diyor.
Cell dergisinde yayımlanan araştırma sonuçlarında, virüsün pazarda ortaya çıktığı tezini destekleyen bulgular sıralanıyor.
Buna göre Covid virüsü ve taşımaya yatkın hayvanların aynı yerde olduğu tespit edildi; bazı sürüntülerde hem hayvanın hem de koronavirüs genetik kodu birlikte gözlemlendi. Bunlar pazarın her yerine eşit bir şekilde dağılmamış; belirli sıcak noktalarda toplanmıştı.
ABD’deki Scripps Enstitüsü’nden Prof. Kristian Andersen, “Tek bir tezgah düzeyinde bile, salgının yüksek olasılıkla kaynağının pazar olduğunu gösteren çok tutarlı bir hikaye buluyoruz,” diyor.
Ancak, virüsle aynı anda aynı yerde olmaları hayvanların enfekte olduğunu kanıtlamıyor.
Pazarda tespit edilen hayvanlar arasında maskeli palmiye misk kedisi de vardı. Hayvan Sars virüsü salgınında rol oynamıştı.
Numunelerde en sık görülen hayvan, rakun köpeğiydi. Deneyler bu hayvanın Covid’i hem yakaladığını hem de bulaştırdığını göstermişti.
Pandeminin potansiyel kaynağı olarak tanımlanan diğer hayvanlar, 2003’teki Sars salgınıyla da ilişkilendirilen maskeli palmiye misk kedisi, beyaz bambu fareleri ve Malaya kirpileriydi. Virüsü yayıp yaymadıklarını görmek için deneyler yapılmadı.
Genetik analizin derinliği, pazarda hangi rakun köpek türlerinin satıldığını belirleyebilmesini sağladı. Bu türler Güney Çin’de yaban hayatında daha yaygın olarak bulunuyordu. Bu, bilim insanlarına bir sonraki adımda nereye bakacakları konusunda ipuçları veriyor.
‘Şüpheye mahal bırakmayacak şekilde kaynağı hayvanlar’
Araştırma ekibi ayrıca pazarda bulunan viral numunelerin genetik kodunu pandeminin ilk günlerinde hastalardan alınan numunelerle karşılaştırdı. Viral numunelerdeki çeşitli mutasyonlar incelemek de ipuçları sağlıyordu.
Numuneler, Covid’in pazarda birden çok kez ortaya çıktığını ve hayvanlardan insanlara iki potansiyel yayılma olayı yaşandığını gösteriyor ancak kanıtlamıyor.
Araştırmacılar, bunun, salgının pazar dışında bir yerde başlayıp pazarda güçlenmesinden ziyade pazarın köken olduğu fikrini desteklediğini söylüyor.
Bilim insanları ayrıca mutasyonları virüsün soy ağacını oluşturmak ve geçmişine bakmak için kullandı.
Prof. Andersen, “Pandeminin ve pazardaki salgının başladığına inandığımız zamanlar örtüşüyor, aynılar,” diyor.
Araştırmalarına göre pandeminin ilk günlerinde görülen koronavirüsün tüm genetik çeşitliliği pazarda bulunuyordu.
Arizona Üniversitesi’nden Prof. Michael Worobey, “Bu büyük, gür evrimsel ağaçtaki küçük bir dal olmaktan ziyade, pazardaki genetik dizilimler ağacın tüm dallarına yayılmış durumda, bu da genetik çeşitliliğin aslında pazarda başladığıyla tutarlı,” diyor.
Bu çalışmanın, erken vakalar ve pazarla bağlantılı hastaneye yatışlar gibi diğer verilerle bir araya geldiğinde, Covid’in kökeninin hayvansal olduğuna işaret ettiğini söyledi.
Prof. Worobey, “Şüpheye mahal bırakmayacak şekilde böyle ortaya çıktı” dedi ve veriler göz önüne alındığında diğer açıklamaların “oldukça hayali, saçma senaryolar” gerektirdiğini belirtti.
“Bence şimdiye kadar kanıtların ne kadar güçlü olduğu konusunda bir takdir eksikliği vardı,” diye ekledi.
Dünya Alzheimer günü: Belirtileri neler, hangi tedaviler uygulanıyor? için yorumlar kapalı
5 Nisan 2024
Güncelleme 2 saat önce
İngiltere, kan testleri yoluyla Alzheimer hastalığı ve diğer demans türlerinin daha erken teşhis edilip edilemeyeceğini anlamak için denemeler yapıyor.
Bu sayede daha fazla insanın bakım, destek ve yeni ilaç tedavilerine daha erken aşamada başlanması umuluyor.
İngiltere’deki Alzheimer Society (Alzheimer Derneği) verilerine göre bugün dünyada 55 milyon insan demansla yaşıyor ve 2050’de bu rakamın 139 milyona ulaşacağı tahmin ediliyor.
Demans ve Alzheimer aynı şey mi?
Demans, beynin birçok hastalığında görülen bir semptomdur. Hafıza kaybı söz konusudur ve özellikle yakın zamandaki olayları hatırlamakta zorluk çekilir.
Diğer belirtiler arasında davranış, ruh hali ve kişilik değişiklikleri, tanıdık yerlerde kaybolma veya konuşmada doğru kelimeyi bulamama sayılabilir.
Bu durum, insanların yemek yeme ve su içme gibi ihtiyaçlarının farkında olmadıkları bir noktaya ulaşabilir.
Alzheimer, demansa neden olan hastalıklar arasında en yaygın olanıdır.
Diğer demans türleri ve yol açan unsurlar ise şunlar:
Vasküler demans: Beyindeki kan dolaşım bozukluğu
Lewy cisimcikli demans: Lewy cisimciklerinin sinir hücrelerinde birikmesi
Frontotemporal demans: Fontal ve/veya temporal loblardaki sinir hücresi hasarına bağlı ortaya çıkan beyin fonksiyonlarındaki bozulma
Parkinson hastalığı demansı
Amyotrofik lateral skleroz (ALS – motor nöron hastalığı): İstemli kasların kontrolünden sorumlu sinir hücrelerinin zamanla tahrip olduğu ve dejeneratif hastalık
Ve yeni keşfedilen LATE: beyin hücrelerinde TDP-43 protein birikmesi
Alzheimer’ın erken belirtileri neler?
