Araştırmacılar, hayvan yaşamından daha eski bir geni kullanarak yetişkin bir fareye dönüşebilen fare kök hücreleri oluşturarak devrim niteliğinde bir keşif yaptılar. Bu başarı, koanoflagellat adı verilen küçük tek hücreli bir organizmanın genetik araçlarını kullanıyor.
Bu organizmalar hayvanların uzak akrabalarıdır ve hayvanlar Dünya’da ortaya çıkmadan çok önce var olan ortak bir atayı paylaşmaktadırlar. Keşif, hayvanların ve bu antik mikroorganizmaların ortak tarihine dair yeni bilgiler sunuyor.
Londra Queen Mary Üniversitesi’nden Dr Alex de Mendoza, araştırmayı Hong Kong Üniversitesi’nden bilim adamlarıyla birlikte yönetti. Tam bir fare oluşturabilecek kök hücreler oluşturmak için koanoflagellat genini kullandılar.
Hayvanların yaşayan en yakın akrabaları olan choanoflagellatlar, memelilerde bulunan genlere benzer genler taşır. Sox ve POU adı verilen bu genler, kök hücrelerin herhangi bir hücre tipine dönüşmesi için gereklidir.
Bilim insanları daha önce bu genlerin yalnızca hayvanlarda var olduğunu düşünüyordu. Bu keşif bu anlayışı değiştiriyor ve bu genlerin köklerinin evrimsel tarihte çok daha geriye gittiğini ortaya koyuyor.
De Mendoza, “Tek hücreli ebeveynlerimizden türetilen moleküler araçları kullanarak başarılı bir şekilde fare yaratarak, neredeyse bir milyar yıllık evrim boyunca olağanüstü işlevsel sürekliliğe tanık oluyoruz” dedi.
Mendoza şunları ekledi: “Çalışma, kök hücre oluşumunda rol oynayan anahtar genlerin, kök hücrelerin kendisinden çok önce ortaya çıkmış olabileceğini ve belki de bugün gördüğümüz çok hücreli yaşamın yolunu açmaya yardımcı olabileceğini ima ediyor.”
Tek hücreli genlerden kimerik farelere
2012 yılında Nobel ödüllü Shinya Yamanaka’nın keşfi, Sox2 ve Oct4 dahil olmak üzere dört anahtar genin aktive edilmesiyle özel hücrelerin kök hücrelere dönüştürülebileceğini gösterdi. Bu temel üzerine inşa edilen araştırmacılar artık sınırları zorladı.
De Mendoza liderliğindeki ve Hong Kong Üniversitesi’nden Dr. Ralf Jauch’un laboratuvarıyla işbirliği içinde yürütülen bir çalışmada ekip, fare hücrelerindeki Sox2 genini, tek hücreli bir organizma olan koanoflagellatlardan alınan bir genle değiştirdi. Bu, hücreleri kök hücre benzeri bir duruma yeniden programladı.
Fare Sox2 genini koanoflagellat muadili ile değiştirerek, bilim adamları kimerik fareler yarattılar ve bu eski genin hayvan gelişimindeki işlevselliğini doğruladılar. https://t.co/YXIOwWDO1W
– Philippe Neil Chuppa (@philchuppa) 18 Kasım 2024
İşlevlerini test etmek için yeniden programlanan hücreler, gelişmekte olan bir fare embriyosuna enjekte edildi. Kimerik fare olarak bilinen ortaya çıkan fare, hem donör embriyosundan hem de laboratuvarda modifiye edilmiş kök hücrelerden gelen özelliklere sahipti.
Siyah kürk yamaları ve koyu gözler gibi fiziksel özellikler, bu eski genlerin hayvanın gelişimine entegre olabileceğini doğruladı ve bunların önemini kanıtladı.
Çalışma ayrıca Sox ve POU proteinlerinin kökenlerini de araştırdı. DNA’ya bağlanan ve diğer genleri düzenleyen bu proteinler muhtemelen tek hücreli organizmalar tarafından temel hücresel görevler için kullanılıyordu.
Dr. de Mendoza, koanoflagellatların kök hücreleri olmamasına rağmen bu genlere sahip olduklarını açıkladı. Zamanla, çok hücreli hayvanlar bu eski araçları karmaşık vücutlar inşa etmek ve kök hücreler oluşturmak için uyarlamış olabilir.
