Bilim İnsanları, yaşlanmanın ve beyin yapısının bozulmasında, somatik veya kalıtsal olmayan mutasyonların rol oynayıp oynamadığını merak ettiler, ancak yakın zamana kadar, bu fikirlerini test etmek için kullanılacak iyi bir teknoloji yoktu.
Boston Çocuk Hastanesi ve Harvard Tıp Okulu’ndan araştırmacılar tarafından yönetilen ve 7 Aralık’ta çevrimiçi olarak Science’da yayınlanan bir araştırmaya göre, araştırmacılar; bireysel nöronların bütün genom dizilişini kullanarak yaşlandıkça beyin mutasyonlarının biriktiğine dair güçlü kanıtlar buldular.
Ayrıca, mutasyonların erken beyin dejenerasyonuna neden olduğu, genetik erken yaşlanma bozukluklarının insanlarda daha yüksek bir oranda biriktiğini bulmuşlardır.
Christopher A. Walsh “DNA mutasyonlarının nöronlarda birikip büyüyeceğini ve büyüdükçe beynin maruz kaldığı fonksiyon kaybından sorumlu olup olmadıkları konusunda eski bir soru olmuştur dedi.
Bullard, “Bu soruyu daha önce cevaplamak mümkün olmadı, çünkü tek bir hücrenin genomunu dizileyemedik ve biriken her mutasyon hücrenin kendisine özeldir” dedi.
Nöronların birer birer test edilmesi
Araştırma ekibi, National Institutes of Health’deki NeuroBioBank’ın postmortem örneklerinden alınan 161 tekli nörondan DNA test etti. Örnekler 4 aydan 82 yaşına kadar 15 nörolojik normal insandan ve dokuz yaşından itibaren hızlanan iki yaşlanma ve erken başlayan nörodejeneratif bozukluklardan biri olan Cockayne sendromu ve kseroderma pigmentosumdan oluşuyor.
En yeni deneysel veri analizi tekniklerini kullanan ekip, her bir nöronun genetik kodundaki mutasyonları tek harfli küçük değişikliklere kadar tespit edebildi. Her hücrenin DNA dizilimi belirlenmeden çok sayıda kopya üreterek genom yükseltilmeli ve büyük miktarda veri analiz edilmelidir.
Peter Park, HMS biyomedikal bilişim profesörü ve eş-üst düzey yazar.
“Tek hücreli deneyler sırasında birçok deneysel eser ortaya çıktığı için, gerçek mutasyonları deneysel gürültüye göre ayıran yeni bir hesaplama yöntemi projenin başarısı için kritik önem taşıyor” diyor
Test edilen nöronlar, yaşla ilgili, bilişsel gerileme ile ilişkili beynin iki bölgesinden geldi: prefrontal korteks, en çok insanlarda gelişmiş beyin kısmı ve hipokampus dentat girus, Alzheimer gibi yaşla ilgili dejeneratif durumların bir odak noktasıdır.
Nörolojik açıdan normal insanlardaki nöronlarda, her iki beyin bölgesinde yaşla birlikte genetik mutasyonların sayısı arttı. Ancak, mutasyonlar dentat girus içinde daha yüksek bir oranda birikti. Araştırmacılar, bunun nöronların prefrontal kortekste muadillerinden farklı olarak bölünme yeteneğine sahip olabileceğini düşünüyor.
Cockayne sendromu ya da xeroderma pigmentosum’lu insanlardaki nöronlarda, prefrontal kortekste zaman içindeki değişimde normal oranın iki katından fazla bir artış vardı. Ayrıca araştırmacılar, genomun, nöronların en fazla biriken mutasyonları en yüksek oranda kullandıklarını, WuXi NextCODE’deki işbirlikçilerinin yardımlarıyla buldular.
Yaşlanma genomu
Araştırmacılar, beyin yaşlanmasına katkıda bulunan mutasyonların aşamalı ve kaçınılmaz birikimi fikrini yakalamak için “genozeni” terimini genom kavramı ve yaşlanma ya da yaşlanma kavramlarıyla birleştirdiler.
Mutasyonlar üç kategoriye girdiler.
Michael Lodato, “Bulduğumuz tüm mutasyonları alıp farklı DNA değişiklikleri biçimine dönüştürmek için matematiksel teknikler kullandık,” dedi. “Sanki bir orkestra çalmak ve farklı enstrümanları kullanmak gibi bir şey.”
Saat benzeri mutasyonlar kategorilerinden biri, yaşlanma ile kesinlikle ilgili, her iki beyin bölgesinde hastalık durumundan bağımsız olarak bir saat gibi biriken, yaşlanmayla ilgilidir. Ayırıcı nöronlardaki mutasyon sayılarının zamanla arttığı denta girus hariç, başka bir tip yaş ile korelasyon göstermedi.
Üçüncü tip, DNA’ya oksidatif hasar ve hatalı DNA onarımı ile ilişkilendirildi; Cockayne sendromu ve xeroderma pigmentosum nöronlarında ve normal nöronlarda daha düşük oranda görüldü.
Howard Hughes Tıp Enstitüsü Araştırmacısı olan Walsh, “Bu son bulgu beni daha fazla antioksidan ihtiyacım olduğuma ikna etti,” dedi. “Genel olarak, nörodejeneratif hastalıklar, DNA mutasyonu ile sonuçta ilişkili, kanser gibi olup olmadığı ise bir soru ortaya çıkarmaktadır.””
Araştırmacılar artık diğer nörodejeneratif bozukluklara yöneliyor.
Walsh, “Kullandığımız teknoloji beynin herhangi bir dejeneratif hastalığına uygulanabilir” dedi.
Çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından desteklendi (K99 AG054749 01, F30 MH102909, 1S10RR028832-01, T32HG002295, U01MH106883, P50MH106933, R01 NS032457, U01 MH106883), Harvard / MIT MD-PHD programı, Stuart H.Q. ve Nörobiyolojide Victoria Quan Bursu, Paul G. Allen Frontiers Grubu ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü aracılığıyla Allen Discovery Center programı.
Kaynaklar ve İleri Okuma:
”https://hms.harvard.edu/news/introducing-genosenium?utm_source=facebook&utm_medium=social&utm_campaign=hms-facebook-general”
Bu makaleyi 4 dakikada okuyabilirsiniz.
Moleküler Biyoloji ve Genetik
