Deri hücresinden nöron üretildi

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) bilim insanlarının yeni araştırması, indüklenmiş pluripotent (çok potansiyelli) kök hücre (IPSC) aşamasını atlayarak deri hücrelerini doğrudan nöronlara dönüştürme sürecini açıklıyor. Ayrıntılar Cell Systems'da yayımlanan iki makalede açıklanmıştır. Araştırmalar “Proliferasyon geçmişi ve transkripsiyon faktörü seviyeleri motor nöronlara doğrudan iletişimi yönlendirir” ve “Kompakt transkripsiyon faktörü kasetleri doğrudan dönüşümle işlevsel, aşılanabilir motor nöronları üretir” başlıklarıyla yayımlandı.

Fare hücreleriyle çalışan araştırmacılar, tek bir deri hücresinden 10'dan fazla nöron üretmek için etkili bir dönüşüm yöntemi geliştirdiler. Çalışmaya göre, araştırmacılar başarılı bir şekilde motor nöronları ürettiler ve bunları konak dokuyla bütünleştikleri fare beyinlerine aşıladılar. Süreci insan deri hücrelerini kullanarak tekrarlayabilirlerse, bu, omurilik yaralanmalarını veya hareket kabiliyetini bozan diğer nörodejeneratif hastalıkları tedavi etmek için hücre terapileri için büyük miktarda motor nöron üretmenin bir yolu olabilir.

Araştırmacılar “Bu hücrelerin hücre replasman terapileri için uygun adaylar olup olmadıkları hakkında sorular sorabilecekleri sonuçlara ulaşabildiklerini” umuyorlar. MIT biyomedikal mühendisliği ve kimya mühendisliği profesörü olan ve çalışmanın yürütücüsü Katie Galloway, “Bu tür yeniden programlama teknolojilerinin kendilerini bu noktaya götürebileceğine.” dikkat çekti.

HÜCRELERİ YENİDEN PROGRAMLAMAK

Hücreleri yeniden programlamanın yerleşik yolu, onları IPSC'lere dönüştürmeye ikna eden dört transkripsiyon faktörünü kullanmaktır. Bunlar daha sonra ilgi duyulan diğer hücre tiplerine farklılaştırılabilir. İşlem birkaç hafta sürer ve birçok hücre olgun hücre tiplerine tam olarak geçiş yapamaz ve ara durumlarda sıkışıp kalır. Galloway ve araştırmacıalr bunu önlemek için ara iPSC adımı olmadan somatik hücreleri doğrudan nöronlara dönüştürmenin bir yolunu buldular.

Önceki bir çalışmada, bilim insanları bu tür doğrudan dönüşümü çok düşük verimlerle, yüzde 1'den az, göstermişlerdi. Bu yaklaşımda, hücre çoğalmasını uyaran altı transkripsiyon faktörü ve iki başka proteinin birleşimini kullanılmıştı. Bu projeler için kodlama yapan sekiz genin her biri ayrı bir viral vektör kullanılarak iletildi. Ve bu, her birinin her hücrede doğru seviyede ifade edilmesini sağlamayı zorlaştırdı.

Galloway ve araştırma ekibi, süreci basitleştirdi, böylece cilt hücreleri sadece üç transkripsiyon faktörü ve iki gen kullanılarak motor nöronlara dönüştürülebilir. Araştırmacılar, fare hücrelerini kullanarak orijinal altı transkripsiyon faktörünün farklı kombinasyonlarını denediler. Cilt hücrelerinden nöronlara dönüşümü başarıyla gerçekleştiren üçlü bir kombinasyona (NGN2, ISL1 ve LHX3) ulaşana kadar birer birer faktörü düşürdüler.

İlgili genlerin sayısını üçe indirdikten sonra, araştırmacılar üçünü de iletmek için tek bir modifiye virüs kullandılar ve her hücrenin her geni doğru seviyelerde ifade etmesini sağladılar. Araştırmacılar ayrı bir virüs kullanarak, p53DD ve HRAS'ın mutasyona uğramış bir versiyonunu kodlayan genleri de ilettiler. Bu genler, nöronlara dönüşmeye başlamadan önce deri hücrelerinin birçok kez bölünmesini sağlayarak çok daha yüksek bir nöron verimine olanak tanır.

Galloway, “Bu son adımın önemli olduğunu çünkü transkripsiyon faktörlerini proliferatif olmayan hücrelerde gerçekten yüksek seviyelerde ifade edildiğinde, yeniden programlama oranlarının gerçekten düşük olduğuna, ancak hiperproliferatif hücrelerin daha alıcı olduğunu” vurguladı. Galloway sözlerine “Bu hücrelerin sanki dönüşüm için güçlendirilmiş olduğunu ve sonra transkripsiyon faktörlerinin seviyelerine çok daha alıcı hale geldiğini." ekledi.

NÖRONLARIN ÇOĞU HAYATTA KALDI

Araştırmacılar şimdi, insan hücrelerinde bu doğrudan dönüşümü gerçekleştirmelerine olanak tanıyan, ancak daha düşük bir verimlilik oranıyla (%10-30 arasında) biraz farklı bir transkripsiyon faktörü kombinasyonu geliştirdiler. Bu süreç yaklaşık beş hafta sürüyor ve bu, hücreleri önce iPSC'lere dönüştürüp ardından nöronlara dönüştürmekten biraz daha hızlı.

Araştırmacılar, iletilecek genlerin optimum kombinasyonunu belirledikten sonra, iletim mekanizmalarını iyileştirmek için de çalıştılar. Üç farklı iletim virüsünü test ettikten sonra, bir retrovirüsün en verimli dönüşüm oranına ulaştığını buldular. Kül₺ür kabında yetiştirilen hücrelerin yoğunluğunu azaltmak, motor nöronların genel verimini artırmaya da yardımcı oldu.

Araştırmacılar, çalışmalarının bir parçası olarak, sür üretilen motor nöronlarının fare beyinlerine aşılanıp aşılanamayacağını test ettiler. Hücreleri, motor kontrolü ve diğer işlevlerde rol oynayan beynin bir parçası olan striatuma ilettiler. İki hafta sonra, nöronların çoğu hayatta kalmıştı ve diğer beyin hücreleriyle bağlantı kuruyor gibi görünüyorlardı. Hücreler ayrıca ölçülebilir elektriksel aktivite ve kalsiyum sinyali gösterdi, bu da diğer nöronlarla iletişim kurabileceklerini gösteriyor.

Araştırmacılar şimdi bu nöronları omuriliğe yerleştirme olasılığını araştırmayı planlıyor. Ayrıca bu sürecin insan hücre dönüşümü için verimliliğini artırmayı umuyorlar.

Orijinal makalelerin erişim sayfası: https://www.cell.com/cell-systems/abstract/S2405-4712(25)00038-9

https://www.cell.com/cell-systems/abstract/S2405-4712(25)00039-0

Kaynak: selvanegra / iStock / Getty Images Plus