İnsan beyni yaşam süresi boyunca hiç durmadan değişiyor. Beyin gelişimi anne karnında, sinir hücrelerinin çoğalmasıyla başlıyor, sinir hücreleri ve diğer beyin hücrelerinin olgunlaşması biçiminde doğum sonrasında da, hatta erişkinliğe kadar devam ediyor.
Erişkinlikle beraber ise bir başka değişim süreci gözlemlenmeye başlıyor: Yaşlanma. Yaş ilerledikçe insan beyninin işlevsel kapasitesi düşüyor, örneğin hafıza zayıflıyor, beyin hacmi küçülüyor, ayrıca Alzheimer ya da Parkinson gibi hastalıkların görülme riski artıyor.
Beyin gelişiminin evrimsel sebepleri ve moleküler mekanizmaları iyi biliniyor. Yaşlanmada durum tam tersi: Yaşlanmanın evrimsel sebepleri de, mekanizmaları da sırrını koruyor. Bu açıdan, gelişim ile yaşlanma süreçleri arasında olası ilişkilerin anlaşılması yaşlanma biyolojisi için önemli.
Scientific Reports dergisinde yeni yayımlanan bir çalışmada Orta Doğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ) Biyolojik Bilimler Bölümünden araştırmacılar, gelişim ve yaşlanma ilişkisinin anlaşılabilmesi için insan beyin gelişimi sırasında yaşanan moleküler değişimleri yaşlanma sırasındaki değişimlerle karşılaştırdılar.
Çalışma sırasında ODTÜ’de yüksek lisans öğrencisi olan ve makalenin ilk yazarı Melike Dönertaş çalışmayı,“Gelişim ve yaşlanma sırasında hangi genlerin aktif olduğu bilgisini kullanarak, yaşlanma sırasında yaşanan değişimlerin birçoğunun gelişimde yaşananların tersi yönünde olduğunu bulduk" diye açıklıyor. “Yani yaşlanma sırasında beyin bir tür tersine dönüş yaşıyor. Yaşlı bireylerin gen aktiviteleri erişkinlik öncesi bireylere benzemeye başlıyor.”
Dönertaş, zamanla biriken hasar hariç tutulursa, hayat boyu hücrelerimizin aynı DNA dizisini taşıdığını hatırlatıyor. Gelişim sırasında programlı biçimde hücreler bazı genlerin aktivitesini artıyor, bu genlerin kodladığı proteinler sayesinde hücrenin fonksiyonel kapasitesi gelişiyor. Çalışmanın sonuçlarına göre yaşlanmada ise gen aktivitesi, ya da gen ifadesi, bu sefer tersi yönde değişiyor. Gelişim sırasında etkinleşen bazı genler yaşlanma sırasında susmaya başlıyor.
2016’dan beri Cambridge’de Avrupa Biyoenformatik Enstitüsü’nde doktora öğrencisi olan Dönertaş, “Sonuçlarımız, gelişim sırasında sinir hücrelerinin kazandıkları moleküler kimliğin yaşlanma sırasında kaybolabileceğine işaret ediyor,” diye ekliyor.
Çalışmanın ikinci yazarı olan ve ODTÜ’de doktorasını sürdüren Hamit İzgi, bu tersine dönüş eğiliminin sebebinin “zaman içinde hücrelerde biriken hasarlarla” ilgili olabileceğini ifade ediyor.
“Çalışmamız, yaşlanma sırasındaki değişimlerin, gelişim sırasında yaşanan değişimler gibi programlı ve kontrollü olmadığı, rastgele etkiler sonucu ortaya çıktığı fikrini destekliyor. Ömür ilerledikçe hücre içinde, proteinlerinde ve DNA’sında hasar birikiyor. Bunlar etkili biçimde tamir edilip giderilmezse, hücre çalışamaz hale geliyor.”
İzgi, bu tersine dönüş sürecinin başka dokularda da geçerli olup olmadığını kullanarak araştırmaya devam ettiklerini ifade ediyor.
Makalenin dikkat çeken bir özelliği yeni laboratuvar deneyleri içermemesi. Makale, dünyada başka gruplar tarafından üretilip yayımlanmış deney sonuçlarının hesaplamalı analizine dayanıyor. Dönertaş bu konuda “yaşam bilimleri alanındaki çalışmalar giderek daha fazla istatistik ve bilgisayar bilimleriyle iç içe geçiyor,” vurgusunu yapıyor.
Çalışma ODTÜ ekibinin yanı sıra Bilkent Üniversitesi ve Çin’in Şanghay kentinden araştırmacıların da katkısıyla gerçekleştirilmiş. Araştırma aynı zamanda TÜBİTAK tarafından da desteklenmiş.
İlgili makale: Dönertaş vd.̧, “Gene expression reversal toward pre-adult levels in the aging human brain and age-related loss of cellular identity“, Scientific Reports, doi.org/10.1038/s41598-017-05927-4