İnsanlar gibi, hücreler de akran baskısından kolayca etkilenebilirler. Beyindeki nöral bir kök hücreyi düşünelim, bu hücrenin bir kök hücre olarak kalması veya tam olarak oluşturulmuş bir beyin hücresine farklılaşması, nihayetinde hücrenin sayısız komşulardan aldığı karmaşık bir dizi moleküler mesajla belirlenmektedir. Bu mesajları anlamak bu kök hücreleri kullanmak isteyen bilim insanları için Alzheimer veya Parkinson gibi nörolojik durumların tedavisi için bir anahtardır.
California Üniversitesi ve Berkeley araştırmacıları, fotolitografi ve programlanabilir DNA'nın yaratıcı kullanımı sayesinde vücuttaki nöral kök hücreyi çevreleyen beyin dokusu, bağırsak, karaciğerin astarı veya bir tümör içindeki hücresel konfigürasyon gibi çok çeşitli hücresel ortamları taklit eden iki boyutlu hücre ve protein dizilerini hızla basabilen bir teknik geliştirdiler. Bu teknik, bilim insanlarının bir hücrenin son kaderini belirleyen karmaşık hücreden hücreye mesajlaşmasını beyin hücresine farklılaşan nöral kök hücreden, bir organ hücresi haline gelen embriyonik bir kök hücreye metastaz yapma potansiyeli olan bir tümör hücresini daha iyi anlamasına yardımcı olabilir. Berkeley'de yüksek lisans öğrencisi olarak araştırmayı tamamlayan Olivia Scheideler, bu platformda gerçekten güçlü olan şeyin, sindirim sisteminizin bağırsak astarından karaciğerdeki farklı hücre tiplerinin düzenlenmesine kadar vücuttaki hücrelerin uzamsal organizasyonunu yakalayan in vitro dokular oluşturabildikleri olduğunu belirtmiştir. Scheideler, bu tekniğin, hücresel etkileşimlerin doku fonksiyonuna nasıl katkıda bulunduğunu keşfetmek istediğiniz herhangi bir dokuyu yeniden oluşturmak için uygulayabilineceğini düşündüğünü ifade etmiştir. Scheideler ve diğer araştırmacılar, Science Advances dergisinde 18 Mart tarihinde yayınlanan makalede, yeni tekniğin 10 farklı tür hücre veya proteinin karmaşık desenlerini düz bir yüzeye hızla basmak için kullanılabileceğini göstermişlerdir.
Yeni Teknik ile Farklı Hücre veya Protein Türü Desenlenebilir
UC Berkeley'deki Makine Mühendisliği Profesörü ve makalenin kıdemli yazarı olan Lydia Sohn, esasen, bu tekniğini yapmalarına izin veren şeyin, tek bir atışta ve yüksek verimli bir şekilde farklı koşullar oluşturmak olduğu ve bu koşullar çok esnek olduğundan çalışabilmeleri için bir dizi seçenek sunduğunu ifade etmiştir. Ayrıca Sohn, oluşturdukları bu koşullar ile birçok farklı hücre veya protein türünü desenlenebileceğini belirtmiştir.
Yeni teknikte, her hücre veya protein kısa bir DNA dizisi ile bir substrata bağlanır. Bağlı hücreleri veya proteinleri birer birer bağlayan benzer yöntemler geliştirilirken, yeni teknik, her bir hücre proteini türünü tek bir hızlı parti halinde bağlamak veya yazdırmak için işlemi büyük ölçüde hızlandıran fotolitografi adı verilen bir modelleme işleminden yararlanır. Sohn, bunu bir renk yazdırıp başka bir baskı yaptığınız renkli lazer baskı gibi olarak tanımlamıştır. Yeni teknik, fotoğraf gibi fotolitografi kaplanmış bir yüzeyi veya alt tabakayı bir ışık desenine maruz bırakarak çalışır, bu da aydınlatılmış alanlarda kaplamayı çözen ve template bir alt tabaka bırakarak kimyasal bir reaksiyon başlatır. Yeni teknikte, substrat daha sonra, kaplamanın çözüldüğü yerde sıkıca mandallanmak üzere kimyasal olarak değiştirilmiş olan tek taraflı DNA iplikçiklerinde yıkanır. Her bir tek taraflı DNA ipliği, adenin (A), timin (T), guanin (G) ve sitozin (C) nükleotidlerinin spesifik bir sekansına sahip olacak şekilde programlanır. Tamamlayıcı nükleotid sekansına sahip tek taraflı DNA zincirleri ile ilgili hücrelere veya proteinlere gömülür veya bağlanır. Son olarak, yüzey, çift sarmal bağları oluşturmak için yüzeye zaten tutturulmuş tek taraflı DNA ile bağlanan tekli DNA'nın tamamlayıcı iplikçiklerine bağlı hücre veya proteinlerin bir karışımı ile yıkanır. Schaffer, bu desen teknolojisinin en güzel yanının, bu küçük desenleri bir slaytta yüzlerce veya binlerce kez kolayca çoğaltabilmeleri olduğunu belirtmiştir
Olivia J. Scheideler, Chun Yang, Molly Kozminsky, Kira I. Mosher, Roberto Falcón-Banchs, Emma C. Ciminelli, Andrew W. Bremer, Sabrina A. Chern, David V. Schaffer, Lydia L. Sohn. Recapitulating complex biological signaling environments using a multiplexed, DNA-patterning approach. Science Advances, 18 March 2020+ Tüm Referansları Göster