Ispanak Hücreleriyle Göz Tedavisi: Farelerde Fotosentez Dönemi

Hızlı Erişim / İçindekiler

• Doğanın Ortaklığından İlham Alan Yeni Bir Tedavi Yaklaşımı
• LEAF Teknolojisi: Ispanak Yaprağından Göz Damlasına Uzanan Yol
• Işığın Yeni Görevi: Görmenin Ötesinde Hücresel Onarım

Bitkilerin güneş ışığını enerjiye dönüştürmek için kullandığı fotosentez mekanizması, tıp dünyasının sıra dışı bir mühendislik hamlesiyle memeli canlıların tedavisinde rol almaya başladı. Singapur Ulusal Üniversitesi bünyesinde çalışan araştırmacılar, ıspanak yapraklarından elde ettikleri hücresel bileşenleri özel bir göz damlasına dönüştürerek farelerin gözlerinde fotosentezin ilk aşamalarını canlandırmayı başardı. Saygın bilim dergisi Cell'de yayımlanan bu deneysel çalışma, günümüzde milyonlarca insanın yaşam kalitesini düşüren kuru göz hastalığına karşı bitkisel fabrikaları tıbbın hizmetine sunuyor. Üstelik bu tedavi yöntemi uygulanırken deneklerin göz renginde herhangi bir değişim meydana gelmiyor; yani Hulk benzeri yeşil gözlerle karşılaşılmıyor.

Doğanın Ortaklığından İlham Alan Yeni Bir Tedavi Yaklaşımı

Yeryüzündeki bitki toplulukları, yaşam döngülerini sürdürebilmek adına kloroplast adı verilen organeller vasıtasıyla glikoz üretir. Hayvanlar aleminde bu yetenek biyolojik olarak mevcut olmasa da bazı deniz salyangozu türleri, yedikleri alglerin kloroplastlarını vücutlarına entegre ederek güneş enerjisinden dolaylı yoldan yararlanabiliyor. Buradan yola çıkan biyoloji haberleri ve genetik mühendisliği çalışmaları, benzer bir hücresel ortaklığın memeli dokularında da kurulup kurulamayacağı sorusuna odaklandı. Kuru göz sendromu, gözün nem dengesini bozarak korneada iltihaplanmaya, oksidan maddelerin birikmesine ve neticede görme kayıplarına yol açan karmaşık bir sağlık sorunudur. Mevcut ilaçlar semptomları baskılamakta yetersiz kalabildiğinden, bilim insanları çözümü doğanın milyonlarca yıldır optimize ettiği bu fotosentetik makinelerde aradı.

Göz yapısı, evrimsel olarak ışığı sürekli içeri alan ve onunla çalışan bir organ olduğundan bu fütüristik tedavi için en ideal alanı oluşturuyor. Göz damlası formundaki bu yeni sıvı, gözün maruz kaldığı ortam ışığını kullanarak kendi kendini aktif hale getiren akıllı bir solüsyon işlevi görüyor. Laboratuvarda kuru göz hastalığı modellemesi uygulanan fareler üzerinde yapılan deneylerde, bitkisel materyallerin doku hasarını durdurmada son derece kararlı adımlar attığı gözlemlendi. Bu durum, tıp literatüründe sentetik moleküllere bağımlı kalmadan, biyotasarım ilkeleriyle canlı dokuları iyileştirmenin önünü açıyor.

LEAF Teknolojisi: Ispanak Yaprağından Göz Damlasına Uzanan Yol

Kimya mühendisleri, bu özel formülü geliştirebilmek için taze ıspanak yapraklarındaki kloroplastların içinde yer alan ve klorofil barındıran "tilakoit grana" yapılarını tek tek ayırdı. Bu bölümler, fotosentezin ışığa bağımlı olan ilk ve en kritik tepkimelerinin gerçekleştiği mikro odacıklardır. Ekip, bu mikroskobik üniteleri hücrelerin kolayca kabul edebileceği nano paketlerin içerisine hapsetti. Ortaya çıkan bu yeni biyolojik sisteme "ışık reaksiyonuyla zenginleştirilmiş tilakoit NADPH fabrikası" yani kısaca LEAF adı verildi.

