İsrailli biyologlar , memeli organ ve uzuvlarının nasıl oluşup geliştiğini gözlemlemek adına eşsiz fırsatlar yakaladılar. Onlara bu fırsatı fare embriyolarını vücut dışında geliştirip büyütebilmek için geliştirdikleri yöntem verdi. Şu ana kadar yapılan vücut dışında embriyo geliştirme çalışmalarından daha uzun süreli ve daha gözlemlenebilir bir yöntem olması adeta nefesleri kesiyor.
Peki nasıl bir yöntem bu ?
Besin dolu dönen şişelerden oluşan yeni yöntem ; fare embriyolarını, hayvanların 20 günlük gebelik sürecinin yarısı olan gelişiminin yaklaşık 5. gününden 11. gününe kadar canlı tuttuğu ve gelişimin devam ettiği bildirildi. Bu süreç içerisinde embriyolar tüm ana organlarının yanı sıra arka bacaklarını da oluşturabildi.
Aslında yeni değil
Weizmann Institute of Science’de biyolog Jacob Hanna ve meslektaşları tekniği geliştirmek için 7 yıldan fazla deneme yanılma sürecine girdiler. Eski denemelerde, bilim insanları laboratuvarda ilk 3 veya 4 gün boyunca fare embriyoları yetiştirebiliyorlardı. Normal fare gebeliklerinde embriyo uterus (rahim) duvarına yerleştiğinde plasenta oluşmaya başlar ve embriyonun hücreleri farklı dokuları oluşturacak daha spesifik kök hücre türlerine farklılaşmaya başlar. Bu yüzden gelişmekte olan fare embriyolarını bir veya iki günden fazla rahim dışında büyütmek zordu.
Jacob Hanna ve meslektaşlarının bildirdiğine göre , yeni yöntem bu süreyi neredeyse bir hafta artırdı . Dönen cam şişeler, embriyoları yıkadıkları besin maddelerinin dışında, minik embriyolara yeterli oksijen ve atmosferik basınç sağlamaya yardımcı olacak şekilde bir düzenek oluşturuldu. Ve bu düzenek başarıyla çalıştı. Hanna, en zor kısmın hava basıncını ve oksijen doygunluğunu doğru seviyelerde tutmak olduğunu söylüyor. Bununla alakalı olarak "Havalandırma sistemini nasıl kontrol edeceğimizi öğrendik." diyor.
Süreç nasıl ilerliyor ?
Bu süreç iki adımdan oluşuyor. Araştırmacılar yaklaşık iki gün süren ilk adım için, birkaç günlük fare embriyoları ile çalışmalarına başlıyorlar. Embriyo uterus (rahim) içine implante edildikten hemen sonraki aşamada embriyolar 250 özdeş kök hücreden oluşan toplardan oluşuyor . Bu kök hücre topları, laboratuar kabındaki özel bir büyütme ortamına yerleştiriliyor. Daha sonra ekip, uterus duvarına olduğu gibi bu yapay ortama da tutunmalarını sağlamak için topları buradan alıyor . Bu adımla, embriyonun iki ve üç katına çıktığı embriyonik gelişimin ilk aşamasını üç katmana ayırmayı başarıyorlar: iç, orta ve dış.
İlk iki günün sonrasında embriyolar, bir sonraki gelişme süreci aşamasına giriyorlar . Bu aşamada her bir katmandan organ oluşumu gerçekleşecektir . Organ oluşumunun gerçekleşeceği bu evreye girdiklerinde embriyo gelişimi için ek koşullara ihtiyaç duyuluyor . Bu ikinci adım için, bilim adamları embriyoları küçük beherlerde bir besin solüsyonuna yerleştiriyorlar. Beherleri solüsyonları hareket halinde tutan ve sürekli olarak karıştıran silindirlere yerleştiriyorlar . Bu solüsyon, plasentaya maternal kan akışı olmadan büyüyen embriyoların besinlerle yıkanmasına yardımcı olmuş gibi görünüyor. Ekip, beherlerin içindeki besin maddelerini dikkatlice düzenlemenin yanı sıra, daha ileri deneylerde gazları, oksijeni ve karbondioksiti – sadece miktarları değil, aynı zamanda gaz basıncını da yakından kontrol etmeyi öğrendi.
Jacob Hanna ve ekibi , iki aşama boyunca gözlemledikleri embriyoların gelişimsel süreçlerinin normal olup olmadığını kontrol etmek için olması gereken zaman diliminde doğal hamilelik süreçleri devam eden hamile farelerden alınan embriyolar ile dikkatli kıyaslamalar yaptılar. Bu karşılaştırmaların sonucunda hem katmanlara ayrılmanın hem de organ oluşumunun tamamen aynı olduğunu gözlemlediler.
