Beyindeki biyolojik saati yeniden kurabilme imkanı sağlayacak biyolojik “yenileme” tuşunun keşfi dönemsel hastalıkların tedavi edilmesinden, gece boyu çalışmadan kaynaklı sorunlara hatta uzun seyahatlerde gözlemlenen jet-lag probleminin çözümüne kadar önemli bir umut ışığı oluşturdu. Bu buluş Nature Neuroscience’da 2015 yılı Şubat ayı içerisinde yayımlandı.

Araştırma ekibinden Dr. McMahon, beynin Suprachiasmatic Nucleus (SCN) bölgesine fiber optikler ile gönderilen lazer ışınları sayesinde biyolojik saatlerden sorumlu sinirleri yapay olarak kontrol altına alabildiklerini ve bu sayede uyku ve uyanıklık döngüsü üzerinde yeni kurulumlar yapılabildiğini belirtti.

Günümüze kadar nörobilimciler beynin SCN bölgesindeki nöronların aktivitesinin biyolojik saatin oluşumunu sağladığını biliyorlardı, fakat buradaki nöronların aktivitesinin değişmesinin biyolojik saat üzerindeki etkisi ise bilinmiyordu. Bu çalışma ile araştırmacılar yapay yollar ile beynin SCN bölgesindeki nöronları uyararak veya baskılayarak onların aktiviteleri üzerinde değişiklikler yapmayı başardılar. Bu değişikler sayesinde deney hayvanlarının biyolojik saatlerini yeniden kurdular.

Çalışmanın tamamı deney fareleri üzerinden yürütüldü. Farelerin, geceleri uyanık (nocturnal) olarak geçiren canlılar olması dışında biyolojik saatleri insanlarınkine benzer olduğu biliniyor.

Araştırmacılar, bu çalışmada yeni bir teknik sayılan ve günümüz sinirbilimleri çalışmalarında yaygınca kullanılan optogenetik yöntemlerini kullandılar. Optogenetik tekniğinde ışığa duyarlı proteinleri genetik yöntemler ile hedeflenen sinir hücrelerinin yüzeyinde üretebiliyorsunuz. Bu sayede dışardan bu bölgeye belli dalga boylarındaki ışıkları uygulayarak sinirleri aktif veya pasif hale getirebiliyorsunuz.

Yayının baş araştırmacısı olan doktora öğrencisi Jeff Jones, bu sayede ilk kez biyolojik saatlerden sorumlu nöronları kontrol altına aldıklarını belirtiyor.

Projede genetik mühendisliği ile oluşturulmuş iki grup fare kullanıldı. Birinci grupta ışık uyarısı ile sinirlerin aktif olmasını sağlayan ışığa duyarlı proteinleri sinir hücrelerininin yüzeyinde üreten farelerden oluşurken, diğer grupta ise tam tersi ışık uyarısı ile sinirlerin aktivitelerini engelleyen ışığa duyarlı proteinler bu hücrelerin yüzeyinde üretildi.

Araştıma ekibinden Dr. Tackenberg bu çalışmanın insanlar üzerinde de uygulanması için erken olduğunu belirtirken, Fakat optogenetik tekniği üzerinde son zamanlarda yapılan çalışmaların sayısındaki artışlar yakın bir gelecekte en azından bu tekniği terapi yöntemlerinde kullanılacağını düşünüyor. Ayrıca, kendisi halen bu buluşlarının dönemsel hastalıklar üzerinde olan etkisini fare modelleri üzerinde araştırıyor.

Dr. McMahon ise beynin SCN bölgesindeki nöronların biyolojik saatlerin ayarlanmasında anahtar aktörler olduğunu ve biyolojik saatimizin nasıl düzenlendiğini anlamanın mükemmel bir başlangıcı olduğunu ve bu konu ile ilgili alınacak daha çok yol olduğunu belirtiyor.

Referanslar:

1. Jeff R Jones, Michael C Tackenberg & Douglas G McMahon “Manipulating circadian clock neuron firing rate resets molecular circadian rhythms and behavior” Nature Neuroscience (2015) doi:10.1038/nn.3937
2. news.vanderbilt.edu