Alzheimer hastalığının ilk belirtileri genellikle hafıza kaybı olarak ortaya çıkar.
Bu, son konuşmaları unutmayı, eşya kaybetmeyi, isimleri unutmayı veya aynı soruyu tekrar tekrar sormayı içerebilir.
Ruh halinde de daha fazla endişe veya kafa karışıklığı gibi değişiklikler olabilir.
Gençler Alzheimer’a yakalanır mı?
Alzheimer çoğunlukla bir yaşlılık hastalığıdır. 80 yaşın üzerindeki her altı kişiden birinde görülür.
Erken (genç) başlangıçlı Alzheimer nispeten nadirdir. Yine de Alzheimer vakalarının yüzde 5’i 65 yaşın altındaki kişilerde ortaya çıkar.
Çok daha az sayıda insan ise 30’lu ve 40’lı yaşlarında etkilenebilir.
Genç yaşta Alzheimer’a yakalanmak için bilinen tek risk faktörü, yakın akrabaların da erken başlangıçlı hastalığa sahip olmasıdır. Hastalığı önlemenin bilinen bir yolu yoktur.
Demansa yakalanmayı engellemenin kanıtlanmış bir yolu yok.
Ancak araştırmalar, her üç vakadan birinin yaşam tarzı değişiklikleri ile önlenebileceğini gösteriyor:
Orta yaşlarda işitme kaybını tedavi etmek
Eğitimde daha uzun süre geçirmek
Sigarayı bırakmak
Depresyon için erken tedavi
Fiziksel olarak aktif olmak
Sosyal izolasyondan kaçınmak
Yüksek tansi̇yondan kaçınmak
Obez olmamak
Tip 2 diyabet geliştirmemek
Bunları yapmanın beyni korumaya nasıl yardımcı olabileceği tam olarak bilinmiyor.
Peki, bu yaşam tarzı faktörleri beyindeki bunama sürecini gerçekten durduruyor mu? Yoksa beyni bunamaya hazırlayıp böylece daha uzun süre idare edilmesini sağlayarak semptomların ortaya çıkması mı erteleniyor?
Alzheimer kalıtsal mı?
Alzheimer kalıtsal olabilir, ama olay bundan ibaret değil.
Alzheimer’lı bir ebeveyne veya kardeşe sahip olmak hastalığa yakalanma riskini artırır.
Ancak hastalığa yakalanmış bir akrabanızın olması, kaderinizde bu hastalığa yakalanmak olduğu anlamına gelmez.
Alzheimer’dan etkilenmemiş bir ailede olmak da hastalığa yakalanmayacağınız anlamına gelmez.
Açlık Düzenlemesinin Kökenleri için yorumlar kapalıbilim
Sinir sistemi tarafından salgılanan küçük proteinler olan nöropeptitler, hayvanların ne kadar yiyecek yediğini düzenler. Bu moleküllerin ne kadar zamandır bu rolü oynadığını bulmak için Tohoku Üniversitesi’nde yardımcı doçent olan Vladimiros Thoma dikkatini denizanasına çevirdi. Thoma, “Denizanası ve ayrıca taraklı denizanası adı verilen diğer hayvanlar nöronların kökenleri için aday olarak inceleniyor,” diye açıkladı ve bu da onları bu soruyu araştırmak için mükemmel modeller haline getirdi .
Thoma ve meslektaşları, Cladonema pacificum denizanasını kullanarak , hem denizanasında hem de meyve sineklerinde, milyonlarca yıl önce ortak bir atayı paylaşan hayvanlarda beslenmeyi kontrol eden bir peptit keşfettiler. Bulguları, nöropeptitlerin iştah düzenlemesindeki rolü için derin evrimsel köklere işaret ediyor . 1
Cladonema’nın iştahını düzenleyen molekülleri belirlemek için ekip, denizanasını yaklaşık 50 saat aç bıraktı ve aç bırakılmış ve yakın zamanda beslenmiş denizanasının gen ifade profillerini karşılaştırdı. Beslenmenin, nöropeptitleri kodlayanlar da dahil olmak üzere birkaç genin ifadesini değiştirdiğini buldular. Bu moleküllerin yiyecek alımını kontrol etme yeteneğini taradıktan sonra, aralarında GLWamid peptidinin de bulunduğu beş beslenme baskılayıcı buldular.
Araştırmacılar peptit GLWamid’i (yeşil) ve hücre çekirdeklerini (macenta) etiketlediler ve GLWamid’in dokunaçtaki nöronlarda ve denizanası gözünü çevreleyen nöronlarda (siyah daire) ifade edildiğini buldular. KOKİ NAGATA
Çalışmaya dahil olmayan Nevada Üniversitesi, Reno’da nöropeptit araştırmacısı olan Meet Zandawala , “Bu Wamide peptitleri ilk olarak böceklerde keşfedildi,” dedi . “Bu peptitleri bu kadar [basit] hayvanlarda bulmak oldukça ilginç.”
Ekip ayrıca GLWamid’in denizanası dokunaçlarındaki nöronlarda ifade edildiğini ve beslenmeyi baskılamak için dokunaç kasılma hareketini engellediğini gösterdi.
Daha sonra araştırmacılar, GLWamid’in meyve sineklerinde bilinen bir iştah düzenleyici olan miyoinhibitör peptit (MIP) ile benzer şekilde çalışıp çalışmadığını test ettiler. Denizanasını MIP ile yıkadılar ve GLWamid ifade eden ancak MIP’den yoksun transgenik sinekler ürettiler. MIP’in denizanasının karides alımını azalttığını, GLWamid’in ise sineklerin hortumlarını çıkarıp bir damla şekerli su yutma sayısını azalttığını buldular.
“Bu sinyal evrimsel olarak korunmuştur. Sineklerde de vardır ve aynı şekilde işliyor gibi görünüyor,” diye açıkladı Thoma. “Milyonlarca yıl boyunca hala çok benzer bir sisteme sahip olmanız oldukça çarpıcı.”
