Sinirleri Yeniden Geliştiren Hücresel Yapıştırıcı Geliştirildi
UC San Francisco’daki (UCSF) araştırmacılar, “hücresel yapıştırıcı” gibi hareket eden ve hücrelerin birbirleriyle nasıl bağlanacağının kesin bir şekilde yönlendirilmesini mümkün hale getiren moleküller tasarladılar.
Bu tasarı, uzun süredir hedeflenen bir rejeneratif tıp hedefi olan doku ve organların inşasına yönelik büyük bir adımı temsil etmektedir.
Yapıştırıcı moleküller, vücutta doğal olarak bulunur ve on trilyonlarca hücreyi son derece organize modellerde bir arada tutar. Bu moleküller yapılar oluşturur, nöronal devreler meydana getirir ve bağışıklık hücrelerini hedeflerine yönlendirir.
Adezyon ayrıca vücudun kendi kendini düzenleyen bir bütün olarak işlev görmesini
sağlamak için hücreler arasındaki iletişimi kolaylaştırır.
Nature dergisinin 12 Aralık 2022 tarihli sayısında yayınlanan yeni bir çalışmada araştırmacılar, karmaşık çok hücreli topluluklar oluşturmak için belirli ortak hücrelere öngörülebilir şekillerde bağlanan özelleştirilmiş adezyon molekülleri içeren hücreler tasarladılar.
UCSF’nin Hücre Tasarım Enstitüsü Direktörü ve Hücresel ve Moleküler Farmakoloji Profesörü olan kıdemli yazar Wendell Lim, “Hangi hücrelerle etkileşime girdiklerini kontrol etmemize ve aynı zamanda bu etkileşimin doğasını kontrol etmemizi mümkün hale getirecek şekilde hücreleri tasarlayabildik. Bu, dokular ve organlar gibi yeni yapılar inşa etmenin kapısını açıyor.” açıklamasını yaptı.
Hücreler Arasındaki Bağlantıların Yenilenmesi Vücut dokuları ve organları anne karnında oluşmaya başlar ve çocukluk boyunca gelişmeye devam eder.
Yetişkinliğe gelindiğinde, bu üretken süreçlere rehberlik eden moleküller ortadan kalktı ve
sinirler gibi bazı dokular yaralanma ve hastalıklara karşı direnç gösteremez.
Lim, yetişkin hücreleri yeni bağlantılar kuracak şekilde tasarlayarak bunun üstesinden gelmeyi umuyor. Ancak bunu yapmak, hücrelerin birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini hassas bir şekilde tasarlama becerisi gerektirir.
Hücre Tasarımı Enstitüsü’nde Hartz Üyesi ve makalenin ilk yazarı olan PhD Adam Stevens,
“Bir dokunun özellikleri, örneğin cildimiz, büyük ölçüde farklı hücrelerin içinde nasıl organize edildiğine göre belirlenir. Dokuları sahip olmasını istediğimiz özelliklerle sentezleyebilmenin merkezinde yer alan bu hücre organizasyonunu kontrol etmenin yollarını geliştiriyoruz.”
Belirli bir dokuyu farklı kılan şeylerin çoğu, hücrelerinin birbirine ne kadar sıkı bağlı olduğudur. Akciğer veya karaciğer gibi katı bir organda, hücrelerin çoğu oldukça sıkı bir şekilde bağlanır.
Ancak bağışıklık sisteminde, daha zayıf bağlar, hücrelerin kan damarlarından akmasına veya cilt veya organ dokularının sıkıca bağlı hücreleri arasında sürünerek bir patojene veya bir yaraya ulaşmasını sağlar.
Bu hücre bağı kalitesini yönlendirmek için, araştırmacılar adezyon moleküllerini iki parça halinde tasarladılar.
Molekülün bir kısmı, hücrenin dışında bir reseptör görevi görür ve başka hangi hücrelerle etkileşime gireceğini belirler. Hücrenin içindeki ikinci bir kısım, oluşan bağın gücünü
ayarlar. İki parça, modüler bir tarzda karıştırılabilir ve eşleştirilebilir, böylece hücre türleri spektrumunda farklı şekillerde bağlanan bir dizi özelleştirilmiş hücre oluşturulur.
Hücresel Montajın Temelini Oluşturan Kod
Stevens, bu keşiflerin başka uygulamaları da olduğunu söyledi. Örneğin, araştırmacılar, insan dokusunda çalışmayı kolaylaştırmak için hastalık durumlarını modellemek üzere dokular tasarlayabilirler.
Hücre yapışması, hayvanların ve diğer çok hücreli organizmaların evriminde önemli bir
gelişmeydi.
Özel yapışma molekülleri, tek hücreli organizmalardan çok hücreli organizmalara giden
yolun nasıl başladığına dair daha derin bir anlayış sunabilir. Steven, “Evrimin bedenler oluşturmaya nasıl başlamış olabileceği hakkında artık çok daha fazla şey anlamış olmamız çok heyecan verici.
Çalışmamız, hangi hücrelerin hangi şekilde etkileşime gireceğini belirleyen esnek bir moleküler yapışma kodunu ortaya koyuyor. Artık onu anlamaya başladığımıza göre, hücrelerin doku ve organlara nasıl birleştiğini yönlendirmek için bu kodu kullanabiliriz. Bu araçlar gerçekten dönüştürücü.” diyerek sözlerini noktaladı.
Akademik referans: Adam J. Stevens, Andrew R. Harris, Josiah Gerdts, Ki H. Kim, Coralie Trentesaux, Jonathan T. Ramirez, Wesley L. McKeithan, Faranak Fattahi, Ophir D. Klein, Daniel A. Fletcher, Wendell A. Lim. Programming Multicellular Assembly with Synthetic Cell Adhesion Molecules. Nature, 2022; DOI: 10.1038/s41586-022-05622-z
Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/12/221212140159.htm
