Ren geyiğinin boynuzlarını nasıl döktüğünü ve yenilediğini araştırmak, memeli organ yenilenmesine dair ipuçları sunar.
Düşen yaprakların üzerinde ezen toynakları ile ren geyikleri, Noel yaklaşırken beyaz, karlı manzaralara ve folklora atlarlar. Dikenli başlıklarıyla bu görkemli yaratıklar, efsanelerde Noel Baba’nın kişisel şoförleri olarak hizmet etmekten daha büyük bir rol oynarlar; aynı zamanda biyolojik bir süper gücü incelemek için önemli modellerdir.
Ren geyiği, Cervidae geyik familyasından kuzenleriyle birlikte tüm bir organı dökebilir ve yenileyebilir. Hem erkek hem de dişi ren geyiği, bu fenomenin erkek hayvanlara özgü olduğu diğer geyik türlerinin aksine, boynuzları yeniden büyüyebilir. Geyikler boynuzlarını kaybeder ve önümüzdeki birkaç hafta içinde benzeri görülmemiş bir hızda yeniden büyürler.1,2 Bu aşamada, kadife adı verilen özel cilt, birkaç hafta sonra dökülen boynuzları kaplar ve arkasında kemikli boynuzlar bırakır. Hayvanlar birkaç ay sonra bu yapıları tekrar düşürerek yeni bir boynuz yenileme turuna başlarlar. Tekrarlanan dökülme ve yenilenmeye rağmen, geyikler her döngü boyunca arkalarında herhangi bir iz bırakmadan boynuz derilerini kusursuz bir şekilde yeniden büyütürler.
Changchun Bilim-Teknoloji Üniversitesi’nde bir boynuz biyoloğu olan Chunyi Li, 40 yıl önce geyikleri incelemeye başladığında, boynuzları bırakma ve yenileme yeteneklerinden etkilendi ve bu süreci incelemenin uygulamalarını hemen fark etti. “Bu alanda çalışmam gerektiğini düşünmeye başladım. Ve gelecekte, insanların kesilmiş uzuvlarını, bacaklarını veya kollarını yeniden büyütmelerine yardımcı olabilirim,” dedi Li.
Ampute edilmiş uzuvların yenilenmesi hala uzak bir rüya olsa da, Li ve araştırmacılar geyiklerde doku yenilenmesi ve onarımının arkasındaki hücresel ve moleküler süreçleri inceleyerek organ yenilenmesi hakkında önemli bilgiler elde ettiler. Bu içgörüler, daha iyi yara ve doku onarım tedavilerinin temelini atabilir ve rejeneratif tıp alanını ilerletmenin önünü açabilir.
Yenilenmeyi İncelemek için Bir Model Olarak Geyik
Geyik ailesinin üyeleri, rejeneratif yeteneklere sahip tek memeliler değildir. Dikenli farelerde cilt yaralanmaları herhangi bir iz bırakmadan iyileşir.3 Dikenli farelerin kulağına delinmiş delikler yeni oluşan kan damarları, kıkırdak, kas ve sinir lifleri ile tamamen kapanır. Ancak Li, bu kemirgenlerin tüm bir organı yenileyemeyeceğini söyledi. “Boynuz, kaybolduğunda tamamen büyüyebilen tek memeli organıdır.”
Calgary Üniversitesi’nde rejeneratif bir biyolog olan Jeff Biernaskie, boynuzların karmaşık organlar olduğu göz önüne alındığında bunun daha da dikkat çekici olduğunu söyledi. “Organ sinirler, büyük kan kaynağı, kemik ve kıkırdaktan oluşur.”
Geyikler aynı zamanda yara iyileşmesini incelemek için değerli bir platformdur. “Geyikler, derilerinin altta yatan fasya kasına bağlı olması bakımından insanlara benzer. Ayrıca gerçekten büyüleyiciler çünkü [dokuyu yenileyebilen] tek büyük hayvanlar onlar.”
Buna ek olarak, ren geyiği hem rejeneratif hem de rejeneratif olmayan iyileşme türleri sergiler; boynuz kadifeleri yara izi oluşturmadan iyileşirken, sırt derilerindeki yaralar yara izi oluşturur.4 Ren geyiği, yara izlerini incelemek için yaygın olarak kullanılan fareler ve sıçanlar gibi hayvanlara kıyasla insan izlerini daha yakından taklit eder. Biernaskie, “Ve bu yüzden sadece harika bir yenilenme modeli değil, aynı zamanda oldukça iyi bir yara izi oluşumu modeli” dedi.
Bilim adamları, geyik ailesinin bu benzersiz özelliklerini incelemenin, diğer hayvanlarda rejeneratif iyileşmeyi aktive edebilecek biyolojik mekanizmalara giden yolu gösterebileceğini varsaymışlardır. Tıbbi uygulamalar için rejenerasyonun arkasındaki biyolojiden yararlanmak için, araştırmacılar öncelikle hangi hücrelerin sürece dahil olduğunu anlamalıdır.