Zandawala, önemli bir sonraki adımın denizanası peptidinin hedefini belirlemek olduğuna inanıyor. Bilim insanları bu organizmayı incelemek için araçlar geliştirirken bunu ve diğer soruları araştırabilirler, dedi Thoma. “Önümüzde parlak bir gelecek var.”
İşte Beynimizi Oluşturan Maddenin Şimdiye Kadarki En Detaylı Haritası için yorumlar kapalıBİLİM
Araştırmacılar insan beyin dokusunun ufak bir parçası içerisindeki neredeyse tüm nöron ve bağlantılarının üç boyutlu görüntüsünü oluşturdu. Bu sürüm, beyin yüzeyine olan derinliklerine göre renklendirilmiş uyarıcı nöronları gösteriyor. Mavi nöronlar yüzeye en yakın olanlar iken, fuşya en iç katmanı simgeliyor. Örnek yaklaşık 3 mm genişliğinde. Görüntü: Google Research & Richtman Laboratuvarı/Harvard Üniversitesi. 3B model: D. Berger/Harvard Üniversitesi
Nöronlara kadar giden bu ufak ‘pizza dilimini’ keşfedin.
Bir milimetre küp nereden bakarsanız bakın ufaktır. Zar zor fark edilir; küçük bir parçacık, leke veya kırıntı gibidir. Fakat yeterince yakından bakarsanız, bir madde parçacığının içerisinde büsbütün bir dünya olduğunu görebilirsiniz. Sinirbilimciler ve mühendislerden oluşan bir araştırma takımı, makine öğrenim araçlarının da yardımıyla her bir nöronu, sinapsı, damarı ve destekleyici hücreyi takip ederek bir milimetre küp hacmindeki insan beyninin nano ölçek çözünürlüğündeki şemasını çıkarmış ve bu dokunun 3 boyutlu bir modelini yeniden oluşturmuş. Toplam beyin hacminin yalnızca milyonda birini temsil etse de yeni görüntüler, insanlardaki beyin maddesinden alınan bir parçanın şimdiye kadar oluşturulmuş en detaylı haritasını teşkil ediyor. Sonuçlar nörolojik bozukluklar, beynin yapısı ve davranışlarımızın kökenleri hakkında bilimsel bir keşif dalgasına yol açabilir.
Çalışmadaki kıdemli araştırmacılardan biri olan ve PopSci‘ye konuşan sinirbilimci, moleküler ve hücresel biyoloji profesörü Jeff Lichtman (Harvard Üni.), “Veri setimiz bir bakıma minyatür” diyor. “Fakat içerisine girdiğinizde küçük gibi gelmiyor ve devasa bir ormana benzediğini görüyorsunuz. Çok küçük bir orman ama çok, çok, çok karmaşık bir orman.”
5.600 aksonun (mavi) bağlandığı tek bir nöron (beyaz). Bu bağlantıları meydana getiren sinapslar yeşil ile gösterilmiş. Nöronun hücre gövdesi (merkezi çekirdek), yaklaşık 14 mikrometre genişliğinde. Görüntü: Google Research & Richtman Laboratuvarı/Harvard Üniversitesi. 3B model: D. Berger/Harvard Üniversitesi
Tüm bu karmaşıklık, bu kapsamlı beyin haritası parçasının veya “konektomun” tertibinin belgelendiği ve 9 Mayıs’ta Sciencebülteninde yayımlanan bir çalışmayla sergileniyor. İlk konektom bir nematod beynine aitti ve 1986 yılında tamamlanmıştı. Sinirbilimciler o zamandan beri gittikçe büyüyen ve karmaşıklaşan beyin planları çıkarmaya devam etti; bunlar arasında meyve sineklerinin, kurtçukların, bir iribaşın ve bir yer solucanının beyni de bulunuyor. Fakat insan beyinleri, çetrefilli ve erişilmesi zor oldukları için haritalama açısından benzersiz bir güçlük çıkarıyor. Bu yeni ve kısmi insan konektomu, herkesin keşfetmesi için internetten erişilebiliyor.
Yeni çalışmada yer almayan ve Thomas Jefferson Üniversitesinde çalışan sinirbilimci Tim Mosca, PopSci‘ye şöyle söylüyor: “Gördüğümüz şey etkileyici bir teknoloji marifeti olmakla kalmıyor, aynı zamanda dünya ile gerçekten paylaşmanın ve tüm bu bilimsel bilginin ortaya çıkarılmasının hedeflendiği bir araç ve kaynak niteliğini de taşıyor. Bu grup yapılan şeye bakmak isteyen, üzerinde düşünmek isteyen veya araştırmasında kullanmak isteyen herkesin yararlanabileceği tüm bu yeni araç ve veri hatlarını tasarlayarak harika bir iş çıkarmış.”
Tek bir nöron (beyaz) ve diğer nöronlardan gelip ona bağlanan tüm aksonlar. (Yeşil= uyarıcı aksonlar; Mavi=kısıtlayıcı aksonlar) Görüntü: Google Research & Richtman Laboratuvarı/Harvard Üniversitesi. 3B model: D. Berger/Harvard Üniversitesi
Beyin pizzasının sunumu
Çalışmadaki örnek, ismi verilmeyen ve epilepsi ameliyatı geçiren bir hastadan on yılı aşkın süre önce alınmış. Ameliyatı yapan cerrah, temporal lobun küçük bir parçasını çıkararak alttaki bir lezyona erişip tedavi uygulamış. Bu dokuyu hızla muhafaza ederek, sonrasında bilim insanlarıyla paylaşmış. Parçanın toplam hacmi 1 milimetre küp olsa da parça küp şeklinde değil. Bunun yerine, “Kalın bir pizza parçası gibi; ama o kadar kalın değil” diyor Lichtman. Eninden daha uzun olan bu küt, üçgenimsi yığın, araştırmacıların 3 mm kalınlığındaki serebral korteksin altı katmanının tamamının bir bölümünü yakalamasına olanak sağlamış.
