Alzheimer hastalığının sırrı beyin hücrelerinin köprülerinde mi gizli?

Bilim dünyasında önemli bir keşif gerçekleşti. Johns Hopkins Üniversitesi'nde çalışan sinirbilimci Minhyeok Chang ve araştırma ekibi, beyin hücrelerinin iletişim kurma biçimini tamamen değiştirebilecek yeni bir bulguya ulaştı. Laboratuvar ortamında kültürlenmiş nöronların dallanma uçlarında, daha önce hiç gözlemlenmeyen küçük tüp şeklinde köprü yapıları tespit edildi. Bu köprülerin, özellikle Alzheimer hastalığının fare modellerinde yapılan ileri testlerde, kalsiyum ve hastalıkla doğrudan ilişkili molekülleri hücreler arasında aktif biçimde taşıdığı kanıtlanmıştır.

Nanotüplerin taşıyabileceği malzeme çeşitliliği

Araştırma ekibinin yayımladığı makalede yer alan bulgulara göre, bu tüp yapıları oldukça geniş bir yelpazede farklı malzemeleri taşıyabilme kapasitesine sahiptir. Çok küçük iyonlardan başlayarak, mitokondri gibi çok daha büyük hücresel organellere kadar uzanan bir ölçek aralığında madde taşınabilmektedir. Kültürlenmiş nöron ortamında yapılan gözlemler, bu nanotüplerin dinamik biçimde oluştuğunu ve diğer nöronal uzantılardan farklı bir iç yapıya sahip olduğunu açıkça göstermiştir. Bu özellikler, söz konusu yapıları beyin hücrelerinin bilinen diğer bağlantı türlerinden tamamen ayırt etmektedir.

Nöronlar arasındaki iletişim mekanizması yeniden tanımlanıyor

Nöronların birbirleriyle iletişim kurma yöntemi uzun yıllar boyunca bilim insanları tarafından iyi bilinmekteydi. Hücreler arasında elektriksel ve kimyasal bilginin sinapslar aracılığıyla hızlı biçimde iletildiği kabul görmüş bir gerçektir. Ancak diğer hücre türlerinin molekülleri değiş tokuş etmek için fiziksel olarak bağlanan köprü tüpleri kullandığı daha önceden bilinmesine rağmen, beyin hücrelerinde benzer bir yapının varlığı hiç kanıtlanmamıştı. Chang ve ekibi, gelişmiş görüntüleme teknolojileri ve makine öğrenmesi algoritmalarını kullanarak, nöronlarda da benzer tüp köprüsü türünün oluştuğunu ilk kez bilimsel olarak doğrulamıştır. Bu keşif, beyin hücrelerinin iletişim kurma biçimi hakkındaki eski anlayışı köklü biçimde değiştirmektedir.

Araştırmacılar, nanotüplerin işlevini doğrudan test etmek amacıyla fare beyin hücrelerine amiloid-beta adı verilen molekülleri enjekte etmiştir. Amiloid-beta, Alzheimer gibi nörodejeneratif hastalıklarda anormal biçimde bir araya toplanma eğilimi gösteren ve hastalığın ilerlemesinde merkezi rol oynayan bir proteindir. Yapılan deneyler sırasında, araştırmacılar nanotüplerin bu hastalıkla ilişkili molekülleri fare beyin hücrelerine enjekte ettiklerini gözlemlemişlerdir. Daha da önemlisi, araştırmacılar köprülerin oluşmasını durdurduğunda, amiloid-beta'nın hücreler arasında yayılması da tamamen durmuştur. Bu sonuç, nanotüplerin hastalıkla ilişkili maddelerin doğrudan taşınması için kullanılan kanallar olarak işlev gördüğünü kesin biçimde doğrulamıştır.

Alzheimer hastalığı ile nanotüp değişiklikleri arasındaki bağlantı

Araştırma ekibinin hesaplamalı modelleri, bu yeni bulgularını destekleyen sonuçlar ortaya koymaktadır. Modelleme çalışmalarına göre, nanotüp ağındaki aşırı aktivasyonun belirli nöronlarda toksik amiloid birikimini hızlandırabileceği öngörülmektedir. Bu bulgu, nanotüp değişiklikleri ile Alzheimer hastalığının patolojik ilerlemesi arasında mekanik bir bağlantı sağlamaktadır. Başka bir deyişle, bu tüp yapılarının işlevindeki bozulmalar, Alzheimer hastalığının gelişmesinde doğrudan rol oynayabilmektedir. Araştırmacılar, bu mekanik bağlantının anlaşılması sayesinde, hastalığın tedavisi için yeni yollar açılabileceğini düşünmektedir.

Bilim insanları, bu araştırmanın çok erken bir aşamasında olduğunu vurgulamaktadır. Nanotüplerin bu kadar yeni bir keşif olması nedeniyle, henüz bu yapıların tam olarak ne taşıdığı, insan beyninin tamamında ne sıklıkta oluştuğu ve nasıl işlev gördüğü hakkında tam bilgiye sahip değildir. Ancak araştırmacılar, bu tüplerin arızalanmasının sadece Alzheimer değil, diğer nörodejeneratif hastalıklara da katkıda bulunabileceğini düşünmektedir. Bu nedenle, minyatür köprüler hakkında daha derinlemesine bilgi edinmeye oldukça heveslidirler. Gelecek araştırmalar, bu yeni keşfin insan sağlığı ve hastalıkların tedavisi alanında devrim oluşturma potansiyeline sahip olduğunu gösterebilir.