Embriyoların gelişimindeki büyük sır DNA teknolojisiyle aydınlanıyor

Canlıların gelişimi, döllenmiş tek bir yumurtanın zaman içinde milyonlarca hücreye dönüşmesiyle başlıyor. Bu süreçte hücreler farklı görevler üstlenerek deri, beyin, kalp ve diğer organların oluşumunu sağlıyor. Ancak hücrelerin hangi aşamalardan geçerek farklı dokuları meydana getirdiğini ve gelişim sırasında nasıl bir yol izlediğini ayrıntılı biçimde takip etmek bugüne kadar bilim dünyasının önemli zorluklarından biri oldu.

Washington Üniversitesi ve Whitehead Enstitüsü bünyesinde yürütülen iki ayrı araştırma, bu sürecin hücre düzeyinde incelenmesini sağlayan yeni teknikler ortaya koydu.

DNA üzerinden hücrelerin geçmişi takip edildi

Araştırmacılar, hücrelerin gelişim geçmişini ortaya çıkarmak için prime editing adı verilen gen düzenleme teknolojisinden yararlandı. Bu yöntemde DNA'nın belirli bölgelerine özel işaretler yerleştiriliyor. Hücreler bölündükçe mevcut işaretler korunuyor ve yeni işaretler ekleniyor.

Daha sonra DNA dizileme yöntemiyle bu işaretler okunarak hücrelerin hangi aşamalardan geçerek oluştuğu yeniden oluşturulabiliyor. Böylece bilim insanları, embriyonun gelişim sürecini yalnızca görüntülemek yerine hücrelerin geçmişini de inceleyebiliyor.

1,3 milyon hücrenin soy ağacı oluşturuldu

Washington Üniversitesi'nden Jay Shendure liderliğindeki ekip, DNA Typewriter adını verdikleri yöntemi fare embriyolarında uyguladı. Araştırmacılar, 13,5 günlük gelişim sürecinin ardından yaklaşık 1,3 milyon hücrenin kökenini gösteren kapsamlı bir hücre soy ağacı oluşturmayı başardı.

Bu çalışma, embriyonik gelişim sırasında hücrelerin nasıl çoğaldığını ve farklılaşarak çeşitli dokulara dönüştüğünü anlamak açısından önemli veriler sağladı.

İkinci araştırmada kalp ve organ gelişimi incelendi

Whitehead Enstitüsü'nden Jonathan Weissman liderliğindeki ekip ise PEtracer adı verilen farklı bir teknik geliştirdi. Araştırmada 2,5 günlük gelişim dönemindeki 16 fare embriyosu incelendi. Ekip, her embriyodaki hücrelerin yaklaşık yarısının gelişim geçmişini kaydetti.

Elde edilen veriler, fare vücudunun temel planının oluşumuna ilişkin hücresel güzergâhları ortaya çıkardı. Kalp ve diğer organların gelişiminde rol oynayan hücrelerin izlediği yollar da araştırmanın önemli bulguları arasında yer aldı.

Yeni teknikler kanser araştırmalarında da kullanılabilir

Araştırmacılara göre geliştirilen yöntemler yalnızca embriyonik gelişimi anlamakla sınırlı kalmayabilir. Hücrelerin kökenini ve zaman içindeki değişimini takip edebilmek, tümörlerin büyümesi ve kanser hücrelerinin vücudun farklı bölgelerine yayılması olarak bilinen metastaz sürecinin araştırılmasına da katkı sağlayabilir.

Bu teknolojiler sayesinde hastalıklı hücrelerin hangi aşamalardan geçerek oluştuğu ve nasıl yayıldığı daha ayrıntılı incelenebilir.

Araştırmaların önünde hala teknik engeller bulunuyor

Her iki araştırma da embriyonik gelişimin bütün aşamalarını henüz kapsamıyor. Bilim insanları, gelecekte farelerin gelişim sürecini başlangıçtan son aşamaya kadar hücre hücre izleyebilecek kapsamlı haritalar oluşturmayı hedefliyor.

Bununla birlikte DNA Typewriter ve PEtracer gibi tekniklerin yüksek maliyet ve teknik altyapı gerektirmesi, bu yöntemlerin farklı laboratuvarlarda yaygınlaşmasını zaman alabilecek unsurlar arasında gösteriliyor.

Araştırma ekipleri, çalışmalar kapsamında elde ettikleri verileri çevrim içi erişime açarak bilim dünyasının kullanımına sundu.