g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Embriyonik gelişimin zaman çizelgesinde cevabı buldu!

Renee Reho Pera, embriyonik gelişim süresinin sağlık ve hastalık üzerindeki etkilerini onlarca yıldır araştırıyor. Bu yılın Temmuz ayında, kök hücre biyoloğu Renee Reho Pera, Society for Developmental Biology'nin yıllık toplantısında yaptığı açılış konuşmasında yüzlerce bilim insanına sordu: Bir insanı oluşturmak için sperm ve yumurtanın kombinasyonundan daha çekici olan başka ne var biliyor musunuz? ? On yıllarca süren araştırmalardan sonra, germ hücrelerinin geninden ve diğer bilgilerinden sorumlu olarak, germ hücrelerinin iyi planlanmış moleküler dengesini üretir ve embriyo sağlığının faktörlerini tahmin eder - yaşam bilimine olan hayranlığı sadece artar, bana büyük patlamayı hatırlatıyor Pek çok koşul doğru olmalı, her sorunun bir cevabı var, ama bir adım geri çekil ve sor, bunlar nasıl oldu? Bu biraz şaşırtıcı, gerçekten bilmiyoruz.

Bokeyuan-Bilimin Popülerleştirilmesi: Büyük resmi netleştirme çabalarında ortak bir tema ortaya çıktı: Gelişimin ilk aşamalarındaki embriyolar gibi görünüşte basit olan bazı şeylerin sağlık ve hastalık üzerinde büyük bir etkisi olabilir ve hatta Bu aynı zamanda çocuk doğduktan on yıllar sonra da geçerlidir. Son zamanlarda, çalışma kapsamını genişletmek için bu içgörüyü kullanmak, örneğin embriyonik hücreler, Parkinson hastalığı gibi nörolojik hastalıkların etiyolojisi üzerine araştırmalara katkıda bulunabilir. Ama bugün, Pella tamamen farklı bir meydan okumaya daha fazla zaman ayırıyor: Bilim halka getirilebilir mi? Bunu yapmak için, hikayeler anlatmamız gerektiğini söyledi - bilim adamlarının kendileri ve çalışmaları hakkında hikayeler, onları savunmasız ve fark edilmelerini kolaylaştıran hikayeler. Pella, bilimsel yolculuğunu hiçbir zaman önceden tahmin etmediğini, Wisconsin'de küçük bir kasabada fakir bir ailede büyüdüğünü, ailede altı çocuğun en küçüğü ve dört yıllık okulu tamamlayan ilk çocuk olduğunu söyledi.

Kök hücre biyoloğu Renee Reho Pera, Montana Eyalet Üniversitesi'nde çalışıyor ve aynı zamanda araştırma ve ekonomik kalkınmadan sorumlu başkan yardımcısıdır.Kariyerini, erken embriyonik gelişim ile sonraki sağlık arasındaki yakın bağlantıyı ortaya çıkarmaya adamıştır. Bilim adamlarını kendi hikayelerini paylaşmaya teşvik etmeye kararlı. Resim: Quanta Magazine'den Kristine Paulsen

Annesi ailenin yükünü taşıdı ve ona ve kardeşlerine tek başına destek olurken, babası çocukluk döneminde alkolizm ve evsizlikle mücadele ederken, ebeveynleri Pella 20'li yaşlarında öldü. Neredeyse bilinçsiz bir şekilde bilim yoluna girdi, ancak daha sonra embriyonik kök hücreler ve doğurganlık konusunda uzman oldu ve Stanford Üniversitesi'nde İnsan Embriyonik Kök Hücre Araştırma ve Eğitim Merkezi'nin direktörü olarak görev yaptı. Ancak 2013 yılında, bilim eğitimi üzerinde daha büyük bir etkisi olabileceğini hissettiği Montana Eyalet Üniversitesi'nde her şeyden vazgeçmeye ve araştırma ve ekonomik kalkınmadan sorumlu başkan yardımcısı olmaya karar verdi. "Quanta Magazine" geçtiğimiz günlerde Pella ile zaman, hücre kaderi ve sağlık arasındaki bağlantıyı keşfettiği röportajda, retroviral DNA'nın erken gelişimdeki şaşırtıcı rolü hakkında bilim eğitiminin geleceği için umut dolu. Basit olması için görüşme içeriği sıkıştırılmış ve düzenlenmiştir.