Araştırmacılar, insan beyin dokusunun ufak bir parçası içerisindeki neredeyse her nöronun ve bağlantılarının 3 boyutlu bir görüntüsünü oluşturmuş. Mavi nöronlar kısıtlayıcı nöronlar. Kırmızı, turuncu, sarı ve yeşiller ise çekirdeklerindeki genişlikleri 15-30 mikrometre arasında değişen ve boyutlarına göre renklendirilen uyarıcı nöronlar (kırmızı en büyük iken yeşil en küçük). Görüntü: Google Research & Richtman Laboratuvarı/Harvard Üniversitesi. 3B model: D. Berger/Harvard Üniversitesi
Bu beyin pizzasının haritası çıkarılırken atılan ilk adım, özel olarak tasarlanan ve elmas bıçakla kesim yapan bir makine yardımıyla dokunun 5.019 ayrı en kesite dilimlenip banta yerleştirilmesi olmuş. Araştırmacılar bundan sonra dilimlerin her birini bir elektron mikroskobuyla bir yıl boyunca titizlikle görüntülemişler. Ardından bu dilimleri dijital olarak hizalayıp birleştirmiş ve birden fazla makine öğrenim aracı kullanarak oluşturulan 3 boyutlu formu doldurup, bileşenlerin her birini etiketleyerek renklendirmişler.
Segmentin nöron yoğunluğu, milimetre küp başına 16.000 nöron; çalışmaya göre aynı beyin kesitinin bundan önceki bir yoğunluk tahmininden yaklaşık üçte bir daha düşük ve bir fare beyninin benzer kesitinden 10 kat daha düşük yoğunlukta. Beyin dokusunu bir arada tutan bağlayıcı yapıştırıcı olan gliyal hücreler, parçada yer alan nöronların yaklaşık iki katı sayıda.
Nöral kâşifler
Bu beyin parçasının fiziksel boyutu ufak olabilir ancak detay seviyesi, haritalama çalışmasıyla yakalanan verinin devasa boyutta olduğu anlamına geliyor. Yeniden oluşturulan segmentin dijital boyutu 1,4 petabayt veya 1.400 terabayt (ortalama bir dizüstü bilgisayardan 2.800 tanesinin depolama kapasitesine eşit). İçerisinde keşfedilme potansiyeli bulunan pek çok şey var: Tekil nöral devreler, daha önce gözlenmemiş hücresel oran ve şekiller, her bir kortikal katmanın bileşimi ve daha fazlası.
“Yeni bir adaya düşen bir kâşif olmak gibi” diyor Lichtman. “Etrafınıza bakmaya ve yeni şeyler bulmaya devam edersiniz.”
Lichtman ve çalışmada yer alan pek çok araştırmacı, şimdiden bazı ilginç gözlemler yapmış. Haritasını çıkardıkları ~150 milyon sinaps arasında, özellikle güçlü olan nadir bir bağlantı tipi keşfetmişler. Vakaların büyük çoğunluğunda (%96,5) aksonlar (nöronların gidiş yönündeki iletim hattı), hedefteki bir hücreyle bir bağlantı oluşturmuş. Bazıları (yaklaşık %3) ise 2 bağlantı yapmış. Fakat %0,01’den daha düşük bir kısmı dörtten fazla sinaps oluşturmuş. Bunlar arasında 50’den fazla noktaya bağlanan bazı aksonlar ve hedef hücreler de var.
Dikenli bir dentride (yeşil) tırmanıp bir akson ve onun hedef hücresi arasında sıra dışı derecede güçlü bir bağlantı oluşturan bir aksonun (mavi) görüntüsü. Görüntü: Google Research & Richtman Laboratuvarı/Harvard Üniversitesi. 3B model: D. Berger/Harvard Üniversitesi
“Her zaman belli hücreler arasında süper bağlantılar olacağına yönelik bir kuramımız vardı” diyor Mosca. “Fakat bunu kanıtlayacak çözünürlüğe hiç erişememiştik… Artık var olduğunu biliyoruz ve ne işe yaradığı sorusunun peşinden gidebiliriz.” Lichtman’ın mevcut hipotezine göre bu fazladan pekiştirilmiş bağlantılar; iyi oturmuş, öğrenilmiş eylemler için “beynin otomatik şekilde kullanılmasını” mümkün kılan bir tür hiper hızlı güzergâh.
Yeni gözlemlerin bir diğeri: Pek çok dentrit (nöronların genelde girdileri alan, dallanan uzantıları), birbirini aynalıyor gibi görünüyor; sonsuz sayıda üç boyutlu olasılıktan yalnızca iki yönsel dizilimin birinde simetrik şekilde yöneliyor. “[Daha önce] hiç böyle bir şey görmemiştik” diyor Lichtman. “Bunu neden yapıyorlar? Bilmiyoruz… Tümüyle bir gizem.”
Yeniden oluşturulan yapıdaki ilginç bulgulardan biri de birbirine ayna görüntüsüyle yönelme eğilimi sergileyen hücre kümelerinin mevcudiyeti. Bu görüntü, özellikle simetrik duran bir çifti gösteriyor. Görüntü: Google Research & Richtman Laboratuvarı/Harvard Üniversitesi. 3B model: D. Berger/Harvard Üniversitesi
Bilim insanları, “akson sarmalı” adını verdikleri ve uzun akson kabloların kendi etraflarına dolanıyor gibi göründüğü, henüz açıklanmamış yeni bir yapı daha keşfetmiş. Çalışmanın eş kıdemli yazarı ve Google’da şirketin Connectomics araştırma takımına öncülük eden kıdemli ekip üyesi Viren Jain, her nöronda olmasa da bazı aksonların birden fazla düğüm içerdiğini söylüyor. Tekrardan söylemek gerekirse bu sarmalların işlevi ve sebebi bilinmiyor. “Böyle bir yapı bulmayı beklemiyorduk. Çok tuhaf… En başta bir kablonun amacına bir nevi ters düşen büyük bir kablo karmaşıklığı gibi. Amaç bir yerlere gitmek ve diğer şeylere temas etmektir.”
