Manyetik Proteinler ile Beyni Kontrol Etmek

Manyetik Proteinler ile Beyni Kontrol Etmek

TMS! Uzun hali transkranyel manyetik uyarım (stimulation). TMS tekniği ile bir bobinden elektrik geçirilerek manyetik alan üretiliyor ve beynin istenen bölgesine bu manyetik dalgalar gönderilerek nöronların elektriksel faaliyeti kontrol ediliyor. Bu teknik sayesinde öğrenme hızı artırılabiliyor, felçli hastalar tedavi edilebiliyor. Bir de bunun mikro halini düşünün, sürekli beyninizin içinde manyetik dalgalar üreten manyetik proteinler olsa ve bunlar nöronların davranışını değiştirse nasıl olurdu?

Ülkemiz cinsel istismar, siyasi kavgalar, yalan haberlerle dolup taşarken bilim dünyasında gelişmeler son hızla devam ediyor. Genetik mühendisliği artık manyetik özelliklere sahip proteinleri bir mıknatıs gibi kullanarak sinir sistemini ve dolayısıyla beyni kontrol etmeye olanak tanıyor. Bilim insanları bu proteinler yardımıyla zebra balığı ve farelerin davranışlarını kontrol edebildiler.

Optogenetik

Beyni kontrol etmek için sürekli yeni yöntemler arayan araştırmacılar son 10 yılda optogenetik üzerinde çok yoğunlaştılar. Optogenetik önceden nöronlara ışığa hassas proteinleri sentezlettirip, daha sonra bu proteinler vasıtasıyla nöronlara lazer ışığı tutularak onların davranışını kontrol etmeyi sağlayan bir yöntem. Nöronların davranışlarını kontrol etmede optogenetik gerçekten çığır açan bir buluş ama lazer ışığı kafatasının içinden geçemez. Optogenetik ile beyne müdahale edebilmek ve lazer ışığını nöronlara ulaştırmak için cerrahi müdahale gerekiyor.

Amerika’da Virginia Üniversitesi’nde çalışan sinirbilimci Ali Güler ve ekibi manyetik proteinler ile çalışan Magneto adını verdikleri genetik bir yapı geliştirdiler. Magneto nöronlara nakledilip onları manyetik alanlara karşı duyarlı hale getiriyor. Nasıl ki optogenetikte nöronlar ışığa duyarlı hale getiriliyorsa Magneto ile manyetik alana yanıt verecek şekilde değiştiriliyorlar. Dünyanın en saygın dergilerinden biri olan Nature Neuroscience‘da yayınlanan bu araştırma genetik mühendisliği kullanılarak sinir sisteminin manyetik kontrolünün sağlandığı ilk çalışmadır.

Araştırmacılar nöronlara kalsiyum girişinde rol alan TRPV4 protein üzerinde çalıştılar. Kalsiyum iyonları nöronlarda aksiyon potansiyel oluşumu için gereklidir. Literatürde yer alan bilgilere göre TRPV4 proteini basınca karşı duyarlıydı. Güler ve ekibi faredeki TRPV4 geni ile insanda demir depolamaktan sorumlu ferritin proteinini kodlayan ferritin genini birleştirdiler. Ferritinin demir depolama ve TRPV4’ün kalsiyumu içeri alma özelliği sayesinde manyetik alanın etkisi nöronlarda kalsiyum girişine neden olabiliyor ve nöronların sinyal üretmesini sağlayabiliyordu.

Manyetik Proteinler

Araştırma ekibi bir zebra balığının omuriliğindeki duyu nöronlarına Magneto’yu nakletti. Zebra balıkları çok güçlü manyetik alanın olduğu yere konulduğunda balıklarda kaçma davranışı gözlendi ve Magneto nakledilmemiş zebra balıklarına göre çok daha uzak yerlere kaçtılar. Zebra balıklarında yapılan deneyler Magneto’lu hayvanların hissettiği, yaptığı, belki düşündüğü her ne olursa olsun uzaktan kontrol edilebileceğini gösteriyor.

Araştırmacılar ayrıca farelerde optogenetik yöntemiyle müdahale edilmesi zor bir beyin bölgesi olan bazal ganglianın striyatum alanı üzerinde de çalıştılar. Striyatum beyinde haz ve ödül duygusunun oluşumunda çok önemli görev alıyor. Yapılan deneylerde Magneto’lu farelerin bulundukları kafeslerde manyetik noktalara gitmeyi manyetik olmayanlara göre çok daha fazla tercih ettikleri görüldü. Ali Güler farelerde yiyecek ve uyuşturucunun tetiklediği haz duygusunu Magneto ile değiştirebildiklerini belirtiyor.

Beyin Devreleri Üzerinde Oynama Yapılabilir

İlerleyen zamanlarda Magneto ve optogenetik yöntemleri birlikte veya ayrı ayrı kullanılarak çok sayıda beyin devresi üzerinde aynı anda oynama yapılabilir. Aslında magnetogenetik ile nörolojik rahatsızlıklar bile tedavi edilebilir. Gen terapisi ile yardımcı genler nöronlara aktarılabilir ve mıktanıslarla belirli nöral devrelerin işlevi değiştirilebilir. Eğer uyuşturucunun etkilediği beyin bölgesinin faaliyeti Magneto ile manipüle edilebiliyorsa belki uyuşturucu bağımlılığı için de bu yöntem bir umut kaynağı olabilir. Araştırmacılar bu ve benzeri yöntemlerle beyni kontrol etmek konusunda büyük bir adım attılar.

Hazırlayan: Çağlayan Taybaş

Kaynaklar

https://www.insidescience.org/content/magneto-protein-could-help-magnets-control-brain-circuitry/3746

https://gizmodo.com/scientists-identify-protein-that-could-let-birds-see-ma-1824290514

Manyetik Proteinler ile Beyni Kontrol Etmek
Yazıyı beğendiyseniz 5 yıldız verebilir misiniz?

Çağlayan Taybaş

İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Moleküler Biyoloji ve Genetik mezunuyum. Şu an Roche'a bağlı olarak klinik araştırma koordinatörü olarak çalışıyorum. Ayrıca İstanbul Üniversitesi'nde ekonomi (açık öğretim) okuyorum. Lisans hayatım boyunca laboratuvarın yanında bilim yazarlığı, programlama, ney ve satranç ile uğraştım. Mezun olduktan sonra askere gitmeden önce sinirbilim.org'u kurdum. Şu an iş hayatım çok yoğun olduğu için eskisi gibi yazamıyorum. Yine iyi idare ettiğimizi düşünüyorum. Bana herhangi bir soru sormak isteyen varsa c.taybas@gmail.com'a mail atabilirler.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.