1. Wisconsin, Iron River'da büyüdünüz.Sonunda sizi bilim yoluna ne soktu?

Tiehe kasabası Superior Gölü'nün yaklaşık 20 mil güneyinde yer alır ve yaklaşık 1000 kişilik bir nüfusa sahiptir, belki de ben çocukken daha az. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki birçok küçük kasaba gibi, çocuklar da ilkokula ve liseye gidiyor, ancak üniversite veya kariyer söz konusu olduğunda pek istekleri yok. Annem bizi çok seviyor, altı kardeşimizi mutlu etmek için elinden gelenin en iyisini yapmak istiyor, bu yüzden çok meşgul ve hiç kimse benimle üniversite hayatından bahsetmedi.

Liseden mezun olduktan sonra bir Ford bayisinde muhasebeci olarak iş buldum. Birkaç ay çalıştıktan sonra ilk defa ne yapmak istediğimi düşünmeye başladım; sonra maddi yardım aldım ve Wisconsin Üniversitesi İşletme Bölümü'ne kaydoldum. Birinci ve ikinci yılımda sık sık pes etmek istedim çünkü tüm bunların nereye gittiğini gerçekten bilmiyordum. Sonra insan genetiği kursunu seçtiğimde ona aşık oldum ve ondan sonra ciddileşmeye başladım.

2. Sizi embriyonik gelişim ve üremeye odaklanmaya iten nedir?

Kişisel olarak, bu sorularla çok ilgileniyorum çünkü kız kardeşim ve ben yumurtalık kanseri çok erken yaşta, bu yüzden çocuğum yok. Dolayısıyla şu soruyu cevaplamak için hücrelerin kaderini anlamak istiyorum: Yumurta ve spermi bir nesilden diğerine bilgi aktarmalarına izin veren şey nedir ve bu modeller nasıl kurulur? Döllenmeden sonra, bir sonraki hücre bölünmesi neden genellikle 11 saat sürer? İnanılmaz bir şekilde, yumurta ve spermin ne olduğu hakkında pek bir şey bilmiyoruz. Hala sperm ve yumurtanın birleşiminin bir insanı yaratmasına şaşırıyorum, bu çılgınlık, değil mi?

3. Ne kadarını biliyoruz?

Hâlâ tanımlayıcı bir aşamadayız ve döllenme ve embriyo gelişiminin video görüntülerini elde etmek bile modern tarihten geliyor gibi görünüyor. Aynısı moleküler olaylar için de geçerlidir, ancak genetik epigenetik belirteçlerin incelenmesi gibi tanımlama kategorileri artmaktadır. Şimdi tek hücre analiziyle, bu kategorileri gerçekten keşfetmeye başlayabilirsiniz. Deney, hangi genetik programların açık veya kapalı olduğunu ve bu programların ne yaptığını henüz anlamaya başladı. Örneğin, insan ve fare embriyolarındaki bazı temel epigenetik prosedürlerin (histon modifikasyonu ve transkripsiyon aktivasyonu gibi) şaşırtıcı derecede farklı olduğu ortaya çıktı, bu da bana epigenetik faktörlerin türe özgü süreçleri belirlediğini düşündürüyor.

4. Peki, çalışmanız insan üremesinin benzersizliği hakkında size ne söylüyor?

Zaman benzersizdir Araştırmamız, embriyonik gelişim zamanının çok kesin ve insanlara özgü olduğunu gösteriyor.Bu çok makul çünkü rahim gelişim zamanına uyması gerekiyor. Birinci hücre bölünmesi, ikinci hücre bölünmesi ve üçüncü hücre bölünmesinin embriyo sağlığı için ne anlama geldiğini ayrıntılı olarak analiz ettik. Bu zamanlama parametreleri ile kromozom sayısı arasındaki ilişki - çok hızlı ya da çok yavaş ve yanlış kromozom sayısına sahip embriyolar açıkça bununla ilgilidir.

5. Bu zamanlama parametreleri nelerdir ve neden bu kadar önemlidir?

Yumurta ve sperm kaynaştıktan hemen sonra embriyonik saatin nasıl çalıştığını gözlemlemek için görüntüleme ve gen ekspresyon ölçümlerini birleştirerek, neredeyse hiç transkripsiyon yoktur (çünkü embriyo, temel proteinleri yapmak için yumurtadan maternal RNA'yı çıkarır). Üçüncü günde embriyonik genom açıldı ve bu sırada transkripsiyonda büyük dalgalanmalar ortaya çıktı. Ayrıca, hazırlığın ilk üç gününü hangi programın yönlendirdiğini gerçekten bilmek istiyorum. Araştırmamıza göre, epigenetik faktörlerle koordine edilen, kesin olarak zamanlanmış hücre bölünmesi ve maternal gen ekspresyonundan embriyonik gen ekspresyonuna dönüşümdür. Zaman parametresi, embriyonik genler ifade edilmeye başlamadan önce embriyonun hayatta kalması için gerekli olan ilk üç hücre bölünmesiyle ilgilidir.

Pella, insan embriyolarındaki erken hücre bölünmelerinin bir dizi hızlandırılmış videosuna işaret etti.Araştırması, bu erken hücrelerin kaderinin kısmen DNA'larına entegre edilmiş retroviral genlerin ifadesine bağlı olduğunu gösteriyor. Resim: Quanta Magazine'den Kristine Paulsen

Öncelikle embriyodaki ilk hücrenin bel veya yarık oluğunu oluşturması yaklaşık 30 dakika sürmekte olup, bunun bir dereceye kadar kromozom sayısının bir ölçüsü olarak kullanılabileceği bulunmuştur. Zamanlama yanlış olduğunda, embriyonun iki yerine üç çift kromozoma sahip olma olasılığı yüksektir. Diğer kromozomların etrafında bölünme olukları oluşturarak bölünmeye başlayabilir veya hiç bölünmeyebilir. 2 hücreden 3 hücreye bir sonraki hücre bölünmesi 11 saat artı veya eksi 4 saat sürer. İkinci aşamanın zamanı, yumurtanın olgunluğunu yansıtır. Son olarak, dördüncü hücre, üçüncü hücreden kısa bir süre sonra görünmelidir. Bu, ilk iki hücrenin besinlerinin nasıl eşit olarak dağıtıldığını yansıtır: Bir hücre tüm besinleri alırsa, daha hızlı bölünürken diğer hücre geride kalır.

6. Ama gelişme süresi sadece embriyonun hemen hayatta kalması için değil, aynı zamanda sağlık ve hastalık için de önemlidir, değil mi?

Evet, bu bizim en büyük varsayımlarımızdan biridir, çünkü hücre kaderini belirlemede zaman önemli bir rol oynar. Bu fikir belirli bir zaman çizelgesinden başlar.Bir hücre belirli bir aşamaya zamanında ulaşamazsa, hücre kaderi değişir, genellikle organizasyon tarafından bir kenara atılır ve sonra ölür. Örneğin 2016'da Nature Genetics'te yayınlanan bir makalede, çoğu retrovirüs olan ve insan kök hücrelerinde çok erken eksprese edilen yaklaşık 150 yeni gen keşfettik. Daha sonra, bazı retroviral genler kapatıldığında, hücre kaderini değiştirdiği bulundu.