Araştırmadaki şaşırtıcı bir bulgu da “akson sarmallarının” ortaya çıkması. Aksonlar (mavi), bir sinir hücresinin lifsi parçası olan ve sinyalleri hücrenin dışına taşıyan yapılar. Bu tuhaf akson yığınları örnekte nadir görülmüş. Bazı vakalarda ise başka bir hücrenin (sarı) yüzeyinde duruyorlarmış. İşlevleri bilinmiyor. Görüntü: Google Research & Richtman Laboratuvarı/Harvard Üniversitesi. 3B model: D. Berger/Harvard Üniversitesi
Bu üç bulgu muhtemelen buzdağının sadece görünen kısmı. “Veri seti o kadar büyük ki, bir insan veya laboratuvar grubu tamamını keşfedemez” diyor Lichtman. “Bunu sadece bir insan grubu yapabilir.” Projenin açık tabiatı sebebiyle, baskı öncesi haliyle ilk yayınlandığı günden beri projeye 200’den fazla makalede atıf yapılmış.
Bu kısmi konektomdan kaynaklanan keşifler, bilimde büyük ve temel birer ilerleme olmalarının yanısıra nihayetinde beyin hastalıklarını daha iyi anlayıp tedavi etmemize de yardımcı olabilir. Projede yer almayan ve Princeton Üniversitesinde fizikçi ve sinirbilimci olarak çalışan Andrew Leifer, “İnsan beyinlerinin nöral bağlantılarını böylesine detaylı şekilde ölçme kabiliyeti, insan sağlığını ilerletmek bakımından heyecan verici olasılıklara kapı aralıyor” diyor ve şöyle ekliyor: “Sağlıklı bir beyin bir hastalıktan muzdarip olduğunda veya işlev bozukluğu sergilediğinde beynin bağlantı yapısının nasıl değiştiğini anlamak için farklı beyinlerin karşılaştırılması düşünülebilir.”
Gelecekteki sınırların zorlanması
Keşfedilecek çok fazla şey olduğu gibi sınırlar da var. Böylesine büyük ölçekli bir girişimin mümkün kılınmasında kilit önem taşıyan otomatikleştirilmiş makine öğrenim yöntemleri, insan nezaretinde düzeltilmesi gereken bir hata payı taşıyor. Düzenleme yapma işi devam edecek. Bu aynı zamanda isteyen herkesin katılmak için başvurabileceği bilimsel bir topluluk çalışması.
Bunun yanısıra numune, bir kişinin beyninin sadece ufak bir parçası. Lichtman’ın belirttiğine göre karşılaştırma yapacak daha fazla numune ve harita olmadan, bu tek parçaya dayanarak genel olarak insan beyinleriyle veya temporal lobun ötesindeki diğer beyin bölgeleriyle ilgili henüz sonuç çıkarılamayan pek çok şey var.
Ayrıca belki de en önemlisi, bu beyin segmentinin epilepsi ameliyatı olan birinden gelmiş olması; Jain ve Lichtman, “normal” bir beyni temsil etmiyor olabileceğini ve değerlendirecek daha fazla parçaya ulaşana kadar bunu kesin şekilde bilmenin hiçbir yolu olmadığını söylüyor. “Ancak bundan sonra birçok takip çalışması planlıyoruz” diye ekliyor Jain.
Bu tasvirde, beyin numunesinin bir kısmında yer alan uyarıcı (piramitsel) nöronların tümü değişen yakınlaştırma ve eğim dereceleriyle gösteriliyor. Boyutlarına göre renklendirilmişler; hücrelerin gövde (merkezi çekirdek) boyutu, karşıdan karşıya 15-30 mikrometre arasında değişiyor. Görüntü: Google Research & Richtman Laboratuvarı/Harvard Üniversitesi. 3B model: D. Berger/Harvard Üniversitesi
Araştırma takımı, insanların ek beyin numunelerini temsil eden birden fazla kısmi konektom oluşturmak istiyor. Ayrıca zebra balıklarının konektomu üzerinde de çalışıyorlar ve fare beyninin gitgide daha büyük segmentlerini ele almayı planlıyorlar. Memeli beyinleri de pek çok benzerlik paylaşıyor. Lichtman’ın söylediğine göre eksiksiz bir fare konektomu, kendi beynimizin yanısıra beynin hayvanlar genelindeki evrimine yönelik yeni fikirler sunabilir.
Şu anda kullanılabilir teknolojiler (ve etik sonuçlar) ile insan beyninin tam bir konektomunun “ulaşılması güç bir hedef” olduğunu söylüyor Lichtman. “O noktadan kelimenin tam anlamıyla bir milyon kat uzaktayız” diyor Jain. Fakat bilim insanları bu çalışma yoluyla o yönde ufak da olsa erken bir adım attı. Ayrıca en küçük kapı deliği bile büsbütün bir bilgi evrenine giden bir portal olabilir.
“İnsanların bunu Hubble ve James Webb teleskobu gibi düşünmesini isterim” diyor Lichtman. “Bilinmeyen bir alana doğru bakıyoruz ve bu alan, bizimle uzaktaki dış uzaydan çok daha alakalı. Her birimizin omuzlarında taşıyıp kullandığı ama hakkında neredeyse hiçbir şey bilmediğimiz iç uzay.”
Kanseri kokuyla tespit etmek mümkün mü? için yorumlar kapalıbilim, sağlık
Haber bilgisi: William Kremer, BBC Muhabiri
Yakında hastalıkları kokularından teşhis etmek mümkün olabilecek.
Uzmanlar geçtiğimiz yıllarda koku alan bir makinanın meme kanserini teşhis etmekte meme röntgeni kadar başarılı olduğunu ortaya koydu.
Bunu, diğer hastalıkları da aynı yöntemle tespit edebilen aletlerin izleyebileceği düşünülüyor.
Kanser geçiren insanlar ve yakınlarının oluşturduğu bir dayanışma grubundan Joanie, eşi prostat kanseri olduğunda burnuna hep bir çürük kokusu geldiğini anlatıyor. Joanie, “Size delice gelebilir ama inanın, aklım başımda” diyor. Pis koku, kanser tedavisi başarılı olunca geçmiş.
Ama Joanie 2012’de yeniden aynı kokuyu almaya başlayınca korkuya kapılmış. Ve haklı çıkmış. Bu kez kendisine akciğer kanseri teşhisi konmuş.
Birçok kanser hastası ve yakınları böyle bir kokuyu hiç fark etmiyor.
Ama Joanie gibi koku aldığını söyleyen çok kişi var.
