Hastalıkların kökeni genellikle hücrelerin içinde gizlidir. Ancak şimdiye kadar, bilim insanları binlerce hücreden alınan ortalama verilerle çalıştıkları için, bir hücredeki en ufak değişiklikleri yakalamak neredeyse imkansızdı. İşte bu noktada, Güney Koreli Profesör Inkyung Jung ve Duke Üniversitesi’nden Profesör Yarui Diao’nun önderliğinde geliştirilen yeni teknoloji scHiCAR, bu sınırlamayı tarihe gömüyor. scHiCAR, tek bir hücrede gen ifadesi (transkriptom), epigenom (genlerin aktivasyon nedenlerini belirten kimyasal işaretler) ve 3D genom yapısını (genlerin üç boyutlu konumu) eş zamanlı olarak analiz eden dünyadaki ilk ultra-hassas moleküler haritalama aracı.
Bu yeni teknoloji, bilim dünyasında daha önce yapamadığımızı yapmamıza olanak tanıyor. Çünkü genler basit birer “aç-kapa” düğmesi değil; hangi genlerin aktif olduğu, bu genlerin neden aktif olduğu ve genlerin hücre içindeki uzaysal düzeni, hücrenin kaderini belirliyor. Geleneksel yöntemlerde, bu üç bilgi türü farklı hücrelerde ayrı ayrı elde edilip sonra birleştiriliyordu. Bu ise hassas değişikliklerin kaybolmasına, yanlış yorumlanmasına veya gözden kaçmasına sebep olabiliyordu.
scHiCAR, bu üç önemli genetik katmanı tek bir hücrede aynı anda ölçerek çok daha gerçek ve ayrıntılı bir veri sağlıyor. Üstelik, yapay zekâ destekli analizler sayesinde hem doğruluk hem de tekrarlanabilirlik rekor seviyeye ulaşıyor. Tüm bu verileri bir araya getirerek, hücrelerin genetik yapısını adeta üç boyutlu bir harita gibi önümüze seriyor. En dikkat çekici noktaysa bu analizin maliyetinin hücre başına sadece 0,04 dolar seviyesine düşürülmüş olması. Bu, bilim insanlarının milyarlarca hücre üzerinde de rahatlıkla çalışabilmesini mümkün kılıyor.
Araştırma ekibi bu teknolojiyi kullanarak fare beyni içerisindeki 1,6 milyon hücreyi yüksek çözünürlükte haritalandırdı. Böylece hastalık genlerinin tam olarak ne zaman, nerede ve hangi hücresel yapı içerisinde aktif hale geldiği görülebiliyor. Daha da heyecan verici olan ise, bu yöntem sayesinde 22 farklı hücre tipinde genlerin nasıl farklı işlediği ortaya çıkarıldı. Özellikle kas yenilenmesi sürecinde, kas kök hücrelerinin genlerinin 3D yapısının zaman içinde nasıl değiştiği ve bu değişimin hücre kaderini nasıl etkilediği gerçek zamanlı olarak izlenebildi. Bu bulgu, yaşlanmaya bağlı hastalıklar ve tedavisi zor hastalıklar için yeni terapötik yaklaşımlar geliştirilmesinde yol gösterici olacak gibi görünüyor.
Profesör Inkyung Jung, bu başarının sadece hücrelerin gözlemlenmesi anlamına gelmediğini, aynı zamanda hücre içindeki genomik planların okunması ve yönlendirilmesi anlamına geldiğini vurguladı. Parkinson, kanser gibi karmaşık hastalıkların gelişim süreçlerinin anlaşılmasında ve hastaya özel hedefe yönelik yeni ilaçların geliştirilmesinde bu teknolojinin büyük bir dönüm noktası olduğunu dile getirdi.
Sonuç olarak scHiCAR, genetik araştırmalarda yeni bir çağ başlatıyor. Artık tek bir hücrede genlerin ne yaptığı, neden yaptığı ve nerede yaptığı net olarak görülebiliyor. Bu da insan sağlığı ve hastalıklarının daha derinlemesine çözülmesi için heyecan verici fırsatlar sunuyor. Bilim insanları, kısa süre içinde bu teknolojinin klinik uygulamalara da taşınarak kişiye özel tedavileri çok daha etkili hale getireceğine inanıyor.
Bu önemli çalışma, Nature Biotechnology dergisinde yayımlandı ve bilim dünyasında büyük yankı uyandırdı. Yeni nesil moleküler haritalama teknolojisi scHiCAR ile genetik gizemler birer birer aydınlanıyor, hastalıkların erken teşhisi ve tedavisinde çığır açan gelişmeler kapımızda.
