Donmuş Fare Kromozomu Farelerde Yeniden Canlandırıldı

Bilim dünyasında devrim niteliğinde bir gelişme yaşandı. Japonya'daki Yamanashi Üniversitesi'nden Profesör Teruhiko Wakayama ve ekibi, bir yılı aşkın süredir derin dondurucuda saklanan bir sıçan kromozomunu, canlı fare hücrelerinin içine aktararak başarılı bir şekilde "diriltmeyi" başardı. Bu öncü çalışma, sadece dondurulmuş dokuların canlandırılmasını değil, aynı zamanda nesli tükenmiş canlıların genetik miraslarının yaşayan hücrelerde incelenmesinin önünü açıyor. Araştırmacılar, bu yöntemle bazı hücreleri ek bir sıçan kromozomu içeren "kimera" fareler ürettiler.

Yamanashi Üniversitesi'nden Teruhiko Wakayama, geliştirilen bu tekniğin mükemmelleştirilmesinin ardından ilk hedeflerinin fil hücreleri üzerinde testler yapmak olduğunu belirtti. Wakayama, fil kromozomlarını fare embriyonik kök hücrelerine entegre etmeyi başardıkları takdirde, asıl büyük hedef olan mamutların dondurulmuş kalıntıları üzerinde çalışacaklarını açıkladı. Bu gelişme, nesli tükenmiş türleri geri getirme hedefiyle çalışan Colossal Biosciences gibi dev şirketlerin yöntemlerini geride bırakabilecek bir potansiyele sahip.

Ekibin temel amacı, nesli tükenmiş hayvanların genlerinin yaşayan organizmalardaki faaliyetlerini doğrudan gözlemlemek. Bu yaklaşım, sadece genetik dizilimleri analiz etmekten çok daha derin ve kapsamlı bilgiler sunuyor. Ayrıca bu çalışma, koruma biyolojisi ve "de-extinction" (nesli tükenmiş türlerin geri getirilmesi) çabaları için kritik bir araç haline gelebilir. Örneğin, 2004 yılında nesli tükenen Hawaii po'ouli kuşunun dondurulmuş dokuları mevcut ancak biyolojik yapıları nedeniyle bu türün geri getirilmesi için kromozom transferi yöntemi zorunlu görünüyor.

Teknik sürecin detaylarına bakıldığında, işlem oldukça karmaşık bir mikro-cerrahi operasyon şeklinde ilerliyor. Wakayama'nın yöntemi, bir hücrenin çekirdeğini çıkarıp bir yumurtaya enjekte ederek kromozomların yoğunlaşmasını tetiklemekle başlıyor. Bu yöntem, Dolly adlı koyunun doğumundan kısa süre sonra Wakayama'nın ilk kez kullandığı klonlama tekniği olan nükleer transferle benzerlikler taşıyor. Ardından, eklenen çekirdeğe sahip yumurtaya kromozomların ayrılmasını sağlayan enzimler enjekte ediliyor.

Sürecin en hassas noktasında, mikroskobik içi boş bir iğne yardımıyla tek bir kromozom seçilip çıkarılıyor ve ikinci bir yumurtaya aktarılıyor. Eğer bu yumurta bir embriyoya dönüşürse, embriyodaki tüm kök hücreler eklenen bu yabancı kromozomu taşımış oluyor. Wakayama, yöntemi önce fare kromozomlarıyla test ettikten sonra, yeşil floresan proteinleri taşıyan genetiği değiştirilmiş sıçanlar üzerinde denedi. Bir yıldan fazla süre dondurulmuş olan sıçan kuyruk kan hücrelerinden alınan kromozom, başarıyla fare embriyonik kök hücrelerine aktarıldı.

Bu kök hücreler normal fare embriyolarına enjekte edilip dişi farelere yerleştirildiğinde, ortaya çıkan kimera farelerin bazı hücreleri sıçan kromozomunu taşıyordu. Dış görünüşü itibarıyla normal farelerden farkı olmayan bu hayvanlar, ultraviyole (UV) ışık altında incelendiğinde, sıçan kromozomunu taşıyan hücrelerin parlak yeşil renkte olduğu gözlemlendi. Araştırmacılar henüz tüm hücreleri sıçan kromozomuyla donatılmış fareler üretmeyi başaramamış olsalar da, mevcut sonuçlar yöntemin çalıştığını kanıtlıyor.

Ancak çalışma hala bazı kısıtlamalarla karşı karşıya. Şu an için teknik sadece sıçanların 9. kromozomu ile başarılı sonuçlar veriyor; diğer kromozomlar eklendiğinde yumurtalar embriyoya dönüşmüyor. Wakayama, bunun nedeninin diğer kromozomlardaki genlerin embriyonik gelişimi bozması olabileceğini düşünüyor. Bu sorunu aşmak için, memeli dişilerin X kromozomlarından birinin etkisiz hale getirilmesine benzer bir yöntemle, eklenen kromozomdaki bazı genlerin devre dışı bırakılması gerekebilir.

Gelecek hedefler arasında, 28.000 yıllık "Yuka" adlı bir mamuta ait hücre çekirdeklerini inceleyen bir ekiple iş birliği yapmak yer alıyor. Mamutları doğrudan klonlamak, DNA hasarı çok fazla olduğu için imkansız görülüyor. Ancak Wakayama, tekil kromozomları kurtarıp bunları yaşayan hücrelerde incelemenin mümkün olduğuna inanıyor. ABD merkezli Revive & Restore grubundan Ben Novak, tek bir başarılı transferin bile bilim dünyası için muazzam bir başlangıç olduğunu vurguluyor.

Bu yöntemin özellikle "passerine" (ötücü) kuşlar için hayati önem taşıdığı belirtiliyor. Bu kuş türlerinde, deri ve kas gibi vücut dokularını oluşturan hücreler bir kromozom kaybederken, bu ek kromozom sadece yumurta ve sperm gibi üreme hücrelerinde korunuyor. Hawaii po'ouli kuşunun sadece üreme dışı erkek dokuları dondurulduğu için, türün canlandırılması ancak yakın akraba türlerden uygun kromozomların eklenmesiyle mümkün olabilir. Bu durum tam bir klonlama olmasa da, türün kısmi hibritler aracılığıyla geri dönmesini sağlayabilir.

Daha önce 2022 yılında Japonya'da bir başka ekip, Down sendromunu incelemek için insan 21. kromozomunu farelere aktarmıştı. Ancak o çalışma, koruma biyolojisi için uygun olmayan geniş kapsamlı genetik modifikasyonlar içeriyordu. Wakayama'nın geliştirdiği yeni yöntem ise daha doğal bir entegrasyon sunuyor. Bu keşif, biyobankalarda saklanan ve üreme hücreleri eksik olan birçok donmuş dokunun gelecekte yeniden hayata döndürülebileceği umudunu artırıyor.