Fare Embriyosundan Kök Hücre Modeli Geliştirmesi

Tanım

Hubrecht Enstitüsü’nden (KNAW) ve Cambridge Üniversitesi’nden (İngiltere) bilim adamları, fare embriyonik kök hücrelerinden karmaşık embriyo benzeri yapılar üretmeyi başardılar. Gastruloidler olarak adlandırılan bu yapılar şimdi ilk kez somitler, daha sonra embriyonun omurlarına ve kaslarına dönüşen doku bloklarını büyütebilir. Bilim adamları ilk kez rahim içine implantasyondan sonra ortaya çıkan embriyonik gelişimin bu aşamasını temsil eden gelişmiş embriyo benzeri yapılar üretmeyi başardılar. Bu model sistem, embriyonik gelişimin sonraki aşamalarının incelenmesine izin verir.

Embriyogenez sırasında döllenmiş bir yumurta tam bir organizmaya dönüşür. Bununla birlikte, memelilerin embriyonik gelişimi yönlendiren süreçler hakkında çoğu şey hala bilinmemektedir. Örneğin, memeliler dikenlerini oluşturan omurların sayısını nasıl düzenler veya kalbin hangi tarafında gelişmesi gerekir? Şimdilerde ve sonrasında bu süreçlerin bazıları yanlış gidiyor. Bu nasıl oluyor? Bunun olmasını nasıl önleriz? Hangi bileşikler embriyonun gelişimi için yararlı, hangileri kötü? Bu tür soruları ele alan çalışmalar genellikle fare embriyolarının kullanımını gerektirir. Ancak bu embriyolar, rahim içinde gelişir ve çok sayıda elde etmek zordur. Alexander van Oudenaarden ve Katharina Sonnen (Hubrecht Enstitüsü) laboratuvarlarından ve Alfonso Martinez Arias’ın (Cambridge Üniversitesi) laboratuvarlarından bilim adamları, bu nedenle bir alternatif geliştiriyorlar: laboratuardaki kök hücrelerden üretilen gastruloidler, embriyo benzeri yapılar.

Somitler

2014 yılında, bu bilim adamları ilk kez fare kök hücrelerinden gastruloid adı verilen embriyo benzeri yapılar geliştirdi. Şimdi, gastruloidler ve embriyolar arasındaki benzerlikleri arttırmak için kültür koşullarını daha da geliştirdiler, bu da somitler yetiştiren gastruloidlerle sonuçlandı. Somitler, embriyonun arkasını çizen ve daha sonra omurları ve iskelet kaslarını oluşturacak olan küçük doku bloklarıdır. Mevcut gastruloidler bu nedenle daha karmaşıktır ve önceki modellerden daha ayrıntılı olarak fare embriyolarına benzemektedir. Susanne van den Brink (Hubrecht Enstitüsü), “İlk kez uterusa implantasyondan sonra meydana gelen embriyonik gelişim aşamalarını yeniden özetleyen karmaşık embriyo benzeri yapılar üretmeyi başardık.” dedi.

Vincent van Batenburg (Hubrecht Enstitüsü) şunları ekliyor: “Homojen bir hücre grubunun kendisini bir tabakta somitler üreten embriyo benzeri bir yapıda düzenleyebildiğini görmek büyüleyici.”

Gastruloidler ve Embriyolar

Bilim adamları, bu yapılarda hangi hücre tiplerinin ve dokularının bulunduğunu araştırarak gastruloidler ve embriyolar arasında ayrıntılı bir karşılaştırma yaptılar. Ek olarak, bu hücre tiplerinin ve dokularının hem gastruloidlerde hem de embriyolarda baş-kuyruk vücut ekseni boyunca nerede bulunduğunu araştırdılar. Aktif genlerin kombinasyonu hücre tipini belirlediğinden, hem embriyolarda hem de gastruloidlerde hangi genlerin hangi konumda aktif olduğunu ölçerek bu hücre tiplerini araştırabilirler.

Teknoloji Harikası

Bu amaçla, bilim adamları tek hücre dizileme ve tomo dizileme gibi en yeni teknolojileri kullandılar. Tek hücre dizilimi, her bir hücredeki toplam aktif gen kümesini ölçmek için kullanılabilir, ancak bu hücrelerin yeri hakkında bilgi sağlamaz. Aksine, tomo-sekanslama, embriyo veya gastruloidin ince dilimler halinde, bu durumda kafadan kuyruğa kesildiği, daha sonra bu bölümlerin her birinde genlerin aktivitesinin ölçüldüğü bir yöntemdir.

Uygun Model Sistem

Tek hücreli sekanslama ve tomo sekanslama kombinasyonu, bilim insanlarının gastruloidlerde tam olarak hangi hücre tiplerinin olduğunu ve bu hücre tiplerinin gastruloidlerin ve embriyoların kafadan kuyruğa ekseni boyunca nerede konumlandığını ölçmelerini sağladı. Susanne van den Brink (Hubrecht Enstitüsü): “Gastruloidlerin embriyolara çok benzediğini keşfettik, bu da onları embriyonik gelişimi incelemek için çok uygun bir model sistem haline getiriyor.” dedi.

Anna Alemany, “Embriyolar ve gastruloidler arasındaki önemli bir fark, gastruloidlerin bir beyin veya plasentaya sahip olmamasıdır. Bu nedenle, bu yapılar uygun değildir.” dedi.

Gelişimsel Süreçlerin İncelenmesi

Bu çalışma ile bilim adamları, gastruloidlerin artık embriyolarda meydana gelen, somit oluşumunu düzenleyen süreçler gibi daha karmaşık süreçleri incelemek için kullanılabileceğini gösteriyor. Alexander van Oudenaarden, “Bu model sistemin ana avantajı gastruloidlerin çok sayıda yetiştirilebilmesidir. Bu, onları gelişimsel kusurlar için yeni ilaçları test etmek veya embriyo geliştirmek için hangi bileşiklerin toksik olduğunu test etmek için kullanabileceğimiz anlamına gelir. “Bilim adamları ayrıca, kalp ve kas oluşumu sırasındaki kusurlar gibi embriyonik kusurların nasıl göründüğünü incelemek için gastruloidleri kullanabilirler.

Dergi Bilgisi: ScienceDaily

Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200219152821.htm

Görsel Kaynak: https://www.pdn.cam.ac.uk/

Editör: Meryem Melisa KAR