Bilim insanları ilk kez bir fare beyninin tam hücresel haritasını çıkardı

Bir süre önce Nature dergisinde yayınlanan 10 makalelik bir sette, bir grup araştırmacı 6 yıllık çalışma ve 32 milyon hücrenin incelenmesiyle yetişkin fare beynindeki her hücrenin yerini ve türünü kataloglayan yeni bir atlas ortaya çıkardı. Tek tek hücrelerin profilini çıkaran ileri teknolojileri kullanan ekipler, daha önce bilinenden çok daha fazla olmak üzere 5.300’den fazla hücre tipini tanımladı ve beynin karmaşık coğrafyası içindeki yerlerini belirledi.

Fare beyni ilk defa tam olarak haritalandı

Çalışmalarda yer alan Dr. Hongkui Zeng, beynin tam bir “parça listesine” sahip olmanın, beynin nasıl çalıştığını çözme çabalarını hızlandırmaya yardımcı olacağını söyledi. Zeng, “Bu, gen işlevi ve genomik evrimi incelemek için referans genomlara benzer şekilde, beynin işlevi, gelişimi ve evrimi ile ilgili araştırmaların bir sonraki aşamasına gerçekten kapı açan dönüm noktası niteliğinde bir başarı” dedi. Zeng’e göre tanımlanan 5.000’den fazla hücre tipinin, bu hücre tiplerinin ne işe yaradığını ve hastalıkta nasıl değiştiğini anlamaya çalışan sinirbilimcileri önümüzdeki 20 yıl boyunca meşgul edecek.

Tek hücreli RNA dizilimini uzaysal transkriptomiklerle (tek tek hücrelerde hangi genlerin ifade edildiğini ve bu hücrelerin nerede bulunduğunu belirlemeye yönelik yöntemler) birleştiren Zeng ve meslektaşları, beynin şaşırtıcı karmaşıklığını ve çeşitliliğini ortaya çıkardı.

Bilim insanları yeni atlasın en önemli keşiflerinden birinin, bir hücrenin genetik kimliği ile uzamsal konumu arasındaki derin bağlantı olduğunu söylüyor. Bu ilişki, konumun işlevi nasıl şekillendirdiğinin altını çiziyor ve farklı beyin bölgelerinin evrimsel geçmişine ve karmaşık etkileşimlerine dair ipuçları sunuyor.

Haritalandırılan fare beyni için bir diğer ilginç bulgulardan biri beynin alt (“ventral”) ve üst (“dorsal”) kısımları arasındaki farklı hücresel organizasyon. Eski ventral kısım birbiriyle ilişkili hücrelerden oluşan bir mozaiğe sahipken, daha yeni olan dorsal kısım daha az sayıda ancak oldukça farklı hücre tipleri içeriyor. Bilim insanları bu ayrımın, farklı beyin bölgelerinin, örneğin temel hayatta kalma için ventral kısım ve adaptasyon için dorsal kısım gibi benzersiz rolleri nasıl geliştirdiğini deşifre etmek için bir anahtar olabileceğini belirtiyor.

Araştırmacılar ayrıca transkripsiyon faktörlerinin – gen aktivitesini düzenleyen proteinler – bir hücrenin kimliğini belirleyen bir ‘kod’ oluşturduğunu buldular. Atlas ayrıca beyin hücrelerinin, hücreden hücreye mesaj taşıyan çeşitli sinyal molekülleri aracılığıyla birbirleriyle nasıl konuştuğunu da ortaya çıkardı. Bu çeşitlilik, farklı hücre tipleri arasındaki karmaşık etkileşimleri mümkün kılıyor.

İlk defa bir memeli beyni hücre hücre incelendi

Bu arada ilk defa bir memeli beyninin hücre-hücre incelendiğini belirtelim. Bu bağlamda araştırmacılar elde ettikleri bulguların diğer türlerin, yani bizim beynimizdeki benzer eşleştirmeler için bir model oluşturabileceğini düşünüyor. İnsan beyninin tam haritası için de çalışmaların devam ettiği belirtiliyor.

Beynin ayrıntılı bir şekilde haritalanması ve hücre tiplerinin açığa çıkartılması bazı hastalıkları incelemek ve bunları hassas şekilde tedavi etmek için kullanılabilir. Araştırmacılara göre birçok hastalığın beynin belirli bölgelerinden ve muhtemelen belirli hücre tiplerinden kaynaklandığı biliniyor. Araştırmacılar ellerindeki bu harita sayesinde hastalığın işlev bozukluğu hakkında daha kesin bir görüş elde edilebileceğini ve daha sonra bu belirli hücre türlerini hedefleyerek genetik veya farmakolojik ilaçlar oluşturulabileceğini söylüyor.