Ölü Beyinlerdeki Hücresel İşlevlerin Bazıları İlk Defa Geri Getirildi

Bilim insanları, ölü beyinlere ilk defa ufak bir yaşam kımıltısı getirmeyi başardılar. Sinirbilimciler, yeni bir sistem ile, dört saat boyunca ölü kalan domuzların beyinlerinde bazı hücresel ve moleküler işlevleri geri getirdiler.

Çok büyük bir gelişme niteliği taşıyan bu olay, ölüm sonrasındaki beyin üzerinde çalışmanın yeni bir yolunu müjdeliyor. Hatta, beyin hasarı ve hastalığının sebep olduğu hücre ölümü için yeni tedavilere de yol açabilir.

İnsanlar, Mary Shelley’in bilim kurgu romanı Frankeştayn‘ın 1818 yılında dünyaya gelmesinden beri, beyni yeniden canlandırmanın hayalini kuruyordu. Fakat açık söylemek gerekirse, burada böyle bir şey gerçekleşmedi.

Bu çalışma daha ziyade; kan akışı durduktan sonra beyinde neler olduğunu ve hücre ölümünün, göründüğü kadar kaçınılmaz olup olmadığını keşfetmeye yönelik bir girişim niteliği taşıyor.

Yale Üniversitesi’nde çalışan sinirbilimci Nenad Sestan, bir basın bildirisinde şöyle açıklıyor: “Beyin, oksijen seviyesindeki değişimlere ve kan akışındaki kesintilere karşı büyük ölçüde hassastır”

“Ancak, bizim laboratuvarımız ve diğerlerince yapılan birçok gözlemde; kan akışı durduktan dakikalar ve hatta saatler sonra bu yaygın hücre ölümünün kaçınılmaz olduğu düşüncesi sorgulanmıştı. Örneğin; ölüm sonrasındaki beyinlerden canlı hücreler toplanabiliyor ve laboratuvar ortamındaki bir kapta yetiştirilebiliyorlar. Bu durum; ölüm sonrasındaki beynin, yeniden canlandırılabilme kapasitesinin bulunabileceğine işaret ediyor.”

Sestan ve beraber çalıştığı takımı, üç bölümden oluşan ve BrainEx şeklinde adlandırılan (organizma dışındaki beyin anlamına gelen) bir düzenek geliştirmişler.

İlk bölüm, yaklaşık 37 Celsius derece civarındaki vücut sıcaklıklarında, kalbe benzer bir şekilde (perfüzyon) beyne pompalanmak üzere tasarlanmış yapay bir çözeltiden meydana geliyor.

İkinci kısım, bu çözeltiyi pompalayan ve destekleyici organları taklit eden perfüzyon cihazından oluşuyor. Son kısım ise, beynin yalıtılmasını mümkün kılan bir ameliyat yöntemi.

BrainEx’in basitleştirilmiş şeması. (Vrselja vd., Nature, 2019)

Araştırma takımı, bir gıda işleme tesisinden 32 tane domuz beyni edinmiş; yani araştırma için hiçbir hayvan öldürülmemiş. Ardından ise, uzatmalı beyin hasarının etkilerini örneklemek için, ölümden dört saat sonra BrainEx teknolojisini uygulamışlar.

Beyinler, altı saat boyunca perfüze edilmiş. Takım, bu noktada BrainEx‘deki beyinler ile kontrol beyinleri arasında açık bir farklılık meydana geldiğini gözlemlemiş. (Kontrol beyinleri; ya muamele edilmemiş, ya da bir kontrol çözeltisiyle perfüze edilmiş beyinlerden oluşuyormuş.)

“Dokunun ile hücresel yapının korunduğunu ve hücre ölümünün azaldığını bulduk” diyor Sestan.

“Ek olarak, bazı moleküler ve hücresel işlevler geri geldi ve bunlar arasında; uyarıcıya karşı verilen gliyal ile damarsal tepkinin yanısıra, faal haldeki genel metabolizmayla birlikte kendiliğinden gerçekleşen sinaptik faaliyet de yer alıyor.”

(Stefano G. Daniele & Zvonimir Vrselja; Sestan Laboratuvarı; Yale Tıp Fakültesi)

Yukarıda: 10’ncu saatte, sol tarafta işlem yapılmamış bir beyin ve sağ tarafta BrainEx yer alıyor. Yeşil renk nöronları, kırmızı renk astrositleri, mavi renk ise hücre çekirdeklerini gösteriyor.

Ancak, normal beyin işlevi veya bilinç için gerekli olan örgütlü genel faaliyetin hiçbir işareti yokmuş. Takım; bunun hem araştırmanın hedefi olmadığını, hem de örgütlü genel faaliyetin herhangi bir işaretini görmeleri durumunda araştırmayı durdurmak zorunda kalacak olduklarını özellikle vurguluyor.

Aslında, bilinç hali tespit edilirse diye anestezi ve sonlandırma protokollerini hazır bulundurmuşlar. Ayrıca, BrainEx perfüzat çözeltisine de bir sinirsel faaliyet engelleyici konulmuş.

Yale Üniversitesi’nde çalışan biyoahlâkbilimci Stephen Latham, “Bu çok yeni bir olay ve ayrıca, kurumsal bir dikkatsizlik örneği yok”

“Bu bir hayvan deneyi değil, çünkü araştırmalara gelen beyinler, zaten ölmüş bir hayvandan geliyor. Fakat, bir şekilde beyinde bilinç hali uyarılsaydı … insan deneklerde veya hayvanlarda araştırma yaptığınız zaman gerçekleştirdiğiniz değiş tokuş biçimlerini nasıl gerçekleştireceğiniz hakkında düşünmek için bile kurulmuş hiçbir ahlâk komisyonu bulunmuyor.”

Elde edilen bulgular; beynin, hücresel işlevin geri kazanımı yönünden, sandığımızdan çok daha büyük bir kapasitesinin olduğunu söylüyor. Ayrıca bu durum, örneğin; inme, travma veya uzun süreli oksijen eksikliğini tedavi etmeye yönelik gelişmiş bir araç dizisine yol açabilir.

Bu çalışma ayrıca, ölüm sonrası beyin üzerinde çalışmak için yeni bir yöntem sunuyor. Araştırmacılar BrainEx‘i kullanarak; yaralanmanın, beynin dinamikleri üzerindeki etkilerine veya belirli ilaçların oluşturduğu sonuçlara yönelik çalışmalar yapabilir. Hatta bu sadece, memelilerin büyük beyinlerinin dinamikleri bile olabilir; çünkü bunu, yaşayan canlılar üzerinde yapmak epey zor.

Araştırmacılar, makalelerinde şöyle yazıyorlar: “Teknolojimizin daha fazla geliştirilmesi, uygun hale getirilmesi ve uygulanması gerekiyor; bunlar arasında, daha uzun perfüzyon süreleri ile yapılacak çalışmalar da var. Bu deneysel yaklaşım, bu noktada bahsedilenlerden daha geniş uygulamalar barındırabilir ve özellikle de insan beynine uygun olduğundan; potansiyel olarak, temel sinirbilim ile klinik araştırma arasındaki boşlukta köprü kurulmasına yardımcı olabilir”

“Gelecekte yapılacak çalışmalar ve ortaya çıkacak düşünceler, bu teknolojinin daha fazla geliştirilmesini ve uygulanmasını teşvik ederek, büyük memeli beynine yönelik geniş bilimsel sorular hakkında çalışmalar yapılmasını sağlayacaktır.”

Araştırma, Nature bülteninde yayınlandı.

 

 

 

 

ScienceAlert

Bunları da okumak isteyebilirsiniz...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir