İnsan ve Maymun Melezi Olan İlk Embriyo Başarıyla Üretildi!

Alanında oldukça öncü ve etik olarak son derece tartışmalı bir deneyde bilim insanları, canlı bir embriyoda birlikte var olan maymun ve insan hücrelerinin kimerik (iki veya daha fazla türden hücreler içeren organizmalar) bir kombinasyonu olan melezleri başarıyla yarattılar! Gelişmekte olan makak maymunu embriyolarına düzinelerce insan kök hücresi enjekte edildi ve ortaya çıkan melezler, laboratuar kaplarında 19 gün kadar hayatta kaldı. Deneyin bulguları, 15 Nisan 2021'de Cell üzerinden yayımlandı.^{[1], [2]} Evrim Ağacı olarak, aşağıdaki videoda, henüz bu çalışma yayımlanmadan önce, buna oldukça benzer bir konuyu ele almıştık; onu izleyerek bu alandaki çalışmalar hakkında daha fazla bilgi alabilirsiniz.

Kimera ve Melez Tür Yaratımı

İnsan-hayvan melezleri üzerine yapılan araştırmalar uzun ve tartışmalı bir geçmişe sahipken, son yıllarda araştırmacılar, rejeneratif tıp gibi alanlarda önemli kazanımlar sunan biyoloji sorularını araştırmak için kimerik organizmaları incelemektedirler. 2017'de bilim insanları, nakil ameliyatlarında kullanılmak üzere çiftlik hayvanlarında insan organlarını büyütme hedefiyle, insan kök hücrelerini domuz ve koyun embriyolarına enjekte etmeye çalıştılar.^[1] Ancak bu deneylerde, çok az insan hücresi hayatta kalabildi.

2017'deki araştırmada ve yeni çalışmada yer alan Kaliforniya Salk Biyolojik Araştırmalar Enstitüsü'nde profesör olan kıdemli yazar Juan Carlos Izpisúa Belmonte, LiveScience'a verdiği demeçte, bu deneydeki düşük hayatta kalma oranının, evrimsel olarak domuzların ve koyunların insanlarla yakın akraba türler olmamasından kaynaklanıyor olabileceğini söyledi. Örneğin domuzlar ve insanların ortak ataları, günümüzden 90 milyon yıl kadar önce yaşadı. Halbuki insanın birçok maymun ile ortak atası sadece birkaç milyon yıl önce yaşamıştır.

İşte bu nedenle, Çin'deki Kunming Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden primat biyoloğu Weizhi Ji liderliğindeki araştırma ekibi, yeni çalışmada makak maymunlarını kullandılar. Izpisúa Belmonte, bu konu hakkında şöyle söylüyor:

Maymunlarla akrabalık daha yakındır ve bu, insan kök hücrelerinin kimeraya entegrasyonunun daha yüksek göreceli verimliliğini açıklayabilir.

Izpisúa Belmonte, insan-maymun embriyolarından toplanan yeni verilerin, insanlara daha uzaktan akraba olan hayvanlarda insan hücrelerinin nasıl daha iyi yetiştirilebileceğine dair ipuçları sağlayabileceğini de sözlerine ekliyor.

Yale Üniversitesi Tıp Fakültesi'nde kök hücre biyoloğu olan ve yeni çalışmaya dahil olmayan Alejandro De Los Angeles, bu araştırma hattının tıp biliminde heyecan verici ilerlemelere yol açabileceğini; ancak bununla birlikte ele alınması gereken etik kaygılar olduğunu da belirtiyor. De Los Angeles, şöyle söylüyor:

İnsan-hayvan kimeraları ile ilgili temel endişelerden biri, kimeraların "insanlaştırılmasının" gerçekleşip gerçekleşmeyeceğidir; bu tür kimeraların insan benzeri biliş kazanıp kazanmayacağı buna örnek verilebilir.

Bununla birlikte De Los Angeles, embriyoların yalnızca sınırlı bir süre için gelişmesine izin verildiği ve bir rahme yerleştirilmediği göz önüne alındığında, bu endişelerin yeni deney için pek gerekli olmadığını da ifade ediyor. Ancak De Los Angeles, gelecekteki çalışmalar için şöyle söylüyor:

Deneylerin ne kadar süre devam etmesine izin verilmesi gerektiğini tartışmak önemli olacaktır.

Araştırmanın Yöntemi ve Sonuçları

Araştırmacılar, insan-maymun embriyoları oluşturmak için önce Cynomolgus makaklarından (Macaca fascicularis) olgun yumurta hücrelerinin öncüsü olan oositleri toplayarak, bu hücreleri bir kültür kabında yetiştirdiler ve ardından döllenmesi için olgunlaşan yumurtalara makak spermi enjekte ettiler. Altı gün sonra, döllenmiş hücreler ek hücrelere bölündü ve sonra blastosistler olarak bilinen içi boş küreler halinde toplandı (normal bir hamilelikte, bir blastosist rahim içine yerleşir ve daha sonra tam teşekküllü bir embriyo oluşturur).

Bu deneyde çalışma ekibi, gelişmekte olan makak blastosistlerini laboratuvar kaplarına aktardı ve zona pellucida adı verilen şeffaf dış kaplamalarını çıkarmak için bir lazer kullandı. Bozulmamış bir zona pellucida olmadan, blastosistler, yerleştirildikleri laboratuar kabına yapışarak, rahim duvarına yerleştirilmiş gibi hareket ettiler. Ekip, daha sonra makak embriyolarının anne bedeni dışında 20 gün boyunca hayatta kalmasını sağlayan, hücreleri çevreleyen kültür solüsyonunda küçük ayarlamalar yapmayı içeren bir teknik uyguladı.^[2] Izpisúa Belmonte, buna rağmen koşulların canlı bir organizmada bulunanları mükemmel şekilde kopyalayamadığını belirterek, şöyle söylüyor:

Bu hususlara rağmen, birçok embriyonun uzun bir süre boyunca gelişmesi gerçekten şaşırtıcıdır. [...] Bunun sadece maymun embriyolarının gelişimi üzerinde değil, aynı zamanda donör insan hücreleri üzerinde de etkisi olacaktır.

Makak hücrelerinin döllenmesinden altı gün sonra, araştırmacılar her bir blastosiste 25 insan kök hücresi enjekte ettiler. Genişletilmiş pluripotent kök (EPS) olarak adlandırılan bu hücreler, embriyonik dokuya ya da besin sağlayarak ve atıkları uzaklaştırarak gelişmekte olan embriyoyu destekleyen "ekstraembriyonik" dokulara farklılaşabilir.

132 embriyonun tümü, implantasyondan bir gün sonra halen insan hücrelerini içeriyordu ve 111 embriyo, hazırlanan laboratuar kaplarına rahim duvarına yapışır gibi bağlanmıştı. Bu embriyolardan 103 tanesi, döllenmeden sonraki 10. güne kadar hayatta kaldı. Hayatta kalan embriyoların yarısından fazlası 9. günde halen insan hücreleri içeriyordu. 13. günde ise embriyoların üçte biri halen insan hücreleri içeriyordu. Embriyo sayısı 15. ve 19. günler arasında hızla düştü ve deneyin sonunda sadece üç embriyo hayatta kaldı.

Deneyde insan hücreleri, blastosistin parçası olan ve embriyoyu oluşturan iç hücre kütlesine entegre edildi. Hayatta kalan insan hücrelerinin sayısı, Izpisúa Belmonte ve meslektaşlarının insan hücrelerini domuz embriyolarına enjekte ettiği önceki bir çalışmada gözlemlenenlerin çok üstündeydi.

Ekip, deney boyunca kaç insan kök hücresinin hayatta kaldığını takip etmenin yanı sıra, gelişim sırasında kimerik embriyolarda hangi genlerin devreye girdiğini ve hangi proteinleri ürettiklerini de analiz etti. Ayrıca ekip, gen ifadesinin kimerik embriyolarda farklı gözüküp gözükmeyeceğini görmek için bir dizi değiştirilmemiş maymun embriyosundan aynı verileri topladı. De Los Angeles, şöyle söylüyor:

Araştırmacılar, insan hücrelerinin maymun embriyosuna eklenmesinin ardından maymun hücrelerinde meydana gelen bazı değişiklikleri gözlemlediler. İnsan ve maymun hücreleri arasında bir miktar çapraz karışma vardı.

Weizhi Ji/Kunming Bilim ve Teknoloji Üniversitesi

Araştırmacılar, değiştirilmemiş embriyolarla karşılaştırıldığında, kimerik embriyoların ek genleri değiştirdiğini ve farklı bir protein paketi oluşturduğunu buldular. Bilim insanları, bu genlerin ve proteinlerin bazılarının maymun ve insan hücreleri arasındaki "iletişimde" yer alabileceğini ve bu iletişim hatlarının insan hücrelerinin uzun süreli hayatta kalması için anahtar olabileceğini varsayıyorlar.

Bu bulgu, yarı insan kimeralarının nasıl başarıya ulaşacağına dair anlayışımızı büyük ölçüde değiştirilebilir. Ekip ileriye dönük olarak, bu sürecin başarısında hangilerinin kritik olduğunu belirlemek için bu iletişim yollarını daha ayrıntılı incelemeyi planlıyor. Bu moleküler değişiklikler domuzlar gibi başka türlerde de kopyalanabilirse, hayvanlarda insan doku ve organlarını büyütme girişimleri potansiyel olarak ilerleyebilir. Izpisúa Belmonte, şöyle söylüyor:^[3]

Bu analizlerden, kimerik hücrelerde yeni veya güçlendirilmiş birkaç iletişim yolu belirlendi. Kimerik hücre iletişiminde hangi yolların yer aldığını anlamak, bu iletişimi muhtemelen geliştirmemize ve insanlara evrimsel olarak daha uzak olan bir konak türde kimerizmin etkinliğini artırmamıza imkan verecektir.

Embriyoların Ne Süreyle Yaşamasına İzin Verilecek?

Tabii ki, insan-hayvan kimeralarının gelişimi, özellikle bu tür embriyoların ne kadar süre gelişmesine izin verilmesi gerektiği konusunda kendi etik kaygılarını ortaya çıkarmaktadır. Bu durumda, tüm embriyolar yaratıldıktan 20 gün sonra yok edildi. Ancak bu tür embriyonik organizmaların daha uzun yaşamasına izin verilseydi, potansiyel olarak bir sinir sisteminin temellerini, hatta bilinç veya duyguların özelliklerini geliştirseydi ne olurdu?

Bu tür felsefi sorular bilimde yeni değildir, ancak böyle araştırmalardaki ilerleme hızı o kadar baş döndürücüdür ki, birbirini izleyen her ilerleme, daha önce genellikle dikkate alınmamış yeni belirsizlikler ve bilimsel olasılıklar ortaya çıkarmaktadır. Stanford Hukuk ve Biyolojik Bilimler Merkezi direktörü Henry Greely ve Duke'un Bilim ve Toplum Girişimi direktörü Nita Farahany, yeni çalışmaya şu yorumu yapıyor:^[4]

Kimerik embriyoların geleceği hakkında düşünürken, bu tartışmaya bilimsel etik de dahil edilmelidir.

epd/image

Araştırmacılar, yaptıkları yorumda doğrudan nakil ile nakledilen dokuların daha büyük hayvana nasıl entegre olacağını tahmin edebileceklerini ve bir naklin beyin ve gonadlar gibi bir etik alanına girip girmeyeceğini belirleyebileceklerini yazdılar. Bununla birlikte; kimerik bir embriyoda, embriyonun bir süre gelişmesine izin verildiği varsayılarak, insan hücreleri potansiyel olarak tüm organizmaya dahil edilebilir. Ancak araştırmacılar, şöyle söylüyor:

Bu deneydeki embriyolar rahme aktarılmadı ve bu nedenle embriyo kimerik hayvanlara, kaldı ki fetüslere bile yol açmadı. Bu araştırmanın uzun vadeli hedefi, bir rahimde tam teşekküllü kimeralar yetiştirmek değildir.

De Los Angeles, şöyle söylüyor:

İnsan-maymun embriyolarının implantasyonu etik açıdan tartışmalı olacaktır ve bu tür deneylerde ilerlemeden önce bunun bilim insanları, etikçiler ve halk tarafından tartışılması gerekecektir.

Greely ve Farahany, ayrıca bilim insanlarının gelecekteki kimera araştırmalarına dahil olan hayvanların, özellikle insan olmayan primatların refahını ciddiye almaları ve insanlara yönelik potansiyel riskleri ve faydaları ölçmeleri gerektiğini de ifade etti.

ABD Ulusal Bilim, Mühendislik ve Tıp Akademileri yakın zamanda kimeralarda insan beyni veya sinir dokusunun kullanımına ilişkin etik hususları özetleyen bir rapor yayımladı; ancak kimerik embriyoları daha geniş bir şekilde çevreleyen çok az tartışma yapıldığını belirterek, artık insan-primat embriyolarını uzun süreler boyunca büyütmenin mümkün olabileceği yeni çalışmayla kanıtlandığı için bu tartışmaların daha sonra değil, şimdi olması gerektiğini söylediler.^[5] Son olarak, Oxford Üniversitesi'nden bilim insanı Julian Savulescu, yaptığı açıklamada şöyle söylüyor:

Bu araştırma, Pandora’nın kutusunu, yarı insan kimeralar için açıyor. Bu embriyolar 20 günlük gelişimin ardından yok edildi, ancak insan-insan olmayan kimeraların, belki de insanlar için bir organ kaynağı olarak başarılı bir şekilde geliştirilmesi yalnızca bir an meselesidir. Buradaki kilit etik soru şudur: Bu yeni canlıların ahlaki durumu nedir? Canlı doğan kimeralar üzerinde herhangi bir deney yapılmadan veya organlarının çıkarılmasından önce, zihinsel kapasitelerinin ve yaşamlarının uygun şekilde değerlendirilmesi çok önemlidir.