SONOGENETİK: BEYİN HÜCRELERİNİ SES DALGALARIYLA KONTROL ETME
Beynin fonksiyonlarını anlamlandırılması ve vücut ile ilişkisinin bağlantılarının çözümlendirilmesi için birçok çalışma yürütülmektedir. Araştırmacılar; geçmiş zamanlarda beyin hücrelerinin ışık ile uyarılmasını “Optogenetik” olarak nitelendirmişlerdi.
Optogenetik, sinirbilim alanında büyük ses getirmişti. Optogenetik yönteminde sinir hücrelerinin ışık yardımıyla uyarılması aşamasında kullanılan fiber-optik kablolar cerrahi müdahale gerektirmekteydi. Bu işlem ise beynin iç kısmında yer alan sinir hücrelerinin uyarılmasında sorun teşkil ediyordu.
Salk Enstitüsü’nden Ibsen ve ekibi; beyin hücrelerini ses dalgalarıyla kontrol etme olarak bilinen ultrason dalgalarını kullanarak Caenorhabditis elegans’a ait bazı sinir hücrelerinin aktive edildiğini göstermiştir. Sonogenetik, optogenetiğe nazaran beynin iç kısmındaki dokuları uyarabilmesi avantajına sahiptir. Araştırmacılar, tekniğin kullanımı esnasında yüksek basınçlı ultrason dalgaları ile maruz bıraktıklarında hücre zarının yapısının bozulduğunu fark ederek; hasar oluşumunu önlemek için düşük basınçlı ultrason dalgaları kullanmışlardır. Bu ise etki etmeyecek özellik göstermiştir.
Bunun üzerine ise bilim insanları ‘’mikrobaloncuk’’ ismi verilen yağ kaplı ve içeriğinde perflorahekzan gazı ile hava karışımı bulunduran baloncukların düşük basınçlı ultrason dalgalarını kuvvetlendirmesinden yararlanarak hedeflenen hücre yüzeyinde etki oluşturmayı başarmışlardır. Yapılan çalışmada TRP-4 iyon kanallarında ultrason dalgaları ile oluşturulmuş uyarılara duyarlılığın test edilmesi için trangenik kurtçuklar ile çalışma yürütmüşlerdir. Transient Receptor Potential (TRP) kanalları ilk olarak Drosophila da fotoreseptör hücrelerinde tespit edilmiş ve yoğun olarak Ca geçirgen transmembran iyon
+2 kanalları olduğu gün ışığına çıkarılmıştır. Sonucunda ise TRP-4 iyon kanallarının düşük basınçlı ultrason ile mikrobaloncuk uygulanması sonucu duyarlı olduğu gözlemlenmiştir.
Bu gözlemler sonucunda araştırmacılar; canlıda gözle görülür değişiklikler olduğunu belirtmişlerdir. Örneğin; transgenik C. elegans’ta bazı hücrelerin (AWC, ASH, PVD, AIY) uyarılması sonucu kurtçuklarda geri dönüş, kıvrılma gibi davranışsal olarak değişikliklerin olduğu gözlemlenmiştir.
TRP-4 iyon kanalının sinir hücrelerinin faaliyetleri ile kurtçukların davranışları arasında bağlantı olduğu sonucuna varılmıştır. Sonogenetik tekniğinde Optogenetik tekniklere nazaran herhangi bir cerrahi işlem kullanılmaması daha uygulanabilir olduğunu ve sinir hücrelerinin fonksiyonlarının aydınlatılmasında büyük yer kazanacağı düşünülmektedir.
Sonuç itibariyle, gelişmekte olan sonogenetik teknolojisinin travma sonrası yaşanan psikolojik bozukluklar, Parkinson, epilepsi gibi nöronal hastalıklarda ilaç tedavisi veya cerrahi uygulamaların yerine kullanılabilir olabileceği büyük bir umut ihtiva etmektedir. Kaynaklar: Ibsen S., Tong A., Schutt C., Esener S., Chalasani S. H. (2015). Sonogenetics is a non-invasive approach to activating neurons in Caenorhabditis elegans. Nature Communications volume: 6; 8264. Öz A. ve Uğuz A. C. (2014). Migren patogenezinde oksidatif strese duyarlı TRP kanallarının rolleri. Medicine Journal Sakarya Dumlupinar University. 22(4): 144-150.