Yakında Tüm Genlerimizin MR’ı Çekilecek!

Kanserli hücrelerin tespiti, çeşitli işlevsel doku ve organ bozukluklarının nedenleri, hatta kan ve lenf dolaşımında bulunan bir tek patojenin bile varlığının hızla anlaşılmasında etkili olabilecek bir gelişme.

Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nde (Caltech) genlerin görüntülenmesi adına önemli bir gelişme kaydedildi.

Genler hücrelere ne yapmaları gerektiğini söyler. Örneğin, bir hücredeki DNA hatasının ne zaman tamir edileceği ya da hücrenin ne zaman öleceği genlerin üzerinde kodlanmıştır. Genler aynı zamanda birer lamba düğmesine benzer ve açılıp kapatılabilirler. Bir hastalığın tedavisinin izlenmesi için hastalık boyunca hangi genlerin kapanıp açıldığının bilinmesi önemlidir. Tıp alanında zaten yaygın olarak kullanılan MR çekimleri sayesinde vücudumuzun derinliklerinde bulunan hücreleri genetik düzeyde takip etmek ilk kez mümkün oluyor!

Keşfin mucitleri, Heritage Tıbbi Araştırma Enstitüsü araştırmacısı ve kimya mühendisliğinde profesör asistanı olan Mikhail Shapiro’nun laboratuvarındaki bilim insanları. Yapılan deneyler sonunda artık insanlarda da kullanılmaya başlanan bu yöntem, vücuda biyopsi gibi cerrahi uygulamaların yapılmasına gerek bırakmıyor. Çalışma Nature Communicationsun internet sayfasında 23 Aralık tarihinde duyurulmuş.

Hidrojen atomları (H) vücudumuzda yağ ve su moleküllerinde en fazla bulunan atomdur. Manyetik rezonans (MR) tekniğinde vücuda radyasyon verilmez. Manyetik alan kullanılarak bu H atomları hareketlendirilir. Hareketlenen atomlar beynin, kasların ve diğer dokuların görüntülerini yaratmaya imkan sağlayacak biçimde sinyaller yansıtırlar. MR, halihazırda yaygın bir biçimde kullanılmakta ancak sadece dokuların anatomik görüntülerini veya kan akışı gibi fizyolojik işlevleri görüntülemede kullanılıyor; özel hücrelerdeki hareketlilikleri gözlemlemekte kullanılmıyordu.

“Düşündük ki, su moleküllerinin hücrede giriş çıkışını denetleyen genlerle, görmek istediğimiz genleri birleştirirsek, belirlediğimiz hücrelerden MR altında gelen sinyalleri tespit edebiliriz.” diyor Caltech’te kimya mühendisliği alanında doktora sonrası araştırmalarını yapan ve aynı zamanda çalışmanın yardımcı yazarı olan Arnab Mukherjee.

Çalışma ekibi, insanlarda doğal olarak bulunan aquaporin isimli bir proteine yönelmiş. Aquaporin proteini, hücrelerimizin zarlarına gömülü bir protein ve su moleküllerinin (H2O) giriş çıkışı için bir kapı görevlisi olarak iş görüyor. Su molekülleri, aquaporin proteinin iznine bağlı olarak hücreye girip çıkabiliyor. Shapiro’nun ekibi, özel olarak belirlenen hücrelerde (örneğin böbrek hücrelerinde) aquaporin proteinlerinin sayısını artırarak, su moleküllerinin hareketliliğini artırmayı amaçlamış. Bu sayede “Difüzyon-ağırlıklı MR” adı verilen teknik sayesinde, hücreler görüntülerde iyice belirginleşiyor. Tümör genleri, aquaporin proteininin genleriyle bağlanınca, tümör genlerine rastlanan hücrelerde su artıyor ve tümörlü doku anında görülebiliyor. Daha koyu gözüken tümörlü bölgelerin yeri ve dağılımı tam olarak belirleniyor.

Tümör A aquaporin negatif. Tümör B aquaporin pozitif. Kaynak: Shapiro lab/Caltech

Araştırmacılar, deneylerinde tümör hücrelerini fareye aşıladıktan sonra fareye tümörü tetikleyici bir ilaç vererek bağlantılı aquaporin genlerinin de harekete geçmesini sağlamışlar. Böylelikle su hareketliliği artınca tümör hücreleri MR görüntülerinde daha koyu bir bölge olarak ortaya çıkmış.

