Tek hücreli transkriptomik ve uzamsal analiz teknolojileri, ergin omurgalı organizmaların karmaşık anatomik yapılarındaki hücresel çeşitliliği ve doku organizasyonunu moleküler düzeyde inceleme imkânı tanımaktadır. Bununla birlikte, çoğu omurgalı modelinin büyük fiziksel boyutlara sahip olması, hücre durumlarının tüm vücut ölçeğinde ve tam çözünürlükle haritalandırılmasını teknik olarak sınırlandırmaktadır. Bu durum, hücre dinamiklerinin homeostazi (canlı iç dengesi) ve doku onarımı süreçlerinde bütüncül olarak taranabilmesi için minyatürleştirilmiş omurgalı modelleri üzerinden kapsamlı moleküler haritaların oluşturulmasını zorunlu kılmaktadır.
Atabay ve arkadaşları, omurgalı biyolojisindeki bu kritik teknik eksikliği gidermek amacıyla yürüttükleri kapsamlı araştırmada, optik şeffaflığa ve yüksek rejenerasyon kapasitesine sahip minyatür bir teleost (kemikli balık) türü olan ergin Danionella cerebrum modelinin tüm vücut tek hücre transkriptom ve uzamsal atlasını oluşturmayı amaçlamıştır. Araştırmacılar, söz konusu canlının küçük sinir sistemini ve karmaşık anatomik özelliklerini koruyarak hücre tiplerinin bölgesel dağılımını, ergin konumsal hafızasını, pedomorfik (yetişkin evrede larva özelliklerinin korunması) yapılarını ve sinir sistemi rejenerasyon süreçlerindeki temel moleküler dinamikleri aydınlatmayı hedeflemiştir.
Bu doğrultuda, ergin D. cerebrum bireylerinden mikrodiseksiyon yöntemiyle izole edilen 12 farklı anatomik bölgeden elde edilen 607.370 hücre, scRNA-seq (tek hücre RNA dizileme) teknolojisiyle taranarak 40 ana doku sınıfında detaylı olarak analiz edilmiştir. Elde edilen hücresel profillerin anatomik konumlarını uzamsal düzlemde yüksek doğrulukla doğrulamak amacıyla 500 genlik özel bir panel kullanılarak MERFISH (çoğullanmış hata korumalı floresan yerinde melezleme) ve HCR-FISH (hibritleşme zincir reaksiyonu floresan yerinde melezleme) yöntemleri uygulanmıştır. Ayrıca telensefalon (ön beyin) bölgesine uygulanmış cerrahi yaralanma modelleri, 12 saat ile 30 gün arasındaki zaman aralıklarında örneklenerek EdU entegrasyonu ve zamana dayalı gen ekspresyon kaskatları aracılığıyla takip edilmiştir.
Elde edilen temel bulgular, merkezi sinir sistemindeki nöral hücrelerin transkriptomik benzerliklerinin nörotransmiter (sinir hücreleri arası sinyal iletici molekül) kimliklerinden ziyade bulunduğu beyin bölgesine göre şekillendiğini, farklı nörotransmiter sınıflarındaki nöronların aynı bölgede transkriptomik benzerlik gösterdiğini ve özellikle glutamaterjik nöronların belirgin bir dorsal eğilim sunduğunu ortaya koymaktadır. Bağ dokusu hücrelerinde anteroposterior (ön-arka) eksen boyunca Hox genlerinin bölgesel ekspresyonunun korunduğu saptanırken, ergin yüzgeçlerde evrimsel olarak korunan göğüs ve pelvik uzuv desenleme programlarının (tbx5a, tbx4, pitx1) aktif kalmaya devam ettiği belirlenmiştir. Pedomorfik analizlerde, canlıda ergin ve larval özelliklerin mozaik bir şekilde bir arada bulunduğu görülürken; telensefalon rejenerasyonunda ise akut bağışıklık yanıtı, miyeloid hücre alımı, radyal glia proliferasyonu ve nörojenez basamaklarını içeren son derece düzenli bir onarım programı gözlenmiş, ayrıca yaralanmayan karşı hemisferde de sistemik bir telafi yanıtının tetiklendiği tespit edilmiştir.
Bu kapsamlı çalışma, ergin bir omurgalıya ait ilk uzamsal çözünürlüklü tüm vücut tek hücre atlasını sunarak nörobilim, kök hücre biyolojisi ve evrimsel gelişim araştırmaları için nitelikli bir başvuru kaynağı teşkil etmektedir. Araştırma sonucunda elde edilen moleküler veriler; omurgalı beyin bölgeselleşmesi, doku homeostazı ve omurgasız dışı organizmalarda rejenerasyon kapasitesinin anlaşılmasına yönelik gelecekteki çalışmalar için güvenilir bir altyapı sağlamaktadır.
Yazar:Elinsu Ak
Editör: Hazel Birgül
Referans: Atabay, K. D., Aoude, P., Park, C., Kadobianskyi, M., Paugois, O. H., Judkewitz, B., & Reddien, P. W. (2026). Whole-body single-cell atlas of an adult vertebrate, Danionella cerebrum. Science, 394(6823), eaeg1125. https://doi.org/10.1126/science.aeg1125
-Bioinforange Bilimsel Haber Servisi-
Haber Yazıları, 20> Etki Faktörlü Q1 dergilerinde yayınlanan (listesi için tıklayınız)
bilimsel araştırmaların ekip arkadaşlarımız tarafından incelenip derlenmesi ile hazırlanmaktadır.
