Yaşam Hikayemiz Hücrelerimizdeki Mutasyonlarla Yazılıyor!
Edanur Gürbüz- Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Tıp Fakültesi
Embriyolojik gelişimimizin özellikle ilk 2 ayı süresince hızlı farklılaşma ve büyüme gerçekleşmektedir. Bu süreçte hücrelerimiz ikiye bölünme sırasında küçük bir hata yapar. Tabii yapılan bu hata o kadar küçüktür ki önemsiz sayılabilir. Zaten çok büyük bir hata söz konusu olsaydı şu an var olamazdık. Fakat ilk DNA eşlenmesi hatası yapıldıktan sonra hücrelerimiz bölünürken aynı hatayı devam ettirirler. Bu küçük hatanın hayatımız üzerinde fark edilebilir bir etkisi yoktur fakat bu hata, vücudumuzun geri kalanının kaderini oldukça etkiler. Bedenlerimizin çoğu zararsız, ama potansiyel olarak açıklayıcı, binlerce küçük hatayla dolu olduğu ortaya çıkmıştır.
Allen İnsan Beyni Gelişimi Araştırma Merkezi’nde yeni bir çalışma yapılmış ve bu çalışma geçen ay Journal Science’da yayınlanmıştır. Bu çalışmaya göre yaşam hikayemiz*, bu küçük hatalar yani mutasyonlar sayesinde yazılıyor. Bu merkezin yöneticisi Dr., Ph.D. Christopher Walsh ve Harvard Tıp Okulu’ndaki ve Boston Çocuk Hastanesi’ndeki diğer araştırmacılar, insan gelişiminin ilk safhalarındaki mutasyonları çözebilmek için embriyonun 8 hatta 2 hücreli dönemlerini incelemişler.
Resim-1: Döllenme sonrasında oluşan zigotun gelişim aşamaları (Araştırmacılar 2 hücreli döneme kadar inceleme yapmışlar.)
Burada kastedilen küçük hatalar için ‘somatik mutasyon’ denebilir. Somatik mutasyonlar, vücut hücrelerinde meydana gelen mutasyonlardır (‘soma’ Antik Yunanca ‘da ‘vücut’ anlamına gelmektedir). Somatik mutasyonlar sadece bireyi etkilerken üreme hücreleri olan yumurta ya da spermde meydana gelen mutasyonlar ise gelecek kuşaklara da aktarılabilir. Genetik hastaların kuşaktan kuşağa aktarılmasının sebebi de bu üreme hücrelerinde gerçekleşen mutasyonlardır.
Çoğu somatik mutasyonun birey üzerinde belirgin, ani etkileri olmamasına rağmen hücreden hücreye farklılıklar, tüm yaşam boyunca kademeli olarak artar. Bazı araştırmacılar bu kademeli artışın ve birikimin, yaşlanmanın arkasındaki itici güç olduklarını ve uygun koşullar altında kanseri tetikleyebileceklerini düşünüyorlar. Toplamdaki sonuç ne olursa olsun, bu mutasyonların çok sayıda olması, insanların yalnızca bir genoma sahip olmadığı anlamına gelir. Yani her birimiz farklı genomlardan oluşan karmaşık bir parçayız.
Walsh’ın çalışması da bu karmaşıklığın üzerinde durur. Bu çalışma, başlangıçta beyin hastalığına odaklanmış olsa da – bazı epilepsi biçimleri nöronlardaki somatik mutasyonlarla bağlantılıdır – kısa süre sonra bu mutasyonların aynı zamanda geçmişimizin kodlanmış hikayeleri olarak hizmet ettiği fark edildi. Aynı zamanda Boston Çocuk Hastanesi ve Harvard Tıp Fakültesi’nde nörolog ve genetikçi olan Walsh, yaptıkları epilepsi çalışması sırasında mutasyonların her yerde meydana geldiğini ve bu mutasyonların tüm insan vücudunun, tüm hücre soyunun kalıcı bir haritasını temsil ettiğini belirtti.