Özetle iki aşamadan oluşan süreç hamile bir fareden çıkarılan embriyoların, implantasyondan hemen önce gelişimin beşinci gününden yedinci gününe kadar kültür plakalarında yetiştirilmesiyle başlıyor. Bu dönem; embriyoların, içi boş bir hücre yumağından farklı dokular oluşturmaya yönelik özel hücrelerle çok katmanlı bir yapıya dönüştüğü bir sürece girdiği zamandır. Bu döneme gastrulasyon adı veriliyor. Daha sonra embriyolar, araştırmacılar tarafından bir dizi dönen kavanozlara aktarılıyorlar. Bu kavanozlar embriyoları gerekli olan dört günlük ek gelişme için canlı tutabiliyor. Ayrıca Jacob Hanna ve ekip arkadaşları bu embriyolardaki bazı hücrelere genetik etiketler ekledi. Bu etiketler sayesinde bilim insanları , gelişme süreci ilerledikçe hücrelerin kaderlerini takip edebileceklerdi. Son olarak fare embriyolarına belirli türden insan sinir hücreleri ekleyebildiklerini ve bu hücreleri gelişmekte olan beyne kısmen de olsa dahil edebileceklerini gösterdiler.
Jacob Hanna, "Genleri veya diğer öğeleri hücrelere enjekte edebileceğinizi, koşulları değiştirebileceğinizi veya embriyoya bir virüs bulaştırabileceğinizi ve gösterdiğimiz sistemin size bir fare uterusundaki gelişimle tutarlı sonuçlar vereceğini düşünüyoruz .”diyen Jacob Hanna, ”Bir sonraki adımın doğal gebeliklerden değil de in vitro fertilizasyonla oluşturdukları fare embriyolarını büyütmeye çalışmak olduğunu söylüyor. Bu konu hakkında "sıfırdan 11. güne gidebilmemiz için her şeyi birleştirir" ifadelerini kullandı .
Başka biyologlar bu yeni gelişmeler hakkında ne demiş acaba? Sizce kıskanmışlar mı ?
California Institute of Technology'de bir gelişim biyoloğu olan Magdalena Zernicka-Goetz ve meslektaşları, fare embriyolarını gastrulasyon yoluyla kültürlemenin yollarını da geliştirdiler fakat Jacob Hanna ve meslektaşlarının yöntemi süreci daha da ileriye götürüyor. Magdalena Zernicka-Goetz bu teknikle alakalı embriyoları gelişimlerinin birçok yönünün ayrıntılı bir çalışması için erişilebilir hale getirerek yeni kapılar açtığını ve bu tekniği kesinlikle yararlanmayı planladıkları alana büyük bir katkı sağlayacağını söylüyor .
Çalışmada yer almamış biri olan Max Planck Moleküler Genetik Enstitüsü gelişimsel biyoloğu Alexander Meissner, “Çok muhteşem görünüyor” ve "Ekibin bu embriyoları kültürleyebilmesi ve bu kadar uzun süre canlı tutabilmesi gerçekten şaşırtıcı." Gibi söylemlerde bulunuyor. Ancak Meissner, tekniğin daha uzun süre esnetilebileceğini düşünmüyor. “ Besinler ve kan kaynağı olmadan embriyoların ne kadar büyüyebileceğinin doğal bir sınırı var. Buradan gerçek bir utero doğuma nasıl gidebileceğinizi görmek açık değil . Ancak teknik, gelişimle ilgili bir dizi yeni soruyu yanıtlamayı mümkün kılacaktır.” ve "Araç kutusu oldukça güçlü hale geldi." diyor.
Akıllarda tek soru : İnsanlar embriyolarıyla deneyler yapılacak mı?
Jacob Hanna, kendisi ve ekip arkadaşlarının insan embriyolarını büyütmek için döner şişe yöntemini kullanmaya henüz kalkışmadığını söylüyor . Bu denemeler Uluslararası Kök Hücre Araştırmaları Derneği'nin, insan embriyolarının gastrulasyon gerçekleştiğinde 14 günden daha uzun bir süre boyunca kültürlenmesini öneren bir tavsiyeye aykırı bir durum. Fakat bu yönergeler revize ediliyor ve güncellenmiş önerilerin Mayıs ayında yapılması bekleniyor. Jacob Hanna, "İnsan embriyoları ile bu tür deneyler yapmak elbette bilimsel olarak çok önemli, çünkü insan gelişiminin bu aşamaları hakkında çok az bilgiye sahibiz" diyor. Aynı zamanda İsrail hukukunun, etik onay almaları halinde bu tür deneyleri yasaklamayacağını söylüyor.
Önceleri bilimkurgu filmlerinde hayretler içerisinde izlediğimiz ve “Acaba kaç sene sonra bunlar gerçekte de olur ?” diye düşündüğümüz gelişmelere bu kadar yakın olmamız oldukça heyecan verici. Bu kadar ilerleyen teknoloji ve robotlaşma ile belki de robotlar bizim yerimize bebeklerimizi taşır . Belki de imkansız gibi görünen bebekler ile anne olmak isteyip de vücut şartlarından dolayı olamayan bir sürü insan bebek sahibi olabilir. Gözümüzü kulağımızı açtık yeni gelişmeleri bekliyoruz.
Kaynakça: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210318084759.htm
https://www.sciencemag.org/news/2021/03/mouse-embryos-grown-bottles
