Büyük bir takım araştırmacı yeni mini beyin modelini kullanarak, frontotemporal demansın (FTD) hasarının beyin hücrelerinde nasıl değişimler yaptığını ispatlamıştır. Bulgular hücreyi ölüme götüren, hastalığa tedavi geliştirmeye ve test etmeye aday yollar sağlayan bir dizi hasarı göstermektedir.
Frontotemporal Demans
FTD; davranışsal değişimlere, iletişimde zorluğa ve hareket problemlerine yol açabilmektedir. Bu semptomlar beyin hücrelerinin yani nöronların, beynin belirli bölgelerinde ölmesinden kaynaklanır. Bazı FTD vakaları, tau proteininde anomalilere sebep olan, mutasyona uğramış MAPT geniyle kalıtılır. Bu mutasyonun nöronları nasıl öldürdüğünü çalışmak için araştırmacılar, hücre ölümüne neden olan olayların ilerleyişini görmelerini sağlayan yeni bir model geliştirdiler. Çalışma; Icahn School of Medicine, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, the Neural Stem Cell Institute, University of Southern California, Amgen Research ve Washington University’den araştırmacıların büyük iş birliğinin sonucudur.
Mini Beyin Modeli
Çalışmada araştırmacılar, deri hücrelerinin kök hücrelere dönmesini sağlayan teknolojiden yararlanmışlardır. İnsanlar cenin olarak gelişirken, başta bir hücreden oluşurlar. Daha sonra bu hücre bölünerek bir avuç hücreyi ve daha sonra da vücudu oluşturur. Kök hücre olarak adlandırılan bu erken dönem hücrelerin, vücuttaki her tip hücreye dönüşme yeteneği vardır. FTD’ye sebebiyet veren MAPT geni mutasyonuna sahip insanlardan deri hücresi bağışı alınmıştır. Gelişimsel süreç tersine çevrilip deri hücrelerinden kök hücreler elde edilmiştir. Araştırmacılar bu kök hücreleri nöron olarak büyütmüş ve nöronları birleştirmişlerdir. Bu şekilde hücresel hastalığın semptom sürecinin izlenebildiği mini beyin modelleri geliştirmişlerdir.
FTD’nin Seyri
Bu FTD mini beyin modellerini inceleyerek araştırmacılar, nöronlarda onları sonunda ölüme götüren bir dizi olay keşfetmişlerdir. FTD mini beyin modeli gelişimin ikinci ayında zaten stres belirtileri gösteriyordu. Dördüncü ayda araştırmacılar, tau proteininin nöronlar arasında arttığını ve normalde artıkları temizlemeye yardımcı olan atık yönetim sisteminin bozulduğunu gördüler.
Ek olarak nöronların, genin hangi bölgelerinin kodlanacağının düzenlendiği uçbirleştirme sürecinde de zararlı değişimler yaşadıkları gözlenmiştir. Yolunda gitmeyen uçbirleştirmeye, nöronların iletişimine etkide bulunan genlerin uçbirleştirme sürecini yöneten ELAVL4 proteininin seviyesindeki artış sebep olmuştur. Uçbirleştirme değişimleri nihayetinde nöronların, kimyasal bir mesaj geldiğinde duymalarını sağlayan bir protein olan glutamatın çok fazla reseptörüne sahip olmalarıyla sonuçlanır. Altıncı ayda o kadar çok reseptör vardı ki sadece diğer nöronlardan mesaj almak bile zorlayıcı ve zehirli olabilmekteydi. Sonunda araştırmacılar nöronlar arasındaki bağlantıda rol alan reseptörleri azaltıcı bir ilacı denediklerinde, bunun FTD mini beyin modelinde nöron ölümlerini durdurabileceğini bulmuşlardır.
Araştırmacılar, asıl beyinde nöronlar arasında destek sağlayan, işlev görmelerini ve iletişimlerini sağlayan glia hücrelerinin FTD mini beyin modelinde olmadığını da belirtiyorlar. Gelecekte bu tür hücrelerin de nöron hastalıklarının ilerleyişine nasıl etki ettiklerini incelemek istiyorlar. Genel olarak çalışma, kalıtsal FTD’li kişilerde nöronları ölüme götüren süreçler hakkında bilgiler sağlıyor. Bulgular, araştırmacıların hastalık için yeni terapötikler geliştirmelerine ve denemelerine destek olacaktır.
Kaynak
https://www.nia.nih.gov/news/mini-brain-model-frontotemporal-dementia-demonstrates-stages-dysfunction-lead-cell-death
Bowles KR, et al. ELAVL4, splicing, and glutamatergic dysfunction precede neuron loss in MAPT mutation cerebral organoids. Cell. 2021;184(17):4547-4563. doi: 10.1016/j.cell.2021.07.003.