“Aquaporin’in aşırı üretilmesi hücreler üzerinde kesinlikle kötü bir etkiye yol açmaz çünkü bu protein, yalnızca su moleküllerinin hücre zarından geliş geçişine özel çalışır.” diyor Shapiro. Normal fizyolojik koşullar altında çalışan aquaporin proteinleri sayesinde hücreye giren ve hücreden çıkan su molekülü sayısı aynıdır, böylece her hücredeki toplam su moleküllerinin sayısı değişmez. Aquaporin, herhangi bir bağışıklık sistemi tepkisine de neden olmaz çünkü doğal olarak vücudumuzda zaten bulunmaktadır. Daha önceki yöntemler son derece kısıtlı özelliklere sahipti ve bazı dokular için zararlı olabilen özel metallerin kullanımını gerektiriyordu.

Shapiro’ya göre: “Genlerin MR görüntülemesi biyomedikal görüntülemede bir devrim niteliğinde çünkü hücresel işlevleri vücut bütünlüğüne dokunmadan gözlemlemeyi olanaklı kılıyor. Bu yüzden aquaporin’ler bu sorunun üstesinden gelmede yeni bir devrim niteliğinde. Vücudumuzun içinde bir yerlerdeki hücreleri, yalnızca suya karşı geçişkenliklerini artırarak görüntüleyebilmek, fazlasıyla etkileyici.”

A. Caner Sönmez

Kaynak: ScienceDaily

Referans Makale:

Arnab Mukherjee, Di Wu, Hunter C. Davis & Mikhail G. Shapiro. Non-invasive imaging using reporter genes altering cellular water permeabilityNature Communications, December 2016 DOI: 1038/NCOMMS13891

Matematiksel

 

Yazıyı Hazırlayan: Caner Sönmez

Yolunu anlamlandırma çabasında bir insan evladıyım. Bilim ve müzik bu uzun yürüyüşümde benim çok değerli eşlikçilerim. Nazilli Anadolu Lisesi ve Muğla 75. Yıl Fen Lisesi’nin devamında Ankara Üniversitesi’nden yüksek lisans derecesiyle 2013’te mezun oldum. Alanım mikrobiyoloji, tezimi Salmonella suşlarının genetik farklılıklarının analizi üzerine verdim. İyi düzeyde İngilizce ile orta düzey Almanca biliyorum. Fransızca öğreniyorum. Şu an Anadolu Üniversitesi AÖF’de Sosyoloji okumaktayım. Gitar ve piyano çalar, biraz söz yazar, ufak besteler yaparım. Tarih ve felsefe kitaplarına ilgiliyim. Hayatın akışını gözlemlemeyi ve üzerinde düşünüp yorumlamayı severim. Deniz veya göl kenarında saatlerce yürüyebilirim. Huzur ilk sırada gelir. Eğitimin ve toplumsal bilinçlenmenin yaşamsal önemine yürekten inanmışım. Küçük yaşta geçirdiğim beyin ameliyatının etkisi mi bilmem; dünyada bir gün tüm beyinlerin birbirine bağlanması, dolayısıyla anlama kapasitelerimizin sonsuzluğa kavuşması hayalimdir. Bir de çocukların hepsinin birlikte gülmesi… Son olarak: “Bilimsel bilgiyi küçük bir grubun tekeline bırakmak bir toplumun düşün gücünü zayıflatır, onu tinsel yoksulluğa sürükler.” sözü için Albert Einstein’a; “Gelmiş geçmiş tüm dikkat gerektiren uğraşlar içerisinde, sevmek uğraşı üzerinde gösterilen dikkat en yaşamsal önemde olanıdır.” sözüyle de Bertrand Russell’a sonsuz şükranlarımla.

Bunlara da Göz Atın

Bilim ve Teknolojide Lider Kadınlar Zirvesi

Bilime ve teknolojiye yön veren kadınlar 18 Şubat 2017 günü Boğaziçi Üniversitesi Albert Long Hall’de …

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir