Her yıl olduğu gibi bu yıl da Nobel Ödülleri sahiplerini buldu. Dr. Semih Tareen, GazeteBilim’e özel açıklamalarıyla Nobel Tıp Ödülü hakkında değerli bilgiler verdi.
Sedef Çakır
GazeteBilim Yazı İşleri
Bu yıl Nobel Tıp Ödülü’nü optogenetik alanındaki çığır açıcı keşifleriyle ABD’li bilim insanı Karl Deisseroth ile Alman meslektaşları Peter Hegemann ve Georg Nagel aldı. Dr. Semih Tareen, GazeteBilim’e özel yaptığı açıklamasıyla Nobel Tıp Ödülü hakkındaki değerli bilgilerini bizlerle paylaştı.
Halobacterium ve bakteriyorodopsin
“1970’lerde bilim insanları Halobacterium adında bir bakteriyi izole ettiklerinde mor bir renk aldığını fark ediyorlar. Bunun sebebini araştırdıklarında da bakteriyorodopsin isimli bir protein buluyorlar. Görüyorlar ki, bu protein aslında hücredeki proton alışverişini sağlıyor. Yani hidrojen atomları giriyor ve bir şekilde o renge kavuşuyor. Çünkü bakterinin içinde bulunduğu ortamda pH’ı değiştiği için renk değişiyor ve mor oluyor.”
Yeşil alg ve channelrhodopsin
“Sonrasında, 1990’ların sonunda ve 2000’lerin başında da benzer bir durum yeşil alglerde keşfediliyor. Bu yeşil alglerin içinde bu sefer renk değişimini değil de hareketi sağlayan yine bir protein buluyorlar. Bakteriyorodopsine benzediği fakat bir kanal oluşturduğu için buna channelrhodopsin diyorlar. Ve görüyorlar ki yine benzer bir mekanizma var. Yani iyonların hücreye giriş çıkışını sağlıyor. Fakat bu çok daha verimli bir mekanizma. Bakteridekine kıyasla çok daha hızlı ve anında duruma göre hareketi sağlıyor. Işık etkisi ile yeşil alg harekete geçiyor. Channelrhodopsinin açtığı kanalla hücredeki iyon dengesi değişiyor ve bu sayede alg flagella ile hareket ediyor. Algdeki channelrhodopsini bu sefer farelere veriyorlar ve farelerin beyinlerinde lentiviral vektörler kullanarak beyinde ışığa duyarlı olacak şekilde tasarlıyorlar. Peki, farenin beynine ışığı nasıl veriyorlar? Fiberoptik kablolarla ışığı veriyorlar ve farenin hareketini manipüle edebiliyorlar. Belli bir renk ışık tutuyorlar. Örneğin, mavi ışıkla fare birden sol yönde, yani saatin ters yönünde halkalar çizmeye başlıyor. Işığı kapatınca duruyor. Işığı açınca tekrar harekete geçiyor. Bir başka deneyde de örneğin fare yem ve sıvı aldığı cihazdan ışıkla birden gidip o cihazı yalamaya başlıyor. Yani memeli bir hayvanda ilk defa ışık gibi çok basit bir sinyalle beyni kontrol etmeye başlıyorlar. Sonra bu daha kompleks deneylere geçiyor ve Rhesus makak maymunlarda deneyler yapıyorlar. Orada da görseller göstererek maymunda yine ışık kullanarak belli davranışlarda bulunmalarını sağlıyorlar. Yani özetle bir bakteriden sonra bir yeşil alge, sonra farelere ondan sonra da maymunlara ışık sonucunda beyinde çok seçici olarak hücre seviyesinde bu fonksiyonları yerine getiriyorlar.”
Optogenetiğin modern tıptaki diğer kullanım alanları
“Bunun örneklerini biz aslında tıpta gördük. Tıpta, Retinitis pigmentosa diye bir hastalık var. Bu hastalıkta da yine aynı şekilde bu gen naklini retinaya yaparak, ışık veren özel gözlükler sayesinde bu insanların görmesini sağlıyorlar. Bu 2021’de yapıldı. Gelecekte de tabii çalışmalar devam ediyor. Bu saha çok büyük. Bazı örnekler vereyim. Birincisi mesela Parkinson gibi motor nöron hastalıklarında bunun bir fonksiyonu olacak. Diyelim ki siz beyindeki o belli başlı hücrelere ışık ile sinyal sonucunda Parkinson semptomlarını önleyecek gen naklini yapıyorsunuz ve burada çok basit bir fiber optik kabloyla ışığı beyne vererek o Parkinson titremelerini önleyebiliyorsunuz. Diğer bir kullanım alanı da depresyon. Ciddi depresyon yaşayan insanlarda mutluluk hissini veren nöronları yine bu teknolojiyle aktive ederek depresyona veya başka zihinsel sorunlara bir çözüm bulabiliyorsunuz. Benim özellikle merak ettiğim saha ve aynı zamanda çok uygun gördüğüm saha da kalp pilleri. Şimdi bugün Pacemaker dediğimiz kalp pilleri var. Bunlar kablolar ile kalbin belli bölümlerine elektrik vererek kalbi düzenliyor. Şimdi düşünün, bu makro seviyede yapılıyor. Bir de bunun hücresel seviyede yapıldığını düşünün. Sadece belli başlı kıvılcımın verilmesinin yeterli olduğu hücrelerde siz ışık yayan mikroskobik bir kalp pili ile o hücrelere sinyali verip o şekilde onların atmasını veya atmamasını belirleyebilirsiniz ve bu şekilde de muhteşem hücresel seviyede bir kalp pili yaratmış olabilirsiniz. Bunun gibi harika örnekler var. Bugün ödül sadece üç kişiye verilse de bu konuda çalışma yapan çok insan var. Özellikle Edward Boyden dördüncü kişi ve gerçekten çok önemli çalışmalar yaptı. Fakat ödül maksimum üç kişiye verildiği için ödülü alamadı.”