Embriyonik kök hücreler sonunda embriyonik kök hücreler değil fetüsler üretecektir Hücreler yalnızca trofektoderm üretebilir ve trofektoderm, embriyoyu uterusa bağlayan doku oluşturur. Trofoektoderm "kötü" hücrelerden oluşur ve bu hücreler fetüsün bir parçası olmaz. Bu, embriyo gelişimi zamanının hangi hücrelerin embriyonun bir parçası olacağını belirleyebileceği anlamına gelir. Hangi hücrelerin ekstra embriyonik dokunun parçası olduğu, retroviral entegrasyondan miras aldığımız insana özgü dizilere bağlıdır.

7. DNA virüsleri erken gelişimde çok önemli bir rol oynar

Evrim sırasında virüsler vücudumuzda her zaman var olmuş ve bizi sürekli değiştiriyor. Stanford Üniversitesi'nden Joanna Wisoka ve biz, Nature'da başka bir makale yayınladık ve bu viral dizilerin ikincil bir etkiye sahip olduğuna dikkat çekiyoruz: sadece hücre ölümüne değil, aynı zamanda embriyoların viral enfeksiyonlardan kurtulmasına da yardımcı oluyor. Her iki durumda da, geliştirmenin başlarında virüs tabanlı bir temizleme sistemimiz var gibi görünüyor.

8. Hücrelerin germ hücresi olup olmayacağını belirleyen faktörleri de inceliyorsunuz, bunların rolü nedir?

Nature Cell Biology'de bu yılın Nisan ayında yayınlanan bir makalede, ilkel germ hücrelerini oluşturmaya ve ilkel germ hücrelerinin kaderini korumaya yardımcı olan etkileşimli üç protein keşfettik. OCT4 proteini, embriyonik gelişimin ve hücre kaderinin ana düzenleyicilerinden biridir. Ancak her iki hücre de OCT4 eksprese ederse, embriyonik hücrelerin ilkel germ hücreleri oluşturup oluşturmayacağını nasıl anlarsınız? OCT4'ün embriyo üretmek için farklı ortaklarla belirli şekillerde çalışabileceğine inanıyoruz. Bu hücrenin kararıdır, bunu bir dayanak noktası olarak düşünebilirsiniz: kök hücre ortadadır. OCT4 ve diğer proteinler birlikte çalışırsa, bu dayanak germ hattına doğru eğilecektir.

Proteinlerden birinin içeriği yanlışsa, bu hücreler ektoderme dönüşür, embriyonik doku genellikle nöron üretir.Bu denge çok hassastır. Şimdi her bir proteinin embriyo ve germ hücre gelişimindeki gerçek işlevini ve diğer transkripsiyon faktörlerinin nasıl dahil olduğunu analiz etmeye başlıyoruz. Sorunuza geri dönelim, hastalıklar ve gelişim nasıl ilişkilidir: Gelişim sırasında, bu hücrelerin kaderini belirlemek için bir hata oranı olmalıdır.Elde edilen ilk germ hücrelerinin veya nöronların sayısı, onuncu hafta gibi bu eksenin çalışmasına bağlıdır. Fetus, hata oranının sonuçlarını gerçekten bilmiyoruz.

9. Bana bir örnek verebilir misiniz?

Genel olarak, A tipi hücrelerin, B tipi hücreler oluşmadan önce oluşturulması gerekiyorsa, ancak A tipi hücrelerin sayısı çok azsa, bu, B tipi hücrelerin oluşumu ve sayısına bir zincirleme reaksiyona sahip olacaktır. Örneğin, nöronlar gelişmeden önce, bir bazal hücre tabakası olmalıdır. Parkinson hastalığında, dopamin üreten nöronların sayısı yaklaşık 75.000 azaltılır. Bu kaybın iki nedenden dolayı gerçekleştiğini hayal edebilirsiniz: belki başlangıçta sıradan insanlara göre daha az nörona sahip oldukları için veya belirli bir nöron tipini daha hızlı kaybettikleri için. Günlük insanların bazı pestisitlere ve kimyasallara maruz kalması ikincisinin ortaya çıkmasına neden olabilir, ancak Parkinson'un daha az dopamin salgılayan nöronların doğal kalıtımıyla ilişkili olup olmadığını hala bilmiyoruz.

