UC San Francisco‘daki (UCSF) araştırmacılar, “hücresel yapıştırıcı” gibi davranan moleküller tasarlayarak hücrelerin birbirleriyle nasıl bağ kuracaklarını hassas bir şekilde yönlendirebildiler. Bu keşif, rejeneratif tıbbın uzun zamandır aranan bir hedefi olan doku ve organların inşasına yönelik önemli bir adımı temsil ediyor.
Yapışkan moleküller vücudun her yerinde doğal olarak bulunur ve on trilyonlarca hücreyi son derece organize olmuş şekilde bir arada tutar. Yapılar oluştururlar, nöronal devreler yaratırlar ve bağışıklık hücrelerini hedeflerine yönlendirirler. Yapışma, aynı zamanda vücudun kendi kendini düzenleyen bir bütün olarak çalışmasını sağlamak için hücreler arasındaki iletişimi kolaylaştırır.
Nature dergisinin 12 Aralık 2022 tarihli sayısında yayınlanan yeni bir çalışmada araştırmacılar, karmaşık çok hücreli topluluklar oluşturmak için belirli ortak hücrelere öngörülebilir şekillerde bağlanan özelleştirilmiş yapışma molekülleri içeren hücreler tasarladılar.
Hücreler arasındaki bağlantıların yenilenmesi
Bedensel doku ve organlar rahimde oluşmaya başlar ve çocukluk boyunca gelişmeye devam eder. Yetişkinliğe gelindiğinde, bu üretim süreçlerine rehberlik eden moleküler talimatların çoğu ortadan kalkmıştır ve sinirler gibi bazı dokular, yaralanma veya hastalıktan sonra iyileşemez.
Wendell Lim, yetişkin hücreleri yeni bağlantılar kuracak şekilde tasarlayarak bunun üstesinden gelmeyi umuyor. Ancak bunu yapmak, hücrelerin birbirleriyle nasıl etkileşime gireceğini hassas bir şekilde tasarlama becerisi gerektiriyor. Hücre Tasarım Enstitüsü Hartz Araştırmacısı ve makalenin ilk yazarı Adam Stevens, “Örneğin cildiniz gibi bir dokunun özellikleri, büyük ölçüde farklı hücrelerin içinde nasıl organize edildiğine göre belirlenir” dedi. “Dokuları sahip olmalarını istediğimiz özelliklerle sentezleyebilmenin merkezinde yer alan bu hücre organizasyonunu kontrol etmenin yollarını geliştiriyoruz.” ifadelerini kullandı.
Belirli bir dokuyu farklı kılan şey, hücrelerinin birbirine ne kadar sıkı bağlanmış olduğudur. Akciğer veya karaciğer gibi katı bir organda, hücrelerin çoğu oldukça sıkı bir şekilde bağlanmış olacaktır. Ancak bağışıklık sisteminde, daha zayıf bağlar hücrelerin kan damarlarından akmasını ya da bir patojene veyahut yaraya ulaşmak için deri, organ dokularının sıkıca bağlı hücreleri arasında gezinmesini sağlar.
Araştırmacılar, hücre bağının bu niteliğini yönlendirmek için yapışma moleküllerini iki parça halinde tasarladılar. Molekülün bir kısmı hücrenin dışında bir reseptör görevi görüyor ve hangi diğer hücrelerle etkileşime gireceğini belirliyor. Hücrenin içindeki ikinci kısım ise oluşan bağın gücünü ayarlıyor. Bu iki parça modüler bir şekilde karıştırılabilir ve eşleştirilebilir, böylece hücre tipleri yelpazesinde farklı şekillerde bağlanan bir dizi özelleştirilmiş hücre oluşturulur.
Hücresel birleşmenin altında yatan kod
Stevens, bu keşiflerin başka uygulamaları da olduğunu söyledi. Örneğin, araştırmacılar hastalık durumlarını modellemek ve insan dokusunda çalışmayı kolaylaştırmak için dokular tasarlayabilirler. Hücre yapışması, hayvanların ve diğer çok hücreli organizmaların yaratılmasında önemli bir gelişmeydi ve özel yapışma molekülleri, tek hücrelilerden, çok hücreli organizmalara giden yolun nasıl başladığına dair daha derin bir anlayış sunabilir.
“Yaratılışın vücutları inşa etmeye nasıl başlamış olabileceği hakkında artık çok daha fazla şey anlamamız epey heyecan verici” dedi. “Çalışmamız, hangi hücrelerin ne şekilde etkileşime gireceğini belirleyen esnek bir moleküler yapışma kodunu ortaya koyuyor. Artık bunu anlamaya başladığımıza göre, hücrelerin doku ve organlarda nasıl bir araya geleceğini yönlendirmek için bu kodu kullanabiliriz. Bu araçlar gerçekten dönüştürücü olabilir.” ifadelerini sözlerine ekledi.