Philadelphia’daki Monell Kimyasal Duyular Merkezi’nden George Preti “Bana bu konuda yazan çok kişi oldu” diyor.
Preti’ye göre bu kişiler arasında hemşireler ve uzmanlar da var ama bu anlatıların hemen hiçbiri kapsamlı bir araştırmaya dayanmıyor.
Tarih boyunca kullanıldı
Tarih boyunca doktorlar teşhis sırasında, hastalarının nefesini, idrarını, dışkısını, terini, cildini koklayagelmiş.
2011 yılında yazılan bir makalede onlarca hastalıkla ilgili “koku notları” incelenmişti.
Yakınlarda yapılan bir deney de insanların hastalandıklarında kötü kokular yaydıklarına dair kanıtlar sundu.
Stockholm’daki Karolinska Enstitüsü’nden Mats Olsson liderliğindeki bir araştırma ekibi sekiz sağlıklı gönüllüye dar pamuklu tişörtler giydirdiler.
Deneklerin yarısına içinde bir şey olmayan bir sıvı, yarısına da hafif grip benzeri belirtilere yol açan bir kimyasal karışım enjekte ettiler.
Bir ay sonra deneye katılanlar geri çağırıldı ve bu sefer iki gruba geçen sefer yapılan enjeksiyonun tersi verildi.
Sonra bütün tişörtler toplandı ve kol altı kısımları kesilerek şişelendi.
Bu şişelerden püskürtülen havayı koklyana gönüllü jüriden kokuları yoğunluk, kötülük ve sağlıksızlık bakımından sıralamaları istendi.
Sonuçta olumsuz özellikleri en öne çıkan kokuların hasta gruba ait tişörtlerden geldiği belirlendi.
Tabii Olsson, Psychological Science adlı bilim dergisinde sonuçları yayımlanan bu deneyin çok küçük çaplı olduğunu kabul ediyor.
Ama yine de hasta insanların vücutlarının hem diğer insanları bulaşıcı hastalığa karşı uyarma hem de yardıma ihtiyacı olduğu sinyallerini vermek için belli kimyasal maddeler salgıladığına inanıyor.
Tişört deneyi
Londra’daki Hijyen ve Tropik hastalıklar Okulu’ndan (London School of Hygiene and Tropical Medicine) Val Curtis de kötü kokunun bir sebebi olduğunda hemfikir.
“Beyindeki tiksinme duyusunu yaratan sistem bizi, hastalığa yol açabilecek şeylerden uzak tutmak üzere evrilmiş,” diyor.
Mats Olsson açısından, yürüttüğü tişört deneyinin ilginç yanı, insanların hastalığın kokusunu çok keskinleşmeden önce, çok daha hafif rahatsızlıklarda bile alabildiğini görmek olmuş.
Kanser için erken teşhis çok önemli ama bizlere doktora gitmeyi düşündürecek belirtiler ortaya çıktığında hastalık genellikle çok ilerlemiş oluyor.
George Preti yumurtalık kanseri örneğini veriyor.
“Karabiber çekirdeğini düşünün bir de soğan büyüklüğünü. Hastalığın karabiber çekirdeği kadarken teşhis edilmesi gerekiyor ama genellikle soğan büyüklüğüne geldiğinde tanı konuyor” diyor.
Preti yumurtalık kanserinin kokusu sayesinde doktorların hastalığı çok küçükken fark edebilmesini umuyor.
Vücutlarımız günlük normal işleyişleri içinde çeşitli kimyasal maddeler salgılıyorlar.
Preti kanserli hücrelerin metabolizması, yani işleyişinin normal hücrelerden farklı olduğunu, dolayısıyla farklı bir kimyasal madde ve farklı bir koku salgıladığını söylüyor.
Bu insanın koklayarak fark edebileceğinden çok daha hafif bir koku olabilir ama çeşitli kanser türlerinin ya da başka hastalıkların kokularını tanımak üzere eğitilmiş köpekler pekala hastalığı erken teşhis edebilir. (İnsanların beş milyon köpeklerin 300 milyon koku reseptörü var.)
CRISPR tarih oluyor: SeekRNA ile gen düzenlemede yeni bir devrim yaşanıyor.. için yorumlar kapalı
Araştırmacılar genetik dizilerin bir standart haline gelen CRISPR’dan daha yüksek bir doğrulukla ve daha esnek bir şekilde düzenlenmesini sağlayan SeekRNA’yı geliştirdi.
Gen düzenleme teknolojileri uzunca bir süredir hayatımızda bulunuyor. Özellikle CRISPR’ın gelişiyle birlikte bu alandaki gelişmeler de hızlanmış vaziyette. Ancak Sydney Üniversitesi’nden araştırmacılar seekRNA adı verilen bir teknolojiyle CRISPR’ın ötesinde daha doğru ve esnek gen düzenlemesini mümkün kıldı. Yeni teknolojinin tarım, tıp ve biyoteknoloji genetik mühendisliğinde bir devrim yaratma potansiyeli bulunuyor.
CRISPR nedir, nasıl çalışır ve eksikleri nelerdir?
SeekRNA’ya geçmeden önce ilk olarak CRISPR’dan bahsedelim. CRISPR, gıda üretimini artırmak ve hastalıkları tedavi etmek için geliştirilmiş bir gen düzenleme tekniği olarak tanımlanabilir. Bu teknoloji, bilim insanlarının genleri hedeflemesine, düzenlemesine, değiştirmesine ve genomun herhangi bir bölgesine herhangi bir enzim veya protein yerleştirmesine olanak tanıyor.
CRISPR, hedef DNA’nın her iki ipliğinde de bir kırılma yaratarak çalışıyor. Ayrıca yeni bir DNA dizisi yerleştirmek için diğer proteinlere veya DNA onarım mekanizmasına da ihtiyaç duyar. Böyle bir süreç hatalara yol açmaya daha açıktır.
CRISPR on yıldan uzun bir süre önce geliştirildiğinden beri tamamen yeni araştırma alanları açarak biyoteknolojide adeta yeni bir dönem başlattı. İnsan hastalıklarını tespit etmenin maliyetini ve araştırmalar için gereken süreyi azalttı. Meyvelerde ve mahsullerde hastalık direncini artırdı, CAR T-hücre tedavisinin geliştirilmesini sağladı ve orak hücre hastalığına bir tedavi bulmak için kullanıldı.