Bu, bir süredir üzerinde çalıştığım bir hipotez: genetik yapı sadece çevresel ipuçları yoluyla hastalıklarla bağlantılı değil, aynı zamanda doğumda belirli sayıda hücre verildiği ve erken gelişim yıllar sonra olanları etkileyebileceği için. Örneğin menopozda da benzer bir fenomen vardır.Bazı durumlarda, kadınlar doğumda daha az oosit yapar ve erken yumurtalık yetmezliği yaşarlar. Nörolojide, özellikle farelerde başka örnekler de var. Ancak insan hastalıklarında rol oynayan kısım derinlemesine incelenmedi, bu yüzden şimdi bunun Parkinson hastalığında olup olmadığını araştırıyoruz.

10. 2013'te Stanford Üniversitesi'nin yönetim kurulundan vazgeçip Montana'da çalışmaya başladınız. Nedenin bir kısmı fen eğitimi alanında daha fazla etki yaratmak istemenizdi. Neden?

Amerikalıların çoğunun bilim veya bilimsel araştırmalarla pek ilgilenmediğini düşünüyorum. Ancak, Stanford Üniversitesi'ndeki öğrenciler arasında durum böyle değil. Amerikalı bilim adamları olarak, karşılaştığımız sorun öğrencileri bilime ikna etmek değil. Montana Eyalet Üniversitesi gibi büyük bir devlet üniversitesinde, öğrencileri ve ebeveynlerini ikna etmeye çalışıyoruz çünkü bilimin önemine mutlaka maruz kalmıyorlar.

Küçük bir kızken annemle oturdum ve insanların aya inişini görmeyi bekledim. Bütün bir haftayı yemek yaparak ve oturup inişi izlemeye hazırlanarak geçirdik. Bilim laboratuvarında her gün aynı harika şeyler oluyor ama kimsenin umurunda değil. Belki de toplumda bilime karşı uyuşmuş durumdayız. Aslında bu çok heyecan verici. Ülke olarak bilime, bilgiye ve bilişe yatırım yaparsak çok şey kazanacağız. Ancak bilimi anlamadıkları için halkı suçlamıyorum ve hatta yasa koyucular bile bazen yatırım yapma konusunda isteksizler.

11. Fen eğitiminde eksik olan nedir? Bu sorunu nasıl çözeriz?

Bence bilim adamlarının kendileri hikayenin önemli bir parçası ve kim oldukları, bilimi etkili bir şekilde tasvir etmeye yardımcı olabilirler. Halk, çalıştığım düzenleyici ağ konusunda benim kadar heyecanlı olacak mı? Belki bunu bilenler bilir. Ama sanırım bu benim hikayem ve teknolojiden anlamayanların ilgisini çekmeye çalışıyorum: Ben altı çocuğun en küçüğüyüm ve annem liseden mezun bile olmadı. Stanford Üniversitesi'nin liderlik koltuğunda oturdum ve harika olduğunu düşündüğüm hayatı yönettim. Ben özel değilim, sadece hayatımı kazanmak için bilime güvenmek istiyorum. Hikayem ne kadar basit olursa olsun bilimin seninle, ailenle, benimle, yolculuğumuzla ilgili olduğunu göstermiyor. Ben böyle bir yerde büyüdüm ve bütün kış orada oturup hikâyeler anlattınız, sonra yazın dağılıyordunuz; sonunda aynı hikâyeyi gelecek yılın kışında, belki daha da fazla anlatmak için geri geldiniz.