Kök Hücreler Boynuz Yenilenmesine Yardımcı Olur
2000’lerin başında Li ve ekibi, boynuzlardaki farklı hücre türlerini tanımlamaya odaklandı. Rejenerasyon sırasında boynuzlarda bulunan hücre popülasyonunu belirlemek için mikroskopi yöntemleri kullandılar.5,6
Ekip bazı geyiklerdeki bu hücreleri sildiğinde, hayvanlar mevsim boyunca boynuz yenilenmesi belirtisi göstermedi. Ekip, bu hücre popülasyonunu bazı geyiklerin vücudunun başka bir yere nakletti ve orada boynuz büyümesini gözlemledi, bu da bu hücrelerin boynuz rejenerasyonu için çok önemli olduğunu gösteriyor.7
Li ve ekibi daha sonra bu hücre popülasyonunu karakterize etmeye odaklandı. Ekip, çeşitli hücresel ve moleküler teknikler kullanarak bu hücreleri boynuz kök hücreleri (ASC’ler) olarak tanımladı.8 Li’nin ekibi yakın zamanda bu ASC’lerin kökenlerini değerlendirmek için yenilenen boynuzların RNA dizilimini gerçekleştirdi.1 ASC’lere yol açan bir progenitör hücre popülasyonunu belirlediler; bu progenitör hücreler, boynuzların önemli bileşenleri olan hem kemik hem de kıkırdak hücrelerine farklılaşabilir.
Araştırmacılar, ASC kaynaklı rejenerasyonun arkasındaki mekanizmayı anlamak için bu hücreler tarafından salgılanan faktörleri incelediler.ASC’lerden türetilen eksozomların—membran kaplı yapılar—kültürde insan kemik iliği kök hücrelerinin çoğalmasını uzattığını gözlemlediler.9 Bu bulgular, bu hücrelerden türetilen eksozomların rejeneratif iyileşmeyi teşvik eden terapötikler geliştirmek için kullanılabileceğini göstermektedir.
Biernaskie, geyiklerin tüm organ yenilenmesinden daha fazlasını incelemek için değerli olduğuna inanıyor. O ve ekibi, iki tür iyileşmenin altında yatan biyolojik farklılıkları anlamak için ren geyiğinin hem cilt yenilenmesini hem de yara izi sergileme yeteneğini araştırıyor.4 RNA dizilimi ve proteomik kullanan ekip, yarasız iyileşme gösteren kadife derideki yaraların, yara iz oluşturan arka ciltteki yaralara kıyasla farklı bağışıklık hücrelerinin aktivasyonuna yol açtığını buldu. Normalde farelerin derisindeki yaralar, araştırmacılar boynuz kadife yaralarında aktif olan sinyal yollarını taklit ettiklerinde yara izi bırakmadan iyileşti. Bu sonuçlar, geyik modelinden elde edilen içgörülerin diğer memelilerde rejeneratif iyileşmede potansiyel uygulamaları olabileceğini vurgulamaktadır.
Daha sonra ekip, ren geyiğinden tanımlanan aday yollardan hangisinin türler arasında doğru olabileceğini incelemek için bir domuz modeli kullanacak. Biernaskie, “Çünkü farelerde çalışıyorlarsa, domuzlarda çalışıyorlar, o zaman insanlarda da çalışacakları çok muhtemeldir” dedi.
Geyik Modellerinin Geleceği: Hit mi, Miss mi?
Memeli rejeneratif süreçleri hakkında önemli ipuçları sağlayabilseler de, geyikler geniş çapta çalışılmamıştır. Hem Li hem de Biernaskie bunu lojistik zorluklara bağladı. Geyik işleme, büyük hayvan veteriner bakımı ve vahşi yaşam tıbbında uzmanlar gerektirir. Geyikleri incelemek, bu kadar büyük hayvanları idare etmek için inşa edilmiş tesisler de gerektirir. Bu onu çok pahalı hale getiriyor, dedi Li.
Biernaskie, farelerde veya diğer yaygın laboratuvar hayvanlarında yapılması daha kolay olan transgenik deneyler için uygun olmayan modelde biyolojik sınırlamalar da olduğunu söyledi. Bu komplikasyonu atlatmak için, araştırmacılar önce ren geyiğinde aday rejenerasyonla ilgili genleri tanımlamalı, ardından etkilerini doğrulamak için bu genleri fare modellerinde manipüle etmelidir.
Dahası, kadife cilt bir yılda sadece üç ay boyunca boynuzları kaplar ve bu da araştırmacılara üzerinde çalışmak için sınırlı zaman verir. Sonuç olarak, Biernaskie ve ekibi ren geyiğinde kadife ve sırt deri yarası iyileşmesi arasındaki farkları incelemek için önemli ölçüde zaman harcadılar. Biernaskie, “O özel projeyi yayınlamadan önce neredeyse 10 yıl boyunca çalıştık” dedi.
Bu engellere rağmen, araştırmacılar geyiğin birçok içgörü sunabilecek yararlı bir model olduğuna inanıyor. Bierkaskie, “Erişimi olmayan ancak bu sistemde test etmek istedikleri soruları olan diğer gruplarla işbirliği yapmaya çok açığız” dedi. “Böylece, bu [modeli] tam potansiyeline kadar gerçekten kullanmaya başlayabiliriz.”
Bununla birlikte, geyiklerin, esas olarak bu kadar büyük hayvanlarla çalışmanın lojistik zorlukları nedeniyle, dünya çapındaki araştırmacılar arasında yakın zamanda ana akım hayvan modellerine gireceğine inanmıyor. Bu gibi durumlarda, planaria ve axolotlar da dahil olmak üzere diğer rejeneratif hayvanları incelemek yararlı olabilir. Bu, geyikleri incelemekle birlikte, hayvan aleminde doku yenilenmesini sağlamak için farklı stratejiler hakkında önemli bilgiler sağlayabilir. “Önümüzdeki on yıl boyunca bunu gerçekten bir araya getirmeye başlayacağız ve yeni tedaviler ortaya çıkmaya başlayacak.”