Optogenetik, genetik olarak seçilen sinir hücrelerinin ışık aracılığıyla kontrol edilmesine olanak tanıyor. Hafıza, uyku, korku, bağımlılık ve hareket gibi süreçlerin incelenmesinde kullanılan yöntem, nörolojik ve psikiyatrik hastalıkların altında yatan mekanizmaların anlaşılmasına da katkı sunuyor.
Üsküdar Üniversitesi Rektör Danışmanı ve Moleküler Biyoloji ve Genetik (İngilizce) Öğretim Üyesi Prof. Dr. Muhsin Konuk, optogenetiğin çalışma prensibini, araştırmalardaki kullanım alanlarını ve insanlarda tedavi amacıyla uygulanma sürecini değerlendirdi.
Bir yosundan beyin araştırmalarına
Optogenetiğin gelişiminde, ışığa yönelen tek hücreli yeşil alg Chlamydomonas reinhardtii üzerinde yapılan çalışmalar önemli rol oynadı. Bu canlıda ışığa duyarlı bir proteinin keşfedilmesi, zamanla belirli hücrelerin ışıkla kontrol edilmesini sağlayan teknolojinin geliştirilmesine zemin hazırladı.
Prof. Dr. Muhsin Konuk, temel bilim araştırmalarının farklı alanlarda önemli uygulamalara dönüşebildiğine dikkat çekerek, “Bir yosun hücresinin, Chlamydomonas reinhardtii; ışığa doğru yönelmesini sağlayan proteinin keşfi, yaklaşık 20 yıl içinde bilim insanlarının beynin belirli hücrelerini ışıkla açıp kapatabilmesine olanak tanıyan bir teknolojiye dönüştü.” ifadelerini kullandı.
Yöntemin genetik ve ışık teknolojilerini bir araya getirdiğini belirten Konuk, “En basit tanımıyla optogenetik, genetik olarak seçilmiş hücrelerin faaliyetini ışık kullanarak kontrol etme yöntemi. Buradaki ‘opto’ ışık anlamına gelirken, ‘genetik’ de hücrelerin genetik açıdan değiştirilmesini ifade ediyor.” dedi.
Sinir hücrelerine milisaniyeler içinde müdahale
Optogenetiğin öne çıkan özelliklerinden biri, belirli hücre gruplarının hedeflenebilmesi ve bu hücrelerin faaliyetlerine çok kısa sürelerde müdahale edilebilmesi. Özellikle sinirbilim araştırmalarında kullanılan yöntem, belirli nöronların davranışlar üzerindeki etkisini incelemeye imkân sağlıyor.
Prof. Dr. Konuk, yöntemin çalışma şeklini şöyle anlattı:
“Bir araştırmacı örneğin beynin milyonlarca hücresi arasından yalnızca dopamin üreten belirli nöronları ışığa duyarlı hale getirebiliyor. Daha sonra beyne çok ince bir optik fiber aracılığıyla ışık göndererek bu hücreleri milisaniyeler içinde çalıştırabiliyor veya susturabiliyor.”
Bu sayede araştırmacılar, belirli hücre gruplarının hangi davranışlarda rol oynadığını inceleyebiliyor. Hücre seçiciliği ve zamanlama hassasiyetinin bir arada sunulması, sinir devrelerinin işleyişini anlamak açısından önem taşıyor.
Korku ve hafızanın ardındaki sinir devreleri inceleniyor
Optogenetik, beyindeki bir bölgenin yalnızca belirli bir davranış sırasında etkinleştiğini gözlemlemekle sınırlı kalmıyor. Araştırmacılar, ışık aracılığıyla ilgili sinir devrelerini etkinleştirerek veya baskılayarak bu devrelerin davranışlar üzerindeki etkisini de sınayabiliyor.
Prof. Dr. Konuk, yöntemin neden-sonuç ilişkilerinin araştırılmasına katkısını şu sözlerle açıkladı:
“Beyindeki 86 milyar sinir hücresinin işlevleri daha net biçimde ölçülebiliyor. Örneğin, belirli bir sinir devresinin korkuya neden olup olmadığını test etmek bu teknoloji sayesinde mümkün. Bilim insanları ışık aracılığıyla bu devreyi açıp kapatarak korku davranışının nasıl etkilendiğini gözlemleyebilir.”
Parkinson ve