Solüsyon göze damlatıldığı an, nano paketler kornea hücreleriyle etkileşime giriyor. Fotosentezin normal döngüsü esnasında ara ürün olarak NADPH denilen hayati bir kimyasal sentezlenir. Bu kimyasal, biyolojideki en güçlü antioksidanlardan biridir. LEAF sistemi, gözün aldığı doğal ışık yardımıyla kornea yüzeyinde kesintisiz bir NADPH üretimi başlattı. Bu üretim sayesinde, farelerin göz dokusunda biriken ve yangıyı tetikleyen zararlı serbest radikaller hızla yok edildi. Beş günlük düzenli tedavinin ardından, ıspanak özlü damlayı alan deneklerin gözündeki gözyaşı üretim miktarı belirgin şekilde arttı ve kornea yüzeyindeki mikro yaralar hızla kapandı. Alınan sonuçlar, eczanelerde satılan mevcut pahalı ve sentetik muadilleriyle tamamen aynı başarı oranına ulaştı.

Işığın Yeni Görevi: Görmenin Ötesinde Hücresel Onarım

Bu çalışmanın tıp tarihindeki asıl kırılma noktası, ışığın gözdeki geleneksel rolünü tamamen baştan tanımlamasıdır. Şimdiye dek ışık, göz için sadece beyne sinyaller gönderen duyusal bir veri akışından ibaretti. Bu yeni teknolojiyle beraber ışık, artık gözün kendi yerel metabolizmasını destekleyen, doku onarımını bizzat finanse eden bir enerji kaynağı haline dönüştü. Çoğu insanın aklına gelen "Gözümüz yeşile mi dönecek?" sorusunun yanıtı ise olumsuzdur. Formülasyondaki klorofil konsantrasyonu o kadar hassas ve düşük tutuluyor ki damla dışarıdan bakıldığında tamamen şeffaf görünüyor. Doğanın milyarlarca yıllık optimizasyonu sayesinde, çok küçük bir LEAF hacmi bile hedeflenen antioksidan etkisini yaratmaya yetiyor.

Söz konusu damlalar henüz eczane raflarına çıkmaya ya da insanlarda kullanılmaya hazır değil. Kitlesel üretime geçilmeden önce uzun vadeli biyouyumluluk testlerinin, toksisite raporlarının ve yan etki analizlerinin tamamlanması şart. Singapur merkezli araştırma ekibi, insanlar üzerindeki ilk güvenlilik odaklı klinik denemeleri başlatmak üzere resmi prosedürleri yürütüyor. Eğer proje otoritelerden onay almayı başarırsa, gelecekte kuru göz hastaları sadece gün içinde normal hayatlarına devam ederek, yani çevrelerindeki doğal ışığı arkalarına alarak hastalıklarını zahmetsizce tedavi edebilecek.

Kaynak: livescience.com Scientists got mouse eyes to perform photosynthesis — and no, they didn't turn green

BilimBox Yorumu: Tıp dünyası uzun zamandır dışarıdan verilen kimyasal moleküllerle vücuttaki yangıları söndürmeye çalışıyor. Fakat bu sentetik ilaçların karaciğere yük bindirmesi, bir yeri yaparken diğer yeri yıkması her zaman ciddi birer handikaptı. Ispanak yaprağındaki kloroplastları alıp gözün içine bir antioksidan fabrikası gibi kurmak, kelimenin tam anlamıyla dâhice bir biyomimikri örneğidir. Burada bizi heyecanlandırması gereken asıl unsur, sadece kuru göz hastalığının iyileşmesi değil; insan vücudunun ışık yardımıyla kendi ilacını kendi hücresinde üretebildiği yeni bir tedavi ekolünün doğuşudur. Nitekim aynı ekibin daha önce diz eklemlerindeki kireçlenme ve artrit iltihaplarını da benzer bir fotosentetik sistemle çözmeye çalışması, bu teknolojinin platform bir yaklaşım olduğunu kanıtlıyor. Gelecekte, vücudumuzun ışık alan diğer bölgelerinde, hatta belki de mikro lazer fiberleriyle içeriden aydınlatılacak iç organlarda bile bu tarz hücresel fabrikaları görebiliriz. Bitkisel biyoloji ile memeli fizyolojisinin bu denli pürüzsüz bir şekilde evlendirilmesi, geleceğin tıp teknolojilerinde sentetik moleküllerden ziyade doğanın kendi organellerini ödünç alacağımızın en net işaretidir.