Yarı-insan beyinli “akıllı fare”

Beyinleri yarı-insan olan fareler yaratıldı. Yeni yaratılanlar kardeşlerinden daha akıllı çıktılar. Bu fikrin çıkış amacı, hüceleri dış ortamda çalışmak yerine bütün bir fare beyni üzerinde, yerinde çalışarak, beyinle ilgili hastalıklar üzerine bilgimizi geliştirmek.
Değiştirilmiş olan fare, hâlâ fare nöronlarına sahip; bunlar bütün beyin hücrelerinin yaklaşık yarısını oluşturan “düşünen” hücreler. Fakat, değiştirlmiş fare beynindeki, nöronları destekleyen bütün gliyal hücreler, insan hücresi.

Hızlı devralım

Goldman’ın takımı insanların bağışladığı fetüslerden henüz olgunlaşmamış gliyal hücreleri çıkararak işe koyuldu. Bunları yavru farelere enjekte ettiler ve burada astrositler, yıldız şekilli gliyal hücreler oluştu. Bir yıl içersinde, fare gliyal hücreleri yabancı insan yıldız hücreleri tarafından ele geçirildi. Her faredeki başlangıçta verilen 300.000 insan hücresi, hücre sayısı 12 milyona erişinceye kadar çoğaldı ve yerli hücreleri yerinden etti. Astrositler nöronların bağlanmalarını güçlendirmelerine katkıda bulundukları için, bilinçli düşünce oluşturmak açısından çok önemliler. Astrositlerin tendrilleri (uzantıları, bkz. görsel), elektrik sinyallerinin sinapslara geçişini koordine etmede görev alır. İnsan astrositleri, farelerinkinin 10 ile 20 katı büyüklüğündedir ve 100 kat daha fazla tendrile sahiptir. Bu da demek oluyor ki, insan astrositleri bir alandaki bütün sinir sinyallerini fare astrositlerinden çok daha uzman bir şekilde koordine edebiliyor. Goldman bunu bilgisayar gücünü artırmaya benzetiyor.

Zekâ atılımı

Farelerin belleği ve bilişselliği üzerine yapılan standart testler, insan astrositli farelerin kardeşlerine oranla çok daha fazla akıllı olduğunu gösteriyor. Testlerin birinde, ses hatırlama yeteneği hafif elektrik şokuyla ölçülmüş. Örneğin, insan hücresi verilmiş fare, ses duyduğunda diğer farelere göre 4 kat daha fazla donuk kalıyor; bu analiz belleklerinin 4 kat daha fazla olduğunu ortaya koyuyor.

Goldman bir sene önce ortaya koyduğu makalesinde belirttiği gibi, araştırmasını yaparken enjekte ettiği insan hücrelerini olgun hücrelerden seçiyordu, yani bu hücreler sadece kendilerini fare hücrelerine entegre edip kalıyordu. Fakat bu sefer, bölünebilen ve çoğalan gliyal progenitör (öncü) hücreler kullandı. Bu da, insan hücrelerinin nasıl bütün fare hücrelerini tümüyle yerinden ettiğini açıklıyor. Sadece fiziksel bir limite ulaştıklarında çoğalmayı durduruyorlar.

Türlerin çaprazlanması

La Jolla, California Salk Enstitüsü’nden kök hücre araştırmacısı Fred Gage, insan astrositlerin fare içinde de aynı şekilde çalışıp çalışmadığını bulmanın ilgi çekici olacağını vurguluyor. Çünkü ona göre bu bulgu, farenin insandan aktarılmış olan hücrelerin kaderini belirleyip belirlemeyeceğine ya da hücrelerin insandaki özelliklerinin değişmeden kalıp kalamayacağına bir açıklama getirecek.

Münih Ludwig-Maximilians Üniversitesi’nden Wolfgang Enard, bir türe ait hücrelerin başka bir türe ait bir organizmada fonksiyonunu yerine getirebiliyor olmasının şaşırtıcı olduğunu, hangi özelliklerin hücrenin kendisinden geldiği ve hangilerinin çevresel koşullarla şekillendiği sorusunu ise içinde barındırdığını vurguluyor. Engard, insanın dil gelişimiyle bağlantılı olan genine fareler sahip olduklarında, farelerin öğrenme yetilerinin geliştiğini göstermişti. Bununla paralel olan bir deneyde, Goldman olgunlaşmamış insan gliyal hücrelerini, sinir hücrelerini izole eden miyelin proteinini üretmekte zayıf olan yavru farelere enjekte etti. Fare beyninde birçok insan gliyal hücresi izolasyon materyali yapmada özelleşmiş olan beyin hücresi oligodendrositlere olgunlaştı. Bu bulgu hücrelerin bir şekilde eksikliği keşfettiğini ve bu durumu telafi ettiğini gösteriyor.
Bu deney multipl skleroz (MS, çoklu sertleşim) gibi, miyelin kılıfının zarar gördüğü hastalıkların tedavi edilmesinde yararlı olacak. Goldman MS hastalarını gliyal progenitör hücrelerle tedavi etmek için şimdiden izin aldı ve 12-15 ay içerisinde denemelere başlamayı umuyor.

Hâlâ bir fare

İnsan astrositlerinin zekâyı, belleği ve öğrenmeyi nasıl etkilediğini daha fazla araştırmak adına hücreler farelerden daha zeki olan sıçanlara aşılanmaya başladı. Goldman ilk aşılamanın tamamlandığını ve hücrelerin dağılımını haritalandırdıklarını söylüyor. Bu deney, bilim kurgu ürünü gibi görünse de, farelere yeni eklenen bu hücrelerin onları daha “insan” haline dönüştürecek ek yetenekler sağlamaması, bu kanıyı yıkıyor. Goldman fareleri daha fazla insan yapma gibi yorumları reddederek ekliyor: “Eklenen bu insan hücreleri farelerin kendi sinir ağlarının etkinliğini artırıyor, ancak fare, ‘fare’ olarak kalıyor.” Potansiyel etik sorunlardan dolayı Goldman’ın takımı insan hücrelerini maymunlara eklememekte kararlı.

Daha fazlası için orjinal makale: Journal of Neuroscience, DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1510-14.2014