Beyni çalışırken gözlemlemek kolay değil. Nasıl çalıştığını ve hastalığa hangi değişikliklerin yol açtığını anlamak için hücresel ağlarını yakından gözlemleyebilmemiz gerekiyor. Wisconsin-Madison Üniversitesi'nden Su-Chun Zhang liderliğindeki bilim insanları şimdi yeni bir 3D baskı süreciyle bunu kolaylaştırmak istiyor. Bu yöntemle canlı beyin hücreleri dikey olarak çok sayıda katman halinde istiflenmiyor, yatay olarak yan yana ve birkaç katman halinde şeffaf bir biyojel içerisine yerleştiriliyor.
Duyuru
Bu şekilde araştırmacılar, beyinde genellikle üst üste düzenlenen, 90 derecelik yanal eğime sahip çeşitli ağları yeniden yapılandırarak bunların incelenmesini kolaylaştırdılar. Zhang'ın ekibinin “Hücre Kök Hücresi” dergisinde yazdığına göre, sinir hücreleri birbirine bağlandı ve haberci maddeleri kullanarak bu sinapslar aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurdu.
Zhang, bu tür ağların dikey olarak iyi yazdırılmadığını söylüyor. Daha sonra hücre katmanlarının kaymaması için destek jelinin daha sıkı olması gerekir. Ancak daha katı jellerde hücreler, bağlantı oluşturacak şekilde birlikte iyi bir şekilde büyüyemezler. Ancak yatay olarak basılan hücreler, daha yumuşak jeldeki tüm komşularıyla hem yanlara hem de yukarıya ve aşağıya temas ediyordu. Baskının ince kalınlığı iyi bir besin ve oksijen kaynağı sağlar. Zhang, “Ayrıca sinir hücrelerinin elektriksel aktivitesinin yanı sıra vericilerin salınımını ve alımını da ölçebiliyoruz” diyor.
3D yazıcıdan farklı beyin dokusu türleri
Yeni yöntemin en büyük avantajı hücrelerin çok hassas ve kontrollü bir şekilde düzenlenebilmesidir. Bilim adamlarına göre, örneğin beyin büyümesi, Down sendromlu hücreler arasındaki sinyal iletimi veya sağlıklı doku ile Alzheimer'den etkilenen komşu doku arasındaki etkileşimler gibi konuları incelemek için farklı beyin dokusu türlerini bir araya getirmek mümkün. Yeni ilaç adayları için test dokularının basılması da mümkündür.
Zhang'ın ekibi beynin iki beyin bölgesini kapsayan bir bölümünü bastı: istemli hareketlerin ve konuşmanın gerçekleştiği dış serebral korteks (korteks) ve striatum adı verilen altta yatan devre bölgesi. Her ikisinin de kendine özgü sinir hücreleri vardır. İletişimlerinin özelliği, her zaman yalnızca tek bir yönde, yani korteksten striatuma doğru gerçekleşmesidir. Araştırmacıların basılı beyin dokusunda gözlemlediği şey tam olarak budur. Zhang, “Gerçekten muhteşemdi. Bu iki tür kumaşı yan yana koyduk ve yine de birbirleriyle nasıl konuşacaklarını biliyorlar” diyor.
Araştırmacı Yuanwei Yan, Wisconsin-Madison Üniversitesi'ndeki Zhang laboratuvarında çalışıyor; burada araştırmacılar, beyin dokusunu 3 boyutlu yazdırmak için yeni bir yöntem geliştirdiler.
(Resim: Xueyan Li)
Bazı sinir yollarının kademeli olarak tahrip edildiği Alexander hastalığı olarak adlandırılan doku modelinde hücreler, beyindeki hastalıklı akrabalarıyla aynı kusurlu işlevleri gösterdi.
Beyin organoidleriyle karşılaştırma
Bu tür çalışmalar için sıklıkla beyin organoitleri adı verilen yapılar kullanılıyor. Bunlar çok yönlü kök hücrelerden oluşturulan, laboratuvarda yetiştirilen beyin dokularıdır. Zhang, “Organoidlerin avantajı, tıpkı doğal beyin gibi kendilerini organize etmeleridir” diye açıklıyor. “Dezavantajı ise kök hücrelerin gelişimi ve olgunlaşmasının uzun zaman almasıdır.” Ayrıca hangi ağların ve devrelerin oluşturulacağı üzerinde hiçbir etkiniz yoktur.
Zhang'ın ekibi, üretim sürecinde devre oluşumunu hızlandırmak için, yalnızca iki ila dört haftalık geliştirme süresine sahip, çok daha gelişmiş ve biraz uzmanlaşmış sinir hücresi öncüleri kullanıyor. Ayrıca tanımlanmış sinir hücresi türlerini oluşturmak için de kullanılabilirler. Bu, yalnızca bilgiyi işlemekten sorumlu birkaç sinir hücresini (nöronları) değil, aynı zamanda doğru oranlarda karıştırıldığında beyindeki dokulara destek görevi gören glial hücreleri, sinir süreçlerini kaplayan miyelin ve kan beyin bariyerini de içerir.