Hücresel Biyografilerimiz
Araştırmacılar bu ayrıntılı haritayı çizmek için, ölen ve bedenlerini bilime bağışlayan 70’den fazla insanın binlerce farklı hücresinden DNA dizilerinin tamamını yakaladılar. Hücrelerin çoğu beyin hücreleriydi ancak aynı zamanda bir donörden karaciğer, kalp ve dalak hücrelerini de incelediler. Harvard biyoinformatik araştırmacısı Ph.D. Peter Park liderliğindeki bir hesaplamalı biyolog ekibi, bu binlerce farklı DNA dizisini anlamlandırmak için makine öğrenimini kullandı.
Araştırmacılar, bağışçıların hücrelerinden gelen yaklaşık 500 farklı somatik mutasyonu kullanarak, yaşam hikayelerini geriye doğru inşa edebildiler. Walsh, bu mutasyonların vücutta daha fazla sayıda bulunması nedeniyle, gelişimin çok erken dönemlerinde ortaya çıkan mutasyonlara baktıklarını söyledi. Çalışmanın sonraki aşamalarında, bir kişinin gelişimsel geçmişinin sonraki aşamalarını temsil eden daha nadir mutasyonları bulmak için tekniklerini iyileştirmeyi planladıklarını da ifade etti.
Araştırmacılar zigotun 2 hücreli olduğu zamanda oluşan mutasyonlara baktılar ve her bir hücredeki mutasyonun, gelecekteki vücudumuza eşit miktarda katkı yapmadığını buldular. Daha açıklayıcı olması açısından bu hücrelerden birine A hücresi diğerine ise B hücresi diyelim. Normalde A hücresinden de B hücresinden de %50’şer bir katkı olması beklenirdi. Şu zamana kadar laboratuvarlarda kullanılan sinek ve solucan gibi canlılarda hep bu şekilde bir katkı söz konusuydu. Fakat bizim hücrelerimiz incelendiğinde A hücresinin %70 katkı yaparken B hücresinin %30 katkı yapabileceği ortaya çıktı. Yani A ve B hücrelerinin yaptığı katkı miktarları eşit değildir ve rastgeledir.
Ekip ayrıca hücre soylarının vücutta karıştığını ve birbirinin içine geçtiğini buldu. İnceledikleri her organda ilk sekiz hücremizin soyundan gelenlerin birbirine karıştığını gördüler. Walsh, bunun organlarımızı potansiyel olarak zararlı DNA hatalarından etkilenmekten koruyan evrimsel bir adaptasyon olabileceğini düşünüyor. Örneğin, ilk sekiz hücremizden biri çalışan kalp hücrelerine gelişemeyecek şekilde mutasyona uğrarsa, bunu yapabilen başka yedi hücre soyu vardır. Böylece kalp gelişimimiz, büyük mutasyonlardan korunmuş olur. Tabii bu gelişim özellikleri tüm hayvanlarda ortak değildir. Walsh’e göre bu bulgular, kendi biyolojimiz hakkında daha fazla ve doğru bilgi alabilmek için direkt insan hücreleri ile çalışmanın oldukça önemli olduğunu gösteriyor.
Walsh, ”Bir tabaktaki hücreleri veya diğer hayvanları inceleyerek insan gelişim biyolojisinin keşfedilmemiş yönlerini ortaya çıkarıyoruz. Fakat bu alanda gerçek insan formunun kendisini incelemekten daha iyi bir şey olamaz” dedi.
Notlar:
*burada ‘hikaye’den kastedilen şey ‘geçmiş’tir.
**Ph.D’nin Türkçe’de tam karşılığını bulamadığım için ismin başına direkt, bir unvan olarak belirttim.
Kaynaklar:
Rachel Tompa, Ph.D., Allen Enstitüsü yazarı (13 Nisan 2021); Your life history is written in your cells’ mutations 24 Nisan 2021 tarihinde https://alleninstitute.org/what-we-do/frontiers-group/news-press/articles/your-life-history-written-your-cells-mutations#:~:text=Our%20life’s%20history%20is%20written,thanks%20to%20those%20tiny%20mutations.&text=These%20DNA%20mistakes%20are%20also,ancient%20Greek%20word%20for%20body) adresinden erişildi.
Resim-1: 28 Nisan 2021 tarihinde https://www.dreamstime.com/stock-illustration-development-human-embryo-early-embryonic-vector-diagram-image43948520 adresinden erişilmiştir.
Resim-2: 28 Nisan 2021 tarihinde https://www.thinglink.com/scene/767102941189373953 adresinden erişilmiştir.
