Bedenin Dışında Beyinler Üretiyoruz

Madeleine Lancaster şu anda laboratuvarında 300 beyin üretiyor. İşte bunun hikayesi:

Madeleine LAncaster konuşurken elini hamile göbeğinin üstüne koyuyor ve “ Şu anda 6-7aylık oldular” diyor. Bu anda yavruları yaklaşık 4 milimetre. Birkaç yüz tane üretiyor ve her biri yaklaşık 2 milyon nörona sahip.

Tabiiki doğmamış bebeklerinden bahsetmiyor. Normal bir çocuk doğurmayı umut ediyor. Madeleine üretmekte olduğu insan beyinlerinden bahsediyor.

Cambridge’de MRC’nin yepyeni moleküler biyoloji laboratuvarındayız. Büyümekte olan laboratuvarın her tarafı cam, uzay çağı araç gereçler ve koridorlar sanki millerce uzuyormuş gibi. Gizli değil. Yer altında da değil. Ama 212 milyon poundluk bina gelecek projelerine ev sahipliği yapıyor ve Hollywood filmlerinde gösterilmeye layık.

Madeleine, bu araştırma ütopyasının kendisine ait minik köşesinde ekibiyle birlikte son derece garip bir proje üzerinde çalışıyor. O kadar ki, bilimsel olmaktan öte sihirli bir şeye benziyor: İnsan derisini beyne dönüştürüyorlar.

Madeleine: “Beyinler tıpkı bir embriyoda görebileceğiniz gibi gelişiyorlar” diyor. Bu doğru olabilir ama ortamları oldukça farklı. Bedenleri olmayan bu beyinler, bir rahim yerine devasa küvözlerde geliştiriliyorlar. Kan desteği olmaksızın, birkaç günde bir tazelenen besin zengini sıvılarla besleniyorlar. Tabi ki bağışıklık sistemleri yok: Etkileşime geçtikleri herşey ama herşey öncelikle alkol ile enfeksiyonlarından arındırılmalı.

Madeleine küvözün kapısını açtığında- kabul etmeliyim hayal ettiğim kadar etkileyici görünmüyorlar- gayet sönük, sulu damlacıklar pembe bir sıvı gölünün içinde yüzüyorlardı. Entellektüel becerinin güç merkezi olmaktan ziyade içi su dolu mısır patlaklarına benziyorlardı.

Aslında görüntüleri aldatıcı. Bu serebral organoidler, normal bir insan beynine çok benziyorlar. Her hangi bir insan beyni gibi, organoidlerde de nöronlardan oluşan gri madde ve yağlı doku olan beyaz madde mevcut.

Tıpkı normal beyinde olduğu gibi onlar da kendi içinde farklı bölümlere sahip. Buruşuk korteks(dil becerisi ve bilinçli düşüncenin merkezi olduğu düşünülmekte), hipokampüs (duygu ve hafızanın merkezi), kas düzenlemesi yapan serebellum ve daha bir çok bölüm. 9 haftalık fetüs beyinlerine eşitler.

Şu anda Lancaster’ın beyinlerinin düşünme yeteneğinin olabileceği varsayılmıyor. Beynimizin düşüncelere nasıl yol verdiğini henüz kimse bilmiyor. Aslında “düşünce”nin ne olduğunu söylemek de oldukça zor. Ama şuna benzer bir şey olabilir. Genelde dış dünyadan koku, ses yada fikir gibi uyaranlara maruz kaldığımızda beynimiz nöronlar arasındaki bağlantıları güçlendirerek ya da yeni bağlantılar oluşturarak bilgiyi depolar. Ortalama bir yetişkin yaklaşık 1000trilyon bağlantıya sahiptir. Bu da beynimizin saniyede 1 trilyon bit’i işleyen bilgisayar gücü ile eşit olduğunu gösterir.

Sıkıntı şu ki, normal beynin sahip olduğu tüm bölümlere sahip olmasına rağmen, etraflarındaki dünyayla ilgili kendilerine bilgi sağlayacak bir beden olmadan beyinler normal olarak gelişemiyor. Madeleine şöyle diyor: “Nöronlar işliyor ama birbirlerine göre gerçekten organize değiller.”

Lancaster doğuştan kör olanları örnek gösteriyor. “Işığa maruz kalmadıkları için, normalde bu sinyallerle bağlantı sağlayacak olan beyin bölümleri şekil almıyor.”

Eğer laboratuvarda geliştirilen beyinleri EEG’ye bağlasanız muhtemelen hiçbir şey görmezsiniz. Makinaların fark edeceği sözde “beyin dalgaları”, milyonlarca nöronun senkronize şekilde ateşlenmesi sonucu ortaya çıkar.

Aslında amaçları bilinçli beyinler üretmek değildi. Lancaster onlarca yıldır devam eden bir gizemi çözmek için bu beyinleri kullanıyor: Tüm entelektüel üstünlüğümüzle, insanlar ve şempanzeler arasındaki genetik farklılık %1.2.  Bu da tekil bireyler arasındaki farktan sadeec 12 kat daha fazla.(%0.1) Peki neden?

Bunu bulabilmek için  ekip beyin gelişimde etkin olan bireysel genleri alıp şempanze versiyonlarıyla değiştiriyorlar. Sonra da bu hücreleri hibrid şempanze-insan beyni yapmada kullanıyorlar. Geliştikçe genin rolü daha da netlik kazanıyor. Şempanze geni barındıran beyinler normal insan beyninden çok daha küçük olabilirler ya da daha az nöron içerebilirler.

Başka bir deyişle, beyinler araştırmacılara normalde asla yapamayacakları şeyleri yapmalarını sağlıyor. (Bir şempanze geninin gerçek bir insana yüklenmesiyle oluşacak tartışmaları hayal edebiliyor musunuz?)

Lancaster nihayetinde laboratuvarda üretilen beyinler ile deneylerin karşıt versiyonlarını da yapmayı umuyor. “Eğer hayvanat bahçesindeki bir hayvanın yavrusu olursa, normalde plesentayı atarlar. Ama biz bu plesantaları alabiliriz.”

Başka bir yerde, organoidler otizmden şizofreniye belirgin insan hastalıklarının araştırılmasında kullanılıyor. Eskiden bunları laboratuvarda incelemek zordu çünkü bunlar başka hayvanlarda görülmez.

Mesela otizmi ele alalım. İleri derecede otistik olan çocuklar konuşamazlar. Zaten konuşma yeteneği olmayan bir fare üzerinde bu hastalığı nasıl inceleyebilirsiniz ki?

Normal yetişkin derisinden üretilen beyinler ile otistik hastalardaki beyinleri karşılaştırarak, bilim insanları hastalığın iki nöron tipi arasındaki(inhibitör ve eksitatör nöronlar) dengesizlikten kaynaklanabileceğini söylediler.

Normal bir beyinde bu iki nöron tipi arasında çok güzel bir denge söz konusudur. Bu yüzden aradaki farkın network’ün işlevinde çok büyük bir etkiye sahip olduğunu hayal edebilrsiniz.

Esas yenilik ise şudur:  bu beyinler sadece bu hastalıkları taklit etmekle kalmaz ayrıca bilim insanlarının zamanda geri gidip, otistik beyinlerin neden farklı çalıştıklarını da bulmalarına yardım eder. “Bir süre onları gözlemleyebilir ve gelişimlerinin hangi aşamasında farklılaşmaya başladıklarını bulabilirsiniz. Normal koşullarda bunu yapamazsınız.”

İnsan yapımı beyinler çoktan ‘beyin’ anlayışımızı, beyin hastalıklarıyla ve insanları özel yapan şeyin ne olduğuyla ilgili  fikrimizi değiştirmeye başladılar bile. 2013 yılında üretilmiş olmlarına rağmen, Google’da “serebral organoidler” hakkında hali hazırda 2820 bilimsel makale yer almaktadır.

Gelecekte ne olabilir? Pek çok ekip, kan desteği sağlayarak beyinleri geliştirme üzerinde çalışıyorlar. Böylelikle daha büyük beyinler üretebilirler. Şu anda 4mmlik beyinler tamamen oksijene ve kendilerini kuşatan sıvı içindeki besinlere bağımlılar.

Pek çok bilim insanı için nihai hedef bu beyinlerin normal beyinler gibi bir işleve sahip olmaları: Renklendirilebilen ağlar oluşturmalı, dilimlenebilmeli ve laboratuvar farelerinde olduğu gibi üzerlerinde çalışma yapılabilmeli. Ama şimdilik organoidler benzedikleri mısır patlakları gibi etkisizler.

Çeviren : Sıdıka ÖZEMRE
http://www.bbc.com/future/story/20161004-were-developing-brains-outside-of-the-body?ocid=ww.social.link.twitter