SeekRNA ile daha doğru ve esnek gen düzenleme geliyor
Sydney Üniversitesi’nde, Dr. Sandro Ataide liderliğindeki bir araştırma ekibi, daha doğru gen düzenleme için bir yol sunabilecek yeni bir teknoloji olan seekRNA‘yı geliştirdi. Çalışmalarının ayrıntıları Nature Communications’da yayınlanırken yeni teknik, genetik dizileri yerleştirmek için bölgeleri doğrudan belirleyebilen programlanabilir bir ribonükleik asit (RNA) ipliği kullanıyor. Bu süreç gen düzenlemesini basitleştirmeye ve dizileme hatalarını azaltmaya yardımcı oluyor. Dolayısıyla seekRNA, CRISPR gen düzenleme teknolojisinin halihazırda gösterdiği genetik mühendisliği potansiyelini hızlandırmayı vaat ediyor.
Sydney Üniversitesi’nde, Dr. Sandro Ataide liderliğindeki bir araştırma ekibi, daha doğru gen düzenleme için bir yol sunabilecek yeni bir teknoloji olan seekRNA‘yı geliştirdi. Çalışmalarının ayrıntıları Nature Communications’da yayınlanırken yeni teknik, genetik dizileri yerleştirmek için bölgeleri doğrudan belirleyebilen programlanabilir bir ribonükleik asit (RNA) ipliği kullanıyor. Bu süreç gen düzenlemesini basitleştirmeye ve dizileme hatalarını azaltmaya yardımcı oluyor. Dolayısıyla seekRNA, CRISPR gen düzenleme teknolojisinin halihazırda gösterdiği genetik mühendisliği potansiyelini hızlandırmayı vaat ediyor.
Dr. Sandro Ataide yaptığı açıklamada “Bu teknolojinin potansiyeli bizi son derece heyecanlandırıyor. SeekRNA’nın hassas ve esnek bir şekilde hedef seçimi yapabilmesi, mevcut teknolojilerin sınırlarını aşarak yeni bir genetik mühendisliği çağına zemin hazırlıyor” diyerek yeni teknolojinin önemine vurgu yapıyor.
İki teknoloji arasındaki farkı daha kolay anlamak için aşina olduğunum kes-yapıştır araçlarıyla bir analoji yapılabilir. CRISPR ile bir dosyayı kesip yapıştırmak için bazı ekstra bileşenlere ihtiyaç duyuluyor. SeekRNA da ise tamamıyla bağımsız bir kes yapıştır aracı ile dosyayı istediğiniz yere aktarabiliyorsunuz.
İlk testler başarılı
Bununla birlikte seekRNA, bakteri ve arkelerde (çekirdeği olmayan hücreler) keşfedilen IS1111 ve IS110 olarak bilinen doğal olarak oluşan bir ekleme dizisi ailesinden türetildi. Bu sayede yüksek hedef ve doğruluk özgüllüğü elde edildi. Bu ekleme dizisi ailesinin doğruluğunu kullanarak, seekRNA herhangi bir genomik diziye modifiye edilebilir ve yeni DNA’yı kesin bir oryantasyonda yerleştirebilir.
SeekRNA’yı diğer teknolojilerden farklı kılan bir başka özellik de DNA dizilerini hedef konuma kendi başına yerleştirebilmesi. Bu, şu anda bulunan birçok düzenleme aracıyla yapılamıyor. SeekRNA, sunduğu bu avantajlar ile CRISPR teknolojisinin sınırlamalarını aşarak genetik mühendisliğinde devrim yaratabilir.
Araştırmacılar seekRNA’yı bakterilerde başarıyla test ettiklerini de söylüyor. Bilim insanlarının bir sonraki adımı ise teknolojinin insanlarda bulunan daha karmaşık ökaryotik hücrelere uyarlanıp uyarlanamayacağını araştırmak olacak.
Dünyanın En Hızlı Mikroskobu, Elektronları Hareket Halindeyken Yakalıyor için yorumlar kapalıbilim, elektrot, kuantum fiziği
Bir attosaniye, saniyenin sadece kentilyonda biri kadar sürüyor.
Elektron mikroskobisi neredeyse bir asırdır var ancak modern sürümler, fizikçilerin görmeyi onlarca yıldır beklediği şeye nihayet ulaşıyor: Geçirimli bir elektron mikroskobu, elektronları ilk defa bileşenlerini görebileceğimiz netlikte yakalıyor. Araştırmacılar “attomikroskobi” adını verdikleri yepyeni bir optik bilim alanının kapısını araladıklarını ve bunun kuantum fiziği, biyoloji ve kimya dünyasını etkileyeceğini düşünüyor.
Arizona Üniversitesinde çalışan uzmanların öncülük ettiği bir araştırma takımından gelen bu yeni buluş, geçtiğimiz hafta Science Advances bülteninde yayımlanan yeni bir çalışmada detaylarıyla anlatılıyor. Arizona Üniversitesinde çalışan yardımcı fizik ve optik bilimleri profesörü Muhammed Hasan, geçirimli elektron mikroskoplarını bir akıllı telefonun kamerasına benzetiyor.
Üniversiteden yayımlanan bir açıklamada, “Bir akıllı telefonun son modelinde daha iyi bir kamera vardır” diyor Hasan. “Bu mikroskopla beraber, bilimsel camianın bir elektronun nasıl davranış ve hareket şeklinin ardındaki kuantum fiziğini anlayabilmesini umuyoruz.”
Orijinal elektron mikroskobu 1930’ların başlarında çıksa da (ilk mikroskobu kimin icat ettiğine dair tartışma hâlâ devam ediyor), bilim insanları 2000’lerden beri geçirimli elektron mikroskopları olarak bilinen cihazlara bel bağlamıştı. Bu cihazlarda cisimler, ışık mikroskoplarının yapabileceklerinin çok ötesinde, boyutlarının milyonlarca katına kadar büyütülüyor. Bunun sebebi, bir hedefe ateşlenen elektron lazer ışını darbelerine dayanıyor olmaları. Sonrasında ise son derece hassas kamera sensörleri ve lensler, bu atomik parçacıkları numuneden geçerken görüntülüyor. Bu görüntüler arasındaki bir cisimde gözlemlenen değişimlere, bir mikroskobun zamansal çözünürlüğü adı veriliyor. Araştırmacılar bu çözünürlüğü artırmak için lazer darbelerini attosaniyelere kadar hızlandırmış. Darbeler, bir saniyenin sadece birkaç kentilyonda biri kadar sürüyor.
