Ispanaktan Fareye: Fotosentez Yapabilen Göz

İçerik Yazarı: Berra Dilsizler

Editör: Ayşe Bayram

Tasarım: Sudenaz Şencan

Hücresel düzeyde oksidatif stres ve enerji (ATP/NADPH) yetersizliği ile karakterize olan memeli hastalıklarına, bitkisel bir çözüm getirmeyi amaçlayan Singapur Ulusal Üniversitesi’nden Kuoran Xing ve ekibi, göz kuruluğuna karşı yeni bir yöntem geliştirdiler. Kuru göz hastalığında gözyaşı miktarının azalması ve göz yüzeyinin kuruması sonucunda zararlı serbest radikallerin (ROS) üretimi artar. Kornea hücreleri bu ROS’ları etkisiz hâle getirebilmek için NADPH kullanır. Bu döngü, NADPH yetersizliği ile sonuçlanır. 

Kuoran Xing ve ekibi, bu soruna çözüm üretebilmek amacıyla bitkilerdeki fotosentez mekanizmasını ele alıp çalışmalarında ıspanak kullandılar. Xing, marketten aldığı ıspanakları blenderdan geçirip filtreleyip santrifüjledikten sonra kloroplastı izole etti. Ancak tek başına kloroplast verilmesi, fotosentezin hücre içinde enerji tüketen karanlık evresini de içerir. Bu nedenle araştırmacılar, kloroplastlardan ışık reaksiyonlarının gerçekleştiği thylakoid ve grana yapılarını izole edip nanopartikül boyutuna getirdiler ve sonucunda sadece ışık reaksiyonlarını içeren bir sistem elde ettiler.

Bu sisteme LEAF (light-reaction enriched thylakoid NADPH-foundry) adını veren ekip, hücre içine girdiğinde lizozomlar tarafından sindirilmesini önlemek ve hücre zarıyla birleşmesini sağlamak için özel biyo-kamuflaj membran teknikleriyle bu nanopartikülleri kapladılar. Kornea hücreleri içinde denendiğinde tıpkı bitkideki gibi ATP ve NADPH sentezlendiğini ve bu NADPH’ın ROS’ları temizlediği görüldü. Hücre dışında ise göz yüzeyindeki iltihabi sinyalleri baskıladığı gözlemlendi.

Ardından hücre kültüründe çalışan bu LEAF sistemi, canlı fare kuru göz modellerinde test edildi. LEAF solüsyonu farelerin gözüne damlatıldı ve belirli periyotlarla ortam ışığına tabi tutuldular. Farelerdeki kuru ve bozulan gözyaşı filmi tabakasının LEAF tedavisi gördükten sonra normale döndüğü gözlemlendi. Floresan boyama testlerinde, kuru gözden dolayı korneada oluşan epitel aşınmaların ışık alan LEAF grubunda tamamen kapandığı ve pürüzsüzleştiği görüldü.

Bilim insanları, geliştirdikleri fotosentetik nanopartikülleri canlı bir memelinin dokusuna entegre ederek fotosentez reaksiyonunu tetiklemiş oldular. Bu çalışma sonucunda evrimsel olarak milyonlarca yıl önce ayrılsalar da bitkisel bir organelin hayvan dokusuna fonksiyonel fayda sağlayacak şekilde entegre edilebileceği gösterildi. Xing ve ekibi şu an insan klinik deneylerine hazırlık için laboratuvar ortamında insan kornea dokuları ve hücreleri üzerinde güvenlik ve verimlilik testlerini yürütmekteler.