Bu Salyangoz Gözlerini Yeniden Oluşturabiliyor ve İnsanlarda Körlüğün Tedavisinde Anahtar Olabilir

İnsan gözleri karmaşık ve onarılamazdır, ancak yapısal olarak gözlerini tamamen yenileyebilen tatlı su elma salyangozunun gözlerine benzerler. Kaliforniya Üniversitesi, Davis Kampüsü'nde moleküler ve hücresel biyoloji yardımcı doçenti olan Alice Accorsi, bu salyangozların gözlerini nasıl yeniden büyüttüğünü inceliyor ve nihayetinde göz yaralanması olan kişilerde görme yetisinin geri kazanılmasına yardımcı olmayı amaçlıyor.

Altın elma salyangozunun, insan gözüne temelde benzeyen kamera tipi gözleri vardır. İnsanların aksine, salyangoz eksik veya hasarlı bir gözü yenileyebilir. UC Davis biyoloğu Alice Accorsi, salyangozların bu yeteneği nasıl başardığını inceliyor. Bu bilgi, insanlardaki göz hasarını anlamamıza ve hatta insan gözlerini iyileştirmenin veya yenilemenin yeni yollarına yol açmamıza yardımcı olabilir.

Nature Communications'da 6 Ağustos'ta yayımlanan yeni bir araştırmada Accorsi, elma salyangozu ile insan gözlerinin birçok anatomik ve genetik özelliği paylaştığını ortaya koydu.

"Elma salyangozları olağanüstü bir organizma," dedi Accorsi. "Karmaşık duyu organlarının yenilenmesini incelemek için eşsiz bir fırsat sunuyorlar. Bundan önce, tam göz yenilenmesini inceleyecek bir sistemimiz yoktu."

Araştırma ekibi ayrıca elma salyangozunun genomunu düzenlemeye yönelik yöntemler de geliştirdi; bu sayede göz yenilenmesinin ardındaki genetik ve moleküler mekanizmalar araştırılabilecek.

Salyangoz Hızında Gitmeyen Bir Salyangoz

Altın elma salyangozu ( Pomacea canaliculata) , Güney Amerika'ya özgü bir tatlı su salyangozu türüdür. Günümüzde dünyanın geri kalanındaki birçok yerde istilacı bir türdür, ancak Accorsi, elma salyangozlarını bu kadar istilacı kılan özelliklerin aynı zamanda onları laboratuvarda çalışmak için de uygun bir hayvan yaptığını söyledi.

"Elma salyangozları dayanıklıdır, üreme süreleri çok kısadır ve çok sayıda yavruları olur" dedi.

Elma salyangozları laboratuvarda kolayca yetiştirilebilmelerinin yanı sıra, insanlarla aynı tipte olan "kamera tipi" gözlere sahiptir.

Salyangozlar yüzyıllardır yenilenme yetenekleriyle bilinirler; 1766'da bir araştırmacı, başları kesilen bahçe salyangozlarının başlarının tamamını yeniden büyütebildiğini fark etmiştir. Ancak Accorsi, bu özelliği yenilenme araştırmalarında kullanan ilk kişidir.

"Bunu okumaya başladığımda kendime şunu sordum: Neden kimse rejenerasyonu incelemek için salyangoz kullanmıyor?" dedi Accorsi. "Sanırım bunun nedeni, şimdiye kadar incelemek için mükemmel salyangozu bulamamış olmamız. Diğer birçok salyangozun laboratuvarda üremesi zor veya çok yavaş ve birçok tür de metamorfoz geçiriyor, bu da ekstra bir zorluk yaratıyor."

Gözler Kamera Gibi

Hayvanlar aleminde birçok göz türü vardır, ancak kamera tipi gözler özellikle yüksek çözünürlüklü görüntüler üretmeleriyle bilinir. Koruyucu bir kornea, ışığı odaklayan bir mercek ve milyonlarca ışığı algılayan fotoreseptör hücresi içeren bir retinadan oluşurlar. Tüm omurgalılarda, bazı örümceklerde, kalamarlarda, ahtapotlarda ve bazı salyangozlarda bulunurlar.

Accorsi'nin ekibi, diseksiyonlar, mikroskopi ve genomik analizin bir kombinasyonunu kullanarak elma salyangozunun gözlerinin anatomik ve genetik olarak insan gözlerine benzediğini gösterdi.

