“Birçok memeli, yaşamları boyunca beyinlerinde, beynin plastisitesinde veya zaman içinde değişip uyum sağlama yeteneğinde kritik bir rol oynayan yeni nöronlar üretir. Bu kendini onarma yeteneği, özellikle beyin hasar gördüğünde önem kazanır. Penn’de Perelman Nörobilim Profesörü olan kıdemli yazar Hongjun Song, “Bu plastisite, diğer işlevlerin yanı sıra, bir hastanın hafızasını etkileyen Alzheimer gibi hastalıkları anlamak için de önemlidir.”
İnsanlarda yetişkin nörojenezinin varlığı on yıllardır tartışılmaktadır. Neredeyse bir yüzyıl boyunca, sinirbilimciler, memeli beyni bir kez olgunlaştıktan sonra, içinde yeni nöronların üretilmediğini, mevcut olanların yetişkinlik boyunca sürmesi gerektiğini varsaydılar. Sonunda, araştırmalar yetişkin beyninde, farelerde, insanlarda ve diğer memelilerde, özellikle koku alma (koku) bölgesinde ve hipokampüste yeni üretilen olgunlaşmamış nöronların kanıtlarını sağlamaya başladı. Hipokampüsteki olgunlaşmamış nöronlar, bu beyin bölgesi öğrenme, hafıza ve duygudurum düzenlemesinde önemli roller oynadığı ve Alzheimer hastalığı olan kişilerin beyinlerinde azaldığı için özellikle ilgi çekici bir konu ve dikkatleri çekmeye devam ediyor.
Bununla birlikte, son birkaç yılda, diğer çalışmalar, insan hipokampüsünde dikkate değer yetişkin nörojenezi’nin varlığına dair hiçbir kanıt bulamadı. Nörobilimciler için tartışmayı çözmek zor oldu, çünkü yetişkin insan beyin dokusu örneklerinde yeni üretilmiş, olgunlaşmamış nöronları tanımlamak için kolay, hassas ve spesifik bir yönteme sahip değiller.
Song, Ming ve ekibi, iki güçlü ve nispeten yeni aracın yardımıyla bu zorluğun üstesinden geldi. Birincisi, herhangi bir hücredeki esasen tüm gen aktivitesini kaydeden tek çekirdekli RNA dizilimi oldu. İkincisi, bir tür yapay zekâ olan makine öğrenimi- bu durumda araştırmacılar, fareler ve insanlar için muazzam gen aktivitesi veri kümelerini eleyerek olgun ve olgunlaşmamış hipokampal nöronlar arasındaki ince farkları öğrenmek için kullandılar.
Bu yöntemleri kullanan araştırmacılar, bebeklikten 92 yaşına kadar çok çeşitli insan beyni örneklerinde, başlıca granül hücreleri adı verilen bir tür olgunlaşmamış hipokampal nöronların varlığını doğruladılar. Olgunlaşmamış granül hücreleri, hücre popülasyonu, hatta yaşlı beyinlerde bile genellikle granülün en az yüzde birkaçını temsil ediyordu. Araştırmacılar, yetişkin insan beyninin diğer bölgelerinde önemli sayıda olgunlaşmamış nöron bulamadılar.
Analiz, olgunlaşmamış granül hücrelerin karakteristiği olan geniş bir gen aktivitesi modelini ortaya çıkardı ve bu kalıbın normal yaşlanma sırasında nasıl değiştiğini, insanlar ve fareler arasında farklılık gösterdiğini ve Alzheimer hastalığında nasıl değiştiğini gösterdi. Önceki çalışmalarla tutarlı olarak, araştırmacılar, Alzheimer beyinlerinde tüm granül hücreler arasındaki olgunlaşmamış granül hücrelerinin oranının büyük ölçüde azaldığını buldular- aynı yaştaki Alzheimer olmayan beyinlere kıyasla yarıdan fazla!
Hastalık kökenlerini araştırmak için bu tür bir analizin gücüne işaret eden araştırmacılar, olgunlaşmamış granül hücrelerdeki yaşam süresi boyunca, Alzheimer ve otizm spektrum bozuklukları dahil olmak üzere beyin bozuklukları için bilinen risk genlerinin ortaya çıkışına baktılar. Bu risk genlerinin birçoğunun, bozukluğun ortaya çıktığı düşünülen yaşlarda olgunlaşmamış granül hücrelerde ifade edilmeye başladığını buldular.
Çalışma, nöral kök hücrelerden türeyen ve sırayla yeni granül hücreler doğuran hipokampal progenitör hücrelerin tanımlanmasını içeriyordu. Bu deneyler, progenitörlerin nispeten az olduğunu, ancak bir yıl veya daha fazla zaman dilimlerinde çok yavaş olgunlaşan yeni granül hücrelerinin sabit kaynakları olarak hizmet ettiğini gösterdi.
Başyazar Guo-li Ming, “Gelecekte, bu tür araştırmaların psikiyatrik bozukluklar ve Alzheimer gibi beyin hastalıklarının nedenlerini daha iyi anlamaya yardımcı olabileceğini ve bu hastalıkların tedavi edilebilme olasılığını gösterebileceğini umuyoruz” dedi.
Referans:
1. Yi Zhou, Yijing Su, Shiying Li, Benjamin C. Kennedy, Daniel Y. Zhang, Allison M. Bond, Yusha Sun, Fadi Jacob, Lu Fadıl, Peng Hu, Angela N. Viaene, Ingo Helbig, Sudha K. Kessler, Timothy Lucas, Ryan D. Salinas, Xiaosong Gu, H. Isaac Chen, Hao Wu, Joel E. Kleinman, Thomas M. Hyde, David W. Nauen, Daniel R. Weinberger, Guo-li Ming, Hongjun Song. Yaşam boyu insan hipokampal olgunlaşmamış nöronların moleküler manzaraları. Doğa, 2022; DOI: 10.1038/s41586-022-04912-w