(Jle)
Haberin Sonu
Duyuru
Bu şekilde araştırmacılar, beyinde genellikle üst üste düzenlenen, 90 derecelik yanal eğime sahip çeşitli ağları yeniden yapılandırarak bunların incelenmesini kolaylaştırdılar. Zhang'ın ekibinin “Hücre Kök Hücresi” dergisinde yazdığına göre, sinir hücreleri birbirine bağlandı ve haberci maddeleri kullanarak bu sinapslar aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurdu.
Zhang, bu tür ağların dikey olarak iyi yazdırılmadığını söylüyor. Daha sonra hücre katmanlarının kaymaması için destek jelinin daha sıkı olması gerekir. Ancak daha katı jellerde hücreler, bağlantı oluşturacak şekilde birlikte iyi bir şekilde büyüyemezler. Ancak yatay olarak basılan hücreler, daha yumuşak jeldeki tüm komşularıyla hem yanlara hem de yukarıya ve aşağıya temas ediyordu. Baskının ince kalınlığı iyi bir besin ve oksijen kaynağı sağlar. Zhang, “Ayrıca sinir hücrelerinin elektriksel aktivitesinin yanı sıra vericilerin salınımını ve alımını da ölçebiliyoruz” diyor.
3D yazıcıdan farklı beyin dokusu türleri
Yeni yöntemin en büyük avantajı hücrelerin çok hassas ve kontrollü bir şekilde düzenlenebilmesidir. Bilim adamlarına göre, örneğin beyin büyümesi, Down sendromlu hücreler arasındaki sinyal iletimi veya sağlıklı doku ile Alzheimer'den etkilenen komşu doku arasındaki etkileşimler gibi konuları incelemek için farklı beyin dokusu türlerini bir araya getirmek mümkün. Yeni ilaç adayları için test dokularının basılması da mümkündür.
Zhang'ın ekibi beynin iki beyin bölgesini kapsayan bir bölümünü bastı: istemli hareketlerin ve konuşmanın gerçekleştiği dış serebral korteks (korteks) ve striatum adı verilen altta yatan devre bölgesi. Her ikisinin de kendine özgü sinir hücreleri vardır. İletişimlerinin özelliği, her zaman yalnızca tek bir yönde, yani korteksten striatuma doğru gerçekleşmesidir. Araştırmacıların basılı beyin dokusunda gözlemlediği şey tam olarak budur. Zhang, “Gerçekten muhteşemdi. Bu iki tür kumaşı yan yana koyduk ve yine de birbirleriyle nasıl konuşacaklarını biliyorlar” diyor.
Araştırmacı Yuanwei Yan, Wisconsin-Madison Üniversitesi'ndeki Zhang laboratuvarında çalışıyor; burada araştırmacılar, beyin dokusunu 3 boyutlu yazdırmak için yeni bir yöntem geliştirdiler.
(Resim: Xueyan Li)
Bazı sinir yollarının kademeli olarak tahrip edildiği Alexander hastalığı olarak adlandırılan doku modelinde hücreler, beyindeki hastalıklı akrabalarıyla aynı kusurlu işlevleri gösterdi.
Beyin organoidleriyle karşılaştırma
Bu tür çalışmalar için sıklıkla beyin organoitleri adı verilen yapılar kullanılıyor. Bunlar çok yönlü kök hücrelerden oluşturulan, laboratuvarda yetiştirilen beyin dokularıdır. Zhang, “Organoidlerin avantajı, tıpkı doğal beyin gibi kendilerini organize etmeleridir” diye açıklıyor. “Dezavantajı ise kök hücrelerin gelişimi ve olgunlaşmasının uzun zaman almasıdır.” Ayrıca hangi ağların ve devrelerin oluşturulacağı üzerinde hiçbir etkiniz yoktur.
Zhang'ın ekibi, üretim sürecinde devre oluşumunu hızlandırmak için, yalnızca iki ila dört haftalık geliştirme süresine sahip, çok daha gelişmiş ve biraz uzmanlaşmış sinir hücresi öncüleri kullanıyor. Ayrıca tanımlanmış sinir hücresi türlerini oluşturmak için de kullanılabilirler. Bu, yalnızca bilgiyi işlemekten sorumlu birkaç sinir hücresini (nöronları) değil, aynı zamanda doğru oranlarda karıştırıldığında beyindeki dokulara destek görevi gören glial hücreleri, sinir süreçlerini kaplayan miyelin ve kan beyin bariyerini de içerir.
(Jle)
Haberin Sonu