Fakat burada bile sorun, “attosaniyelerin” çoğu olması. Fizikçiler tek bir elektronu bulunduğu yerde yakalamayı ve akılalmaz derecede hızlı atomaltı tepkime ve etkileşimlerini detaylı şekilde görmeyi istiyorsa, tek bir attosaniye darbe ateşleyebilen geçirimli bir elektron mikroskobuna ihtiyaçları vardı. Araştırmacılar bunu gerçeğe dönüştürmek için yine attosaniyelerle ölçülen ilk uç morötesi radyasyon darbesini oluşturan ve 2023 yılında Nobel Fizik Ödülü’nü kazanan bilim insanlarının öncülük ettiği çalışmalara yönelmiş. Bu temel ile birlikte araştırma takımı, nihayet o attosaniye ölçütüne ulaşmış.
Araştırmacılar bunu yaparken gönderdiği lazeri tek bir elektron darbesine ve ultrakısa iki ışık darbesine ayıran yeni bir mikroskop geliştirmişler. Bir pompa darbesi olarak adlandırılan ilk ışık darbesi, bir numunenin elektronlarına enerji veriyor. Ardından ise optik bir kapılama darbesi olarak bilinen darbe başlıyor ve sonrasında mikroskoptan bir attosaniyelik elektron darbesinin sonsuz küçük bir zaman aralığında yayılmasına olanak sağlıyor. Bu iki ultrakısa ışık darbesi uygun biçimde eşgüdümlendiğinde, operatörler elektron darbelerini zamanlayıp atomik olayların attosaniye seviyesindeki bir zamansal çözünürlükte yakalanmasına yardımcı oluyor.
Gen düzenleme yoluyla kanser hücreleri kendi kendilerini yok ediyor. için yorumlar kapalıbilim, gen düzenleme, kanser
Bilimsel gelişmelere rağmen kanser, tedavisi zor olmaya devam eden bir hastalık. Ancak şimdi kanser hücrelerini intihara sürükleyen ve onları birbirlerine karşı savaştıran bir yol geliştirildi.
Kanseri tedavi etmek çoğu açıdan körebe oyununa benzeyebiliyor. Hastalık tedaviye dirençli hale gelebiliyor ve klinisyenler ne zaman, nerede ve hangi direncin ortaya çıkacağını asla bilemiyor. Bu da sürecin temel zorlukları arasında yer alıyor. Ancak şimdi Penn State araştırmacıları, kanser hücrelerini bir “Truva atına” dönüştüren yeni bir yol geliştirdi.
Kanser tedavisinde yeni yöntem
Bilim insanları kanser hücrelerini Truva atına dönüştüren modüler bir genetik devre oluşturarak, kendi kendilerini yok etmelerini ve ilaca dirençli kanser hücrelerini öldürmelerini sağladı. Buradaki temel yenilik iki genin veya iki yeni “anahtarın” devreye sokulmasını içeriyor. İlk anahtar, mühendislik ürünü genetiği değiştirilmiş hücrelerin belirli bir ilaca maruz kaldıklarında kanser hücresi popülasyonunun geri kalanına üstün daha doğrusu baskında gelmesini sağlıyor. İkinci anahtar daha sonra, artık baskın olan değiştirilmiş hücreleri değiştirilmemiş komşularıyla birlikte öldüren bir toksini serbest bırakıyor.
Nature Biotechnology‘de yayınlanan ve patent için başvurulan bu teknik, mevcut kanser tedavileriyle ilgili temel bir zorluğun üstesinden geliyor. Kanser hücreleri bilindiği üzere tedaviden sağ çıkmalarını sağlayan direnç mekanizmaları geliştirebiliyorlar. Dolayısıyla bir süre sonra tedavi için uygulanan ilaçlara dirençli hale gelebiliyorlar. Buna karşı koymak için doktorlar genellikle tümörlere farklı şekillerde saldıran ilaç kombinasyonları kullanıyorlar. Ancak tedavisi zor olan kanserlerde bu seçenekler oldukça sınırlı.
Yeni teknik tamamen farklı bir yaklaşım benimsiyor. Yeni ilaçlar veya hedefler bulmak yerine, tümörün hızla evrim geçirme yeteneğinden yararlanıyor ve bunu basitçe ona karşı kullanıyor. Bilim insanları bu çift anahtar yönteminin ilk adımında genetiği değiştirilmiş hücrelerin sayısını çoğaltarak baskın hale getiriyor ardından ikinci anahtarı devreye sokuyor. İkinci anahtar, değiştirilmiş hücrelerin hem değiştirilmiş hem de komşu değiştirilmemiş hücreleri öldürebilen bir toksin üretmesini sağlayan intihar geni içeriyor. Bu çok önemli. Çünkü tümörün tekrar büyümemesi için esas olarak kurtulmak istediğiniz popülasyonu ortadan kaldırmış oluyorsunuz.
Ekip bu tekniğin işe yarayıp yaramayacağını görmek için akciğer kanserini temel alan deneyleri fareler üzerinde gerçekleştirdi. Yapılan deneyler sonucunda bir avuç mühendislik ürünü hücre, kanser hücresi popülasyonunu ele geçirebildi ve yüksek seviyedeki genetik heterojenliği ortadan kaldırabildi. Araştırma makalesine göre genetiği değiştirilmiş hücreler 20 gün içinde orijinal hücrelerden baskın hale geldi. 80. günde ise tümörler tamamen geriledi. Araştırmacılar şu anda bu genetik devrenin büyüyen tümörlere ve nihayetinde metastatik hastalığa güvenli ve seçici bir şekilde verilebilmesi için nasıl tercüme edileceği üzerinde çalışıyorlar.
