Bilim tarihinde yeni bir eşik: RNA enjeksiyonu ile hafıza transferi yapıldı

16 Mayıs 2018 | 28 Mart 2023 | Kategori: Güncel / Literatür Print

419 Paylaşım

Bilim insanları tıp tarihinde yeni bir eşiği daha geçtiler ve ilk kez bir canlıda RNA (Ribo Nükleik Asit) ile hafıza transferi yaparak yapay hafıza oluşturmayı başardı. Aplysia olarak adlandırılan deniz salyangozları üzerinde yürütülen çalışmada hafıza, RNA ile bir salyangozdan diğerine aktarıldı. Deniz salyangozlarında başarı ile yapılan bu uygulama yakın gelecekte insanlarda hatıraları restore etmek ve travmatik olanları değiştirmek için yeni tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olabilir. Sonuçları “eNeuro” dergisinde yayımlanan araştırmanın bulgularının, gelecekte hafıza sorunları ve Alzheimer gibi hastalıkların tedavisinde yeni seçenekler oluşturması umuluyor.

Çalışmanın baş yazarı California Üniversitesi Bütüncül Biyoloji ve Nörobiyoloji Bölümü’nden Prof. Dr. David Glanzman, “Yakın bir gelecekte, Alzheimer hastalığını veya travma sonrası stres bozukluğunu iyileştirmek için RNA kullanabiliriz” dedi.

Prof. Dr. David Glanzman ve ekibi, Aplysia olarak adlandırılan deniz salyangozları üzerinde yaptıkları çalışmada RNA ile hafızayı bir salyangozdan diğerine aktardı. Araştırma çerçevesinde bir grup salyangoza kuyruklarından 20 saniye arayla 5 elektrik şoku verildi, bu eylem 24 saat sonra 5 kez daha tekrarlandı. Şoklar, salyangozların geri çekilme refleksini geliştirirken, elektrik verilenlere hafifçe vurulduğunda geri çekilmenin ortalama 50 saniye, kontrol grubundakilerde ise bir saniye sürdüğü gözlendi.

Bir deniz salyangozuna elektrik şokları verdiğinde, duyu nöronları daha heyecanlı hale gelir. İlginç bir şekilde, araştırmacılar, şoklar verilen salyangozlardan RNA eklediklerinde, bir Petri kabındaki duyusal nöronlarda artmış uyarılabilirlik ürettiklerini keşfettiler; motor nöronlarda bunu yapmadı. Kuyruk şokları verilmeyen bir deniz salyangozunda ise RNA eklemek, duyusal nöronlarda bu eksitabilite yaratmadı.

RNA veya ribonükleik asit, proteinleri yapan ve DNA’nın talimatlarını hücrenin diğer bölümlerine taşıyan bir hücresel haberci olarak biliniyor. Şimdi ise protein kodlamasının yanı sıra, gelişim ve hastalıkta yer alan çeşitli hücresel süreçlerin düzenlenmesi de dahil olmak üzere başka önemli işlevlere sahip olduğu anlaşılmış bulunuyor.

Araştırmacılar, şok almayan farklı salyangozlardan çıkarılan nöronları içeren Petri yemeklerine RNA eklediler. Bazı yemeklerde, elektrik kuyruk şokları verilen deniz salyangozlarından RNA vardı ve bazı yemekler şok verilmemiş salyangozlardan RNA içeriyordu. Bazı yemekler duyusal nöronlar içeriyordu, diğerleri ise salyangozun reflekten sorumlu olduğu motor nöronları içeriyordu.

Sinirbilim alanında, anıların sinapslarda saklandığına dair uzun süredir teoriler öne sürülüyordu. Ancak Prof. Glanzman, anıların nöronların çekirdeğinde saklandığına inanarak farklı bir görüşe sahipti. “Anılar sinapslarda saklandıysa, denemenin işe yaramayacağı bir yol yoktur” diyen Prof. Glanzman, deniz salyangozunun beyin ve hafızayı incelemek için mükemmel bir model olduğunu ve bu basit öğrenme biçiminin hücre biyolojisi hakkında başka herhangi bir organizmada öğrenmekten daha fazla olduğunu belirtiyor. Salyangozun merkezi sinir sisteminde yaklaşık 20 bin nöron bulunmasına rağmen, insanlar ile arasında çok benzerlikler bulunuyor.

Kaynak: RNA from Trained Aplysia Can Induce an Epigenetic Engram for Long-Term Sensitization in Untrained Aplysia. Alexis Bédécarrats, Shanping Chen, Kaycey Pearce, Diancai Cai, David L. Glanzman.  eneuro, 2018; ENEURO.0038-18.2018 DOI: 10.1523/ENEURO.0038-18.2018.

Abstract

The precise nature of the engram, the physical substrate of memory, remains uncertain. Here, it is reported that RNA extracted from the central nervous system of Aplysia given long-term sensitization training induced sensitization when injected into untrained animals; furthermore, the RNA-induced sensitization, like training-induced sensitization, required DNA methylation. In cellular experiments, treatment with RNA extracted from trained animals was found to increase excitability in sensory neurons, but not in motor neurons, dissociated from naïve animals. Thus, the behavioral, and a subset of the cellular, modifications characteristic of a form of nonassociative long-term memory in Aplysia can be transferred by RNA. These results indicate that RNA is sufficient to generate an engram for long-term sensitization in Aplysia and are consistent with the hypothesis that RNA-induced epigenetic changes underlie memory storage in Aplysia.

Significance Statement It is generally accepted that long-term memory (LTM) is encoded as alterations in synaptic strength. An alternative model, however, proposes that LTM is encoded by epigenetic changes. Non-coding RNAs can mediate epigenetic modifications. Therefore, RNA from a trained animal might be capable of producing learning-like behavioral change in an untrained animal. Here, it is demonstrated that the memory for long-term sensitization in the marine mollusk Aplysia can be successfully transferred by injecting RNA from sensitized into naïve animals. Moreover, a specific cellular alteration that underlies sensitization in Aplysia, sensory neuron hyperexcitability, can be reproduced by exposing sensory neurons in vitro to RNA from trained animals. The results provide support for a nonsynaptic, epigenetic model of memory storage in Aplysia.