DEMET İLCE / MUHABİR
Bilim insanları bugüne kadar gelişen insan kalbinin en ayrıntılı haritasını yayınladı.
Atlas, kalp kapakçıklarındaki hücre türleri ve kalp atışlarını besleyen kaslar da dahil olmak üzere daha önce hiç görülmemiş 75 tür kalp hücresi içeriyor. Bu hücrelerin ve diğer hücrelerin rahimde kalbin farklı iç yapılarını oluşturmak üzere nasıl organize olduklarını gösteriyor. Nature dergisinde 13 Mart Çarşamba günü yayınlanan araştırma, aynı zamanda farklı hücrelerin kalp gelişimi sırasında nasıl etkileşime girdiğini de ortaya koyuyor.
Çalışmanın ilk yazarı ve doktora sonrası araştırmacı Elie Farah, "İlk defa, kalp hücrelerinin, kalbin farklı yapılarını oluşturmak üzere nasıl organize olduklarını, Google Haritalar'daki bireysel evleri yakınlaştırmaya benzer şekilde, yüksek çözünürlükte görebiliyoruz." dedi.
Haritalarını çizmek için Farah ve meslektaşları, insan hamileliğini incelemek için kullanılan bir doku bankası olan UCSD Perinatal Biyorepository'ye bağışlanan tüm insan kalplerini incelediler. Çalışmadaki kalpler, fetal gelişimin 9. ve 16. haftaları arasında bağışlandı. Bu aşamada kalp, basit bir tüp olmaktan çıkıp dört ayrı odacığa dönüşmüştür, ancak yine de yetişkin bir kalpten çok daha küçüktür.
Araştırmacıların kullandığı tekniklerden biri, her kalp hücresinin içindeki RNA adı verilen bir tür genetik materyale bakmalarını sağlayan tek hücreli RNA dizilimiydi. RNA, genlerde depolanan planları hücrenin protein yapım fabrikalarına taşır; dolayısıyla RNA'nın analiz edilmesi, bilim adamlarının farklı hücre türlerini tanımlamasına yardımcı olabilir.
Bu çalışmada kullanılan diğer tekniğe "çoklanmış hataya dayanıklı floresan yerinde hibridizasyon" veya kısaca MERFISH adı verilmektedir. UCSD Epigenomik Merkezi'nin direktör yardımcısı ve yeni makalenin eş-kıdemli yazarı Quan Zhu tarafından 2019 yılında tanıtıldı. Bu yöntem, araştırmacıların, bir organdaki hücrenin anatomik konumunu kaydederken, her hücredeki yüzlerce genin RNA transkriptlerini (kopyalanan planlar) tespit etmesine ve ölçmesine olanak tanır.
Zhu, insan kalbinin nasıl geliştiğini incelemek için bu son teknolojiyi kullanmak üzere Chi'nin laboratuvarıyla birlikte çalıştı ve Zhu, "uzamsal olarak çözülmüş tek hücre çözünürlüğü ile gelişen insan kalbini incelemek için MERFISH teknolojisini uygulayan ilk araştırma ekibi" oldu. Başka bir deyişle MERFISH, ekibin haritasının fetal kalp içindeki bireysel hücrelerin özelliklerini ve koordinatlarını yakalamasını sağladı.
Zhu, "Yetişkin kalbinde olmayan, gelişmekte olan kalbe özel beklenmedik hücre türlerini tanımlamakla kalmıyoruz, aynı zamanda kalbimizin sol tarafının sağından neden çok erken bir aşamada farklı olduğunu da daha derinlemesine anlıyoruz" diye ekledi. Örneğin, sol alt odacıkta veya sol ventrikülde sağ ventrikülden daha fazla kalp kası hücresi katmanı gözlemlendi, bu da sol ventrikülün sağdan daha erken geliştiğini gösteriyor.
Ekip, tüm kalpleri analiz etmenin yanı sıra, insan kök hücreleriyle genetik fare çalışmaları ve laboratuvar testleri de gerçekleştirdi. Bunlar, kalbin iç yapılarının gelişimini yönlendirmek için farklı hücre türlerinin birbirleriyle nasıl iletişim kurduğunu gösterdi.
Örneğin kalbin ventriküllerindeki kas hücreleri arasındaki etkileşimleri gözlemlediler; fibroblastlar veya bağ dokusu oluşumuna katkıda bulunan hücreler ve kan damarlarını kaplayan endotel hücreleri. Bu etkileşimler kalbin ventriküler duvarlarının oluşumunda rol oynayabilir.
Almanya'daki Max Delbrück Merkezi'nde profesör ve grup lideri olan ve araştırmaya dahil olmayan Norbert Hübner, "Bu bir dönüm noktası niteliğindeki makaledir" dedi. Araştırmacıların RNA'yı analiz etme şekli, "tek hücre düzeyinde organ fonksiyonunu anlamak ve gelişen kalpteki klinik olarak ilgili hücre durumlarını ve nişleri tanımlamak için bir model görevi görüyor" dedi.
Gelişen kalbin kapsamlı atlası bazı çok önemli uygulamalara sahiptir.
Öğretim görevlisi ve grup lideri Dr. Michela Noseda, "Veriler, konjenital kalp hastalığına (insanların doğuştan sahip olduğu kalp kusurları) ilişkin gelecekteki çalışmalar ve kayıp veya işlevsiz miyokardın (kalp kası) yerine yenisini koymayı amaçlayan rejeneratif tıp yaklaşımlarını bilgilendirmek için çok önemlidir" dedi.
Her ne kadar bu atlas, ayrıntıları bakımından emsalsiz olsa da, daha da iyi versiyonları yolda.