Accorsi, "İnsan gözünün gelişiminde rol oynayan birçok genin salyangozda da bulunduğunu göstermek için çok çalıştık," dedi. "Yenilenmeden sonra, yeni gözün morfolojisi ve gen ifadesi orijinaliyle hemen hemen aynı oluyor."

Göz Nasıl Yeniden Oluşturulur?

Peki, salyangozlar ampütasyondan sonra gözlerini nasıl yeniden büyütüyor? Araştırmacılar, sürecin yaklaşık bir ay sürdüğünü ve birkaç aşamadan oluştuğunu gösterdi. İlk olarak, yaranın enfeksiyon ve sıvı kaybını önlemek için iyileşmesi gerekir ki bu genellikle yaklaşık 24 saat sürer. Ardından, uzmanlaşmamış hücreler bölgeye göç eder ve çoğalır. Yaklaşık bir buçuk hafta içinde bu hücreler uzmanlaşarak mercek ve retina dahil olmak üzere göz yapılarını oluşturmaya başlar. Ampütasyondan 15 gün sonra, optik sinir de dahil olmak üzere gözün tüm yapıları mevcut hale gelir, ancak bu yapılar birkaç hafta daha olgunlaşmaya ve büyümeye devam eder.

Accorsi, "Görüntüleri görebildiklerine dair kesin bir kanıtımız yok, ancak anatomik olarak bir görüntü oluşturmak için gereken tüm bileşenlere sahipler," dedi. "Salyangozların yeni gözlerini kullanarak uyaranları, tıpkı eski gözleriyle yaptıkları gibi işleyebildiklerini gösteren bir davranışsal test geliştirmek çok ilginç olurdu. Şu anda üzerinde çalıştığımız konu da bu."

Ekip ayrıca rejenerasyon sürecinde hangi genlerin aktif olduğunu da araştırdı. Ampütasyondan hemen sonra salyangozların, normal yetişkin salyangoz gözlerine kıyasla farklı oranlarda ifade edilen yaklaşık 9.000 gen içerdiğini gösterdiler. 28 gün sonra, rejenerasyon geçiren gözde 1.175 gen hala farklı ifade ediliyordu; bu da gözlerin bir ay sonra tamamen gelişmiş gibi görünse de, tam olgunlaşmanın daha uzun sürebileceğini gösteriyor.

Rejenerasyon Genleri

Genlerin rejenerasyonu nasıl düzenlediğini daha iyi anlamak için Accorsi, CRISPR-Cas9 kullanarak salyangozların genomunu düzenleme yöntemleri geliştirdi.

Accorsi, "Fikir şu: Belirli genleri mutasyona uğratıp bunun hayvan üzerinde nasıl bir etki yarattığını görüyoruz. Bu da genomun farklı bölümlerinin işlevini anlamamıza yardımcı olabilir" dedi.

Ekip, ilk test olarak salyangoz embriyolarında pax6 adlı bir geni mutasyona uğratmak için CRISPR/Cas9 kullandı. Pax6'nın insanlarda, farelerde ve meyve sineklerinde beyin ve gözün gelişimini ve organizasyonunu kontrol ettiği bilinmektedir. İnsanlar gibi, salyangozların da her genin iki kopyası vardır - her ebeveynden birer tane. Araştırmacılar, elma salyangozlarının pax6'nın iki işlevsiz versiyonuna sahip olduklarında gözleri olmadan geliştiklerini gösterdiler. Bu da pax6'nın elma salyangozlarında ilk göz gelişimi için de gerekli olduğunu gösteriyor.

Accorsi bir sonraki adım üzerinde çalışıyor: pax6'nın göz yenilenmesinde de rol oynayıp oynamadığını test etmek. Bunu belirlemek için araştırmacıların yetişkin salyangozlarda pax6'yı mutasyona uğratmaları veya devre dışı bırakmaları ve ardından rejenerasyon yeteneklerini test etmeleri gerekecek.

Ayrıca, lens veya retina gibi gözün belirli kısımlarını kodlayan genler ve pax6'yı kontrol eden genler de dahil olmak üzere gözle ilgili diğer genleri de araştırıyor.

Accorsi, "Göz yenilenmesi için önemli olan bir gen grubu bulursak ve bu genler omurgalılarda da mevcutsa, teorik olarak bunları aktive ederek insanlarda göz yenilenmesini sağlayabiliriz" dedi.

Kaynak: www.sciencedaily.com