Bir çift protein olan YAP ve TAZ'ın rahimdeki kemik gelişiminin iletkenleri olduğu belirlendi ve bu keşif yaygın olarak "kırılgan kemik hastalığı" olarak bilinen osteogenezis imperfekta gibi genetik hastalıklara ışık tutabilir. Developmental Cell dergisinde yayınlanan ve Pensilvanya Üniversitesi Perelman Tıp Fakültesi McKay Ortopedi Araştırma Laboratuvarı üyeleri tarafından yürütülen bu küçük hayvan temelli araştırma, mekanik kuvvetlerin biyolojiyi nasıl etkilediğini inceleyen mekanobiyoloji alanına anlayış katıyor.
Araştırmanın kıdemli yazarı, Ortopedi Cerrahisi doçenti Joel Boerckel, “Kemik gelişiminin mekanobiyolojisi üzerine bir yüzyıldan fazla süren çalışmalara rağmen, hücresel ve moleküler temel büyük ölçüde bir sır olarak kaldı. Burada, kuvvetle aktive edilen gen düzenleyici proteinler YAP ve TAZ'ın rehberliğinde, vücudun ilk kıkırdak şablonunu kemiğe dönüştürmenin anahtarı olan yeni bir hücre popülasyonunu tanımlıyoruz.” dedi.
Boerckel ve çalışmanın ilk yazarı, eski Penn Biyomühendislik doktora öğrencisi Joseph Collins, fare uzuvlarının geliştirilmesinde tek tek hücreler tarafından ifade edilen genleri tek hücre dizilimi yoluyla tarayarak, meslektaşlarıyla birlikte bir sınıf buldu ve tanımladı. Buna göre, osteoblastlar kemikleri oluşturmak (ve onarmak) için gerekli hücreler olduğundan, bu hücreler esasen kemiklerin büyükanne ve büyükbabaları olacak, osteoblastlar ise kemiklerin ebeveynleri olacaktır. Daha da önemlisi, vücudun doğal hareketine duyarlı olan ve ekibin önceki çalışmalarının erken kemik gelişimi ve yenilenmesi için hayati önem taşıdığını gösteren, YAP ve TAZ adı verilen bir çift protein, VOP'lara rehberlik ederek, oluşturdukları sinyalleri iletiyorlar.
Araştırmacılar, YAP ve TAZ'ın, kemik gelişiminin hayati bir yönü olan kıkırdak içine kan damarı entegrasyonunu yönlendirmeye yardımcı olduğunu buldu. Bu rolü, ilk önce yeni kan damarlarının oluştuğu süreç olan anjiyogenezi durdurduğu görülen YAP ve TAZ'ı insan hücre modellerinden genetik olarak çıkararak göstermeyi başardılar. Daha sonra araştırmacılar bu insan hücre modellerini, YAP ve TAZ'ı eski haline getiren ve normal anjiyogenezi yeniden başlatan CXCL12 adı verilen özel bir protein çeşidiyle tedavi ettiler.
Bu çalışma, laboratuvarı mekanik kuvvetlerin hayvan modellerinde ve insan hastalarda iskelet gelişimini nasıl yönlendirdiğine odaklanan University College Dublin'den Dr. Niamh Nowlan ile uzun süredir devam eden bir işbirliğinin sonucu. Ayrıca Boerckel, Collins ve ekibinin kemik gelişimi konusundaki araştırmalarını mekanobiyolojiyi daha iyi anlamak için bir mercek olarak kullanmaları da önemli.
Araştırmanın kıdemli yazarı, Ortopedi Cerrahisi doçenti Joel Boerckel, “Kemik gelişiminin mekanobiyolojisi üzerine bir yüzyıldan fazla süren çalışmalara rağmen, hücresel ve moleküler temel büyük ölçüde bir sır olarak kaldı. Burada, kuvvetle aktive edilen gen düzenleyici proteinler YAP ve TAZ'ın rehberliğinde, vücudun ilk kıkırdak şablonunu kemiğe dönüştürmenin anahtarı olan yeni bir hücre popülasyonunu tanımlıyoruz.” dedi.
Boerckel ve çalışmanın ilk yazarı, eski Penn Biyomühendislik doktora öğrencisi Joseph Collins, fare uzuvlarının geliştirilmesinde tek tek hücreler tarafından ifade edilen genleri tek hücre dizilimi yoluyla tarayarak, meslektaşlarıyla birlikte bir sınıf buldu ve tanımladı. Buna göre, osteoblastlar kemikleri oluşturmak (ve onarmak) için gerekli hücreler olduğundan, bu hücreler esasen kemiklerin büyükanne ve büyükbabaları olacak, osteoblastlar ise kemiklerin ebeveynleri olacaktır. Daha da önemlisi, vücudun doğal hareketine duyarlı olan ve ekibin önceki çalışmalarının erken kemik gelişimi ve yenilenmesi için hayati önem taşıdığını gösteren, YAP ve TAZ adı verilen bir çift protein, VOP'lara rehberlik ederek, oluşturdukları sinyalleri iletiyorlar.
Araştırmacılar, YAP ve TAZ'ın, kemik gelişiminin hayati bir yönü olan kıkırdak içine kan damarı entegrasyonunu yönlendirmeye yardımcı olduğunu buldu. Bu rolü, ilk önce yeni kan damarlarının oluştuğu süreç olan anjiyogenezi durdurduğu görülen YAP ve TAZ'ı insan hücre modellerinden genetik olarak çıkararak göstermeyi başardılar. Daha sonra araştırmacılar bu insan hücre modellerini, YAP ve TAZ'ı eski haline getiren ve normal anjiyogenezi yeniden başlatan CXCL12 adı verilen özel bir protein çeşidiyle tedavi ettiler.
Bu çalışma, laboratuvarı mekanik kuvvetlerin hayvan modellerinde ve insan hastalarda iskelet gelişimini nasıl yönlendirdiğine odaklanan University College Dublin'den Dr. Niamh Nowlan ile uzun süredir devam eden bir işbirliğinin sonucu. Ayrıca Boerckel, Collins ve ekibinin kemik gelişimi konusundaki araştırmalarını mekanobiyolojiyi daha iyi anlamak için bir mercek olarak kullanmaları da önemli.
Kaynak
Bu rehber yardımcı oldu mu?
DoktorClub’da Keşfet
