Hasar görmüş nöronları, komşu hücreleri ile işlevsel yeni nöronlara dönüştüren basit bir ilaç kokteyli, felç, Alzheimer hastalığı ve beyin yaralanmalarını tedavi etmek için potansiyel olarak kullanılabilir. Penn State‘teki bir araştırma ekibi, normal nöronlar için destek ve izolasyon sağlayan glial hücreleri yeni nöronlara dönüştürebilen dört hatta üç molekül kümesi tanımladı. Bu yaklaşımı açıklayan bir makale 7 Şubat 2019 tarihli Stem Cell Reports dergisinde yayımlandı..
Biyoloji profesörü ve Verne M. Willaman Penn State Yaşam Bilimleri Kürsüsü ve araştırma lideri olan Gong Chen, “Beyin onarımı için en büyük sorun beyin hasarından sonra nöronların yenilenmemesidir” diyor. “Aksine, hasar görmüş beyin dokusunun etrafında toplanan glial hücreler, beyin hasarından sonra çoğalabilir. Ölü nöronların komşuları olan glial hücrelerin yeni nöronlara dönüştüğüne inanıyorum.”
Chen’in ekibi daha önce, insan glial hücrelerini doğrudan nöronlara dönüştürebilen dokuz küçük molekül dizisini tanımlayan bir araştırma yayınladı, ancak çok sayıda molekül ve glial hücrelerin yeniden programlanması için gereken spesifik dizi, klinik bir tedaviye geçişi zorlaştırdı.
Bu çalışmada ekip, bir tür glial hücre olan astrositlerin nöronlara yeniden programlanmasında aerodinamik bir yaklaşım tanımlamak için çeşitli sayı ve molekül kombinasyonlarını test etti.
Pen State’te biyoloji alanında lisansüstü bir öğrenci olan ve küçük moleküllerin ideal kombinasyonunu tanımlayan Jiu-Chao Yin, “Test ettiğimiz yüzlerce ilaç kombinasyonu arasındaki en verimli kimyasal formülü belirledik” diyor. “İnsan astrositlerinde dört kritik sinyal yolunu modüle eden dört molekül kullanarak, insan astrositlerini – yüzde 70 kadar – etkili bir şekilde işlevsel nöronlara dönüştürebiliriz.”
Elde edilen kimyasal olarak dönüştürülmüş nöronlar, laboratuarda bir kültür tabağında yedi aydan fazla yaşayabildi. Güçlü sinir ağları oluştururlar ve beynin içindeki normal nöronların yaptığı gibi birbirlerine kimyasal ve elektriksel sinyaller göndedirler.
Dört yerine küçük moleküllerin üçünün kullanılması, astrositlerin nöronlara dönüşmesine de yol açtı, ancak dönüşüm oranı yaklaşık yüzde 20 düştü. Ekip ayrıca moleküllerden yalnızca birini kullanmayı denedi, ancak bu yaklaşım dönüşüme yol açmadı.
Chen ve ekibi daha önce astrositleri işlevsel nöronlara dönüştürmek için bir gen terapisi teknolojisi geliştirmişlerdi, ancak aşırı bir gen terapisi maliyeti nedeniyle – bir hastaya yarım milyon dolara ya da daha fazlasına mal olabilir – – glial hücreleri nöronlara dönüştürmek için ekip daha ekonomik yaklaşımlar izliyordu.
Gen terapileri için sistem ayrıca daha karmaşıktır, viral partiküllerin insan vücuduna enjeksiyonunu gerektirir, oysa yeni yöntemdeki küçük moleküller kimyasal olarak sentezlenebilir ve bir hap halinde paketlenebilir. Chen, “Yeni yaklaşımın en önemli avantajı, küçük moleküller içeren bir hapın, gelişmiş hastane sistemleri olmadan kırsal alanlara bile ulaşabilmesi için dünya çapında yaygın olarak dağıtılabiliyor olmasıdır” diyor.
“Nihai hayalim, hap gibi basit bir ilaç dağıtım sistemi geliştirmek ve dünyadaki Alzheimer hastalarının yeni nöronları yeniden kazanmalarına ve kaybedilen öğrenme ve hafıza yeteneklerini geri kazanmalarına yardımcı olabilmek.” Araştırmacılar, ilaç paketlemesi ve teslimatının özellikleri de dahil olmak üzere küçük moleküller kullanan bir ilacın yaratılmasından önce birçok teknik sorunun hala çözülmesi gerektiğini kabul ediyorlar.
Ayrıca, en güvenli ilaç haplarını geliştirmek için gelecekteki çalışmalarda bu yaklaşımın potansiyel yan etkilerini araştırmayı planlıyorlar. Bununla birlikte, araştırma ekibi bu molekül kombinasyonunun gelecekteki ilaç tedavilerinin nörolojik bozukluğu olan bireyleri tedavi etmeleri için umut verici sonuçlara sahip olduğundan emin.
Chen, “Bu basitleştirilmiş ilaç formülünü keşfetme çabalarımız bizi hayalimize bir adım daha yaklaştırıyor” diyor.
Chen ve Yin’e ek olarak, bu çalışmanın diğer ortak yazarları arasında Lei Zhang, Ning-Xin Ma, Yue Wang, Grace Lee, Xiao-Yi Hou, Zhuo-Fan Lei, Feng-Yu Zhang, Feng-Ping Dong ve Penn Eyaletinden Gang-Yi Wu da bulunmaktadır. Bu çalışma Ulusal Sağlık Enstitüleri (AG045656), Alzheimer Birliği (ZEN-15-321972) ve Penn State’deki Charles H. Smith Bağış Fonu tarafından desteklenmiştir.
Çeviren: Bünyamin TAN
