Her Embriyonun DNA’sında Kadim Bir Savaş Oynanıyor

Yeni makale, eski retrovirüslerin erken embriyonik gelişimde oynadıkları rolü – nasıl zarar verdiklerini ve nasıl yardımcı olduklarını – daha iyi anlamak için Almanya, İspanya ve Birleşik Krallık’taki araştırmacıları içeren muazzam hesaplama analizlerinin sonucudur. Singh’in Berlin’deki Max Delbrück Merkezi’nde doktora öğrencisiyken, döllenmeden implantasyona kadar her bir embriyonik kök hücrenin izini sürmek için 11 çalışmadan veri kümeleri topladığında yaptığı çalışmadan doğdu.

Hücreleri, gen ifadelerinin benzerliğine göre gruplandıran bir analiz yürüttü. Çoğu, büyüyen embriyo içindeki kaderlerini belirleyen genetik belirteçlere göre kümelendi – örneğin, deri ve beyin hücrelerinin öncüsü olan ektodermin veya solunum ve sindirim dokularına dönüşen endodermin bir parçası olup olmayacakları.

Ancak bir küme herhangi bir gelecek için işaretlenmiş gibi görünmüyordu. Bunun yerine, DNA hasarının imzalarına ve vücudun stresli veya hasarlı hücreleri itlaf etmek için kullandığı kontrollü bir mekanizma olan apoptozun öncülerine sahiptiler. Singh’in şüphelendiği bu hasar, LINE-1’in arama kartıydı. Singh’in ekibi, bu hasarlı hücrelere, ölüm nedenlerine bir selam olarak “REjects” adını verdi: RE, büyüyen embriyodan “reddedilen” LINE-1 gibi “retroelementler” için.

Singh’in ekibi, embriyonun döllenmeden sonraki beşinci gününde, kendi kendini yok eden REject’lerin, korumak için kendilerini feda edecekleri sağlıklı hücrelerin yanında hala var olduğunu buldu. Ancak hayatta kalan hücreler, Reddedenlerin yapmadığı bir şeyi ifade eder: HERVH. Başka bir eski istilacı olmasına rağmen, HERVH aslında bastırır LINE-1, pluripotent hücreleri zarardan korur ve bölünmeye devam edebilmelerini sağlar. Singh, “Bu bir tür romantik ilişki” diyor. “Bu retrovirüsler sistemi öldürmek için istila etmişti ve şimdi sistemi diğer retrovirüslere karşı korumak için çalışıyorlar.”

Beş günlük embriyo, yakında plasenta olacak bir dış hücre tabakası ile çevrilidir. LINE-1 bu hücrelerde de aktiftir, ancak REject’lerin aksine ölmezler. Singh, plasenta tüm bir ömür yerine yalnızca dokuz ay boyunca etrafta kaldığından, hücrelerinin DNA hasarının önemli olmasına yetecek kadar uzun süre dayanmadığından şüpheleniyor.

Ware, bu bulguların “olağanüstü” olduğunu söylüyor. Ancak bir laboratuvar çalışmasına dayanarak rahimdeki embriyonik gelişim hakkında güçlü sonuçlar çıkarmak zordur. Cedric Feschotte, LINE-1 ve HERVH ifadesi karşılıklı olarak birbirini dışlıyor gibi görünse de – REject’ler HERVH’yi değil LINE-1’i ifade etti ve hayatta kalan hücreler için tersi – bu araştırmacıların HERVH’nin LINE-1’i kontrol ettiğine dair doğrudan kanıt bulmalarının hiçbir yolu yoktu, diyor moleküler biyoloji ve Cornell Üniversitesi’nde bu çalışmaya dahil olmayan genetik profesörü. Ware, REject’lerin sadece çöp mü yoksa gelişmekte olan embriyoda kısa da olsa işlevsel bir role mi hizmet edip etmediklerinin de bilinmediğini ekliyor.

Embriyonik kök hücre araştırmasını yapmak da zordur çünkü etik açıdan sıkıntılıdır. Pek çok bölge buna izin vermiyor ve izin verenlerde araştırmacılar, başarılı bir IVF döngüsü geçirdikten sonra ebeveynler tarafından bağışlanan, kabaca beş günlükken dondurulan artık embriyolara güveniyor. Feschotte, bu embriyolar ebeveynin vücudunun dışında gözlemlendiğinden, araştırmacıların “bazı sonuçların in vitro kültür ürünü olduğunu tamamen göz ardı edemediğini” söylüyor.

Feschotte, sentetik embriyoların, yani sperm ve yumurtalardan ziyade kök hücrelerden türetilen üç boyutlu hücre toplarının kullanıma sunulmasıyla birlikte, bilim adamlarının bu uzun süredir devam eden soruların bazılarına yanıt verebileceğini düşünüyor.

Singh, erken embriyodaki REject hücrelerinden pluripotent hücreleri seçme yeteneğinin, hastalıkların laboratuvar modellerini oluşturmak için farklı vücut dokuları türlerini büyütebilmesi gereken rejeneratif tıp üzerine çalışan araştırmacılar için vazgeçilmez olacağını söylüyor. Embriyonik hücre hasarının potansiyel nedenlerini belirlemek, erken gebelik anlayışımızı da genişletir. Feschotte, belki bir gün doğurganlık kliniklerinde büyüyen embriyolardaki LINE-1 ekspresyon seviyelerinin izlenmesinin implantasyon aşamasındaki çok erken kayıpları açıklamaya yardımcı olabileceğini söylüyor.

Ama her şeyden çok, bu bulgular genomun sadece bir kullanım kılavuzu değil, bütün bir ekosistem olduğunu gösteriyor. Feschotte, “Av ve avcılar arasında etkileşimler var” diyor. “Bütün bu gerçekten karmaşık biyolojik etkileşimler, hepsi genomda oluyor.”