Konya Bilim Merkezi BilimUp

2022’ye Bilim Kurgu Hissi Veren Biyomedikal Gelişmeler

10 dk
267

2022 COVID çalışmalarının başlıklarıyla dolu olsa da sene içerisinde, bilim kurgu hissi veren çok fazla biyomedikal çalışma gerçekleştirildi. Yapay embriyolardan organ nakillerine, yapay zekanın biyomedikal çalışmalara katılımından MS aşılarına kadar birçok çalışma önümüzdeki yıllarda bilimin neler gerçekleştireceğine dair ipuçları sunuyor.

1. Büyüyen Yapay Embriyolar

Bu yıl gerçekleştirilen iki araştırma, memeli yaşama ait ilk aşamalarının yapay olarak nasıl üretileceğini ortaya çıkardı. Bilim insanları; biraz laboratuvar sihirbazlığı kullanarak yumurta-sperm gerektirmeyen, bir tür yeni doğan embriyosu gibi görünen bir dokuyu yumurtlamak için fare kök hücrelerini kullandı. 

Gelişimleri kök hücreden türetilen bu sentetik embriyolar; öncül kalp, beyin ve bağırsak oluşturabilir hale geldiler. Yumurtanın ve spermin birleşmesiyle oluşan zigot aslında bir kök hücredir. Bu hücre bölünerek farklı organ ve sistemleri oluşturan, farklı nitelikteki kök hücreleri oluşturur. Araştırmalarda elde edilmek istenen, bu kök hücrelerin büyütülerek çeşitli organlara ve canlı embriyolarına dönüştürülmesidir.


Araştırmada fare kök hücrelerinin büyüdüğü, ancak doğal fare embriyolarına benzerliklerinin hızla kaybolduğu gözlemlendi. Sentetik büyütülme ve doğal embriyo yaklaşık sekiz günlük gelişim için eşleştirilebildi. Araştırma yine de, insan kök hücre kümelerini incelemek ve insan embriyolarının gelişimini gelecekte araştırmak için bir yol sunabilir.

2. Bir Sonraki Seviye Organ Nakilleri

Organ nakilleri, bu yılki bilim kurgu hissini vermeye başladı. Ocak ayında 57 yaşındaki hasta bir adama genetiğiyle oynanmış bir domuzdan kalp verildi ve nakledilen organla adam iki ay hayatta kaldı. Hayvandan insana organ naklinin karmaşık geçmişi hakkında pek de başarılı oldu denilemez. Ameliyatı gerçekleştiren doktor organ nakli ameliyatını, halihazırdaki organ kıtlığı krizini çözmeye yardımcı olabilecek "çığır açan bir ameliyat" olarak ifa etti. Ancak bilimsel açıdan, bu işlemin ne kadar geçerli ve sağlıklı olacağını bilmek için henüz çok erken.

Diğer bir ameliyat, araştırmacıları gelecekteki klinik deneylere hazırlayan bir adım olarak nitelendiriyor. Beyin ölümü gerçekleşen ve solunum cihazına bağlı iki hastaya domuz kalbi nakledildi. Üç gün boyunca izlenen hastaların kalpleri atmayı ve kan akışını sürdürmeyi başardı. Bu süreçte nakledilen tüm kalplerin, vücut tarafından reddedilmesinden kaçınmak ve kalpleri insanlara yönelik güvenli hale getirmek için domuz kalpleri genetik olarak değiştirildi.

Bir diğer çalışmada ise, domuzların vücutlarına öldükten bir saat sonra bağlanan yüksek teknolojili yapay bir sistem, organların işlevlerini sürdürmesine yardımcı oldu. Bu öncül sistem hayvanlara gerçek ve yapay kan karışımı pompalıyor ve nakil bekleyen insan organlarını korumak için bir gün kullanılabileceği öngörülüyor. 

3. MS Hastalığı Tedavisinin Epstein-Barr Virüsü İle Bağlantısı

Multipl skleroz (MS), merkezi sinir sisteminin bir demiyelinizan (sinir sistemindeki nöronlarda myelin kılıfı hasarı sonucu meydana gelen hastalıkların genel ismi) hastalığıdır. MS hastalığında beyin ve omurilikteki sinir hasarı, muhtemelen viral bir enfeksiyon tarafından tetiklenen bağışıklık sisteminin saldırılarıyla oluşur. Multipl skleroz, dünya çapında yaklaşık 3 milyon kişiyi etkileyen nadir bir hastalıktır. Bu hastalığın altında yatan neden bilinmemekte, ancak Epstein-Barr virüsünün bu saldırıların sorumlusu olabileceği düşünülmektedir. 


1964 yılında keşfedilen Epstein-Barr virüsü, dünyadaki insanların tahminen %90'ına bulaşıyor. Bulaşan virüs yaşa bağlı olarak farklı şekillerde kendisini görünür kılıyor. Küçük çocuklar enfekte olduklarında hafif bir soğuk algınlığı geçirebilir veya hiçbir belirti göstermeyebilir. Gençler veya genç yetişkinler, haftalarca veya aylarca sürebilen enfeksiyöz mono adı verilen zayıflatıcı bir yorgunluk yaşayabilir. Bu semptomlar sonunda kaybolur. Ancak Epstein-Barr vücutta yaşamaya devam eder. Virüs, ömür boyu süren enfeksiyonlara neden olduğu bilinen bir grup olan Herpesvirüs ailesine aittir. Uçukların, genital uçukların ve su çiçeğinin arkasındaki herpes virüsleri de genellikle uzun süre sessiz kalarak ömür boyu insan vücudunda saklanırlar. Örneğin; su çiçeği hastalığına neden olan Varicella zoster virüsü, sinir hücrelerinin içinde gizli kalır ancak yeniden yüzeye çıkarak ağrılı zona hastalığına neden olabilir

Bilim insanları bu yılın başlarında, virüsün multipl skleroz hastalığının da tetikleyici ana neden olduğunu öne sürdüler. Çalışma, ABD ordusunda aktif görevde bulunan 10 milyondan fazla genç yetişkinde test edildi ve bunların 955'ine hizmet süreleri boyunca MS teşhisi kondu. Virüsle geçirilen enfeksiyondan sonra MS riskinin 32 kat arttığı, ancak benzer şekilde bulaşan diğer virüslerin hastalık riskinin artışına etki etmediği görüldü. Bu virüsün daha sonra MS geliştirme ihtimalini büyük ölçüde artırdığı tespit edilmiş oldu. 

Bilim insanlarının şüphelendiği ancak hiçbir zaman bu kadar net bir şekilde ortaya koymadığı virüs ile MS arasındaki bağlantı, potansiyel MS tedavilerine - hatta bir gün hastalığı önleyecek aşılara - yol gösterebilir. Stanford Üniversitesi'nden nörolog Lawrence Steinman, geliştirilecek aşılar hakkında: "Multipl sklerozu da çocuk felci gibi tarihsel bir hastalık haline getirebilir" şeklinde belirtti.

4. Yapay Zeka Üç Boyutlu Protein Yapılarını Tahmin Edebiliyor

Yapay zeka geliştiricileri, bilim insanlarının işlerini çok daha kolaylaştıracak bir program geliştirdi. Yapay zeka sayesinde artık biyolojik moleküllerin yapısı tahmin edilebiliyor. AlphaFold isimli yapay zeka programının, 200 milyondan fazla proteinin 3D şekillerini tahmin ettiği belirtiliyor. Elde edilen şekiller laboratuvarda deneylerle kesin olarak doğrulanmasa da insandan arıya geniş bir kitlenin protein yapısı yapay zeka tarafından tahmin edildi. Program, bir proteinin yapısına bakmayı Google’da aramak kadar kolaylaştırıyor. 


Proteinler, amino asit dizilerinden oluşur. Bir protein, yapısındaki amino asitlere göre katlanarak üç boyutlu şekiller alır ve şekillerine göre vücutta farklı görevler yapmaktadır. Doğada genellikle Alanin (A), Valin (V) gibi 20 çeşit standart amino asit bulunur. İşlevsel bir proteini oluşturmak için farklı amino asit kombinasyonları bir araya gelir. Amino asit çeşitliliğinin fazla olmasından kaynaklı, bir proteini oluşturabilecek binlerce aminoasit dizisi ve katlanma biçimi vardır.

Bugüne kadar bu dizilerin tek tek çalışılarak, farklı proteinlerin 3 boyutlu yapısının ortaya konulması oldukça zordu. Ayrıca, bir proteini hücreden saf bir şekilde bozulmadan izole etmek oldukça zordur. Genetik benzerlik çalışmalarında protein yapıları büyük öneme sahiptir, bu nedenle proteinlerin şekli baz alınarak birçok çalışma yürütülmektedir. Yapay zeka bu noktada kişiye özel hastalıkların tespitindeki çalışmaların ve yine kişiselleştirilmiş ilaç üretimi ile ilgili araştırmaların önünü açmıştır.



Kaynakça
  1. Amadei, G., Handford, C.E., Qiu, C. et al. Embryo model completes gastrulation to neurulation and organogenesis. Nature 610, 143–153 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3 
  2. Tarazi, Shadi et al. Cell, Volume 185, Issue 18, 3290 - 3306.e25. https://doi.org/10.1126/science.aba4937 
  3. https://www.umms.org/ummc/news/2022/in-memoriam-david-bennett 
  4. https://www.sciencenews.org/article/xenotransplantation-pig-human-kidney-transplant 
  5. Fotoğraf: https://nyulangone.org/news/progress-xenotransplantation-opens-door-new-supply-critically-needed-organs 
  6. D. Andrijevic et al. Cellular recovery after prolonged warm ischemia of the whole body. Nature. Published online August 3, 2022. doi: 10.1038/s41586-022-05016-1.  
  7. K. Bjornevik, M. Cortese, B. C. Healy, J. Kuhle, M. J. Mina, Y. Leng, S. J. Elledge, D. W. Niebuhr, A. I. Scher, K. L. Munger, A. Ascherio, Longitudinal analysis reveals high prevalence of Epstein-Barr virus associated with multiple sclerosis. Science 375, 296–301 (2022). DOI: 10.1126/bilim.abj8222 
  8. A bivalent Epstein-Barr virus vaccine induces neutralizing antibodies that block infection and confer immunity in humanized mice, (2022)  https://doi.org/10.1126/scitranslmed.abf3685 
  9. https://www.sciencenews.org/article/multiple-sclerosis-epstein-barr-virus-vaccines-treatments   
  10. https://www.genengnews.com/insights/trends-for-2020/artificial-intelligence-is-helping-biotech-get-real/ 
  11. https://www.sciencenews.org/article/alphafold-ai-protein-structure-folding-prediction 
  12. S. Mosalaganti, M. Beck, Science 376 , eabm9506 (2022). https://doi.org/10.1126/science.abm9506 

Benzer Makaleler

2022 Bilimin En'leri
Bebeklere Bal Yedirmek Zararlı mı?
Kadınlar Erkeklere Göre Neden Daha Çok Üşür?
5 Saniye Kuralı, Yere Düşen Yiyecekler İçin Geçerli Mi?
Balıklar Yağmurlu Havayı Sever Mi?
Kafada Tekrar Eden Şarkılar Anıların Hafızada Tutulmasını Sağlayabilir
Kaynatılan Süt Neden Taşar?
Gıdıklanma Hissi Nasıl Oluşur?
Giydiğimiz Kıyafetler Davranışlarımızı Etkiler Mi?
Ağlamak İyi Gelir Mi?
ANASAYFA
RASTGELE
KATEGORİLER
POPÜLER
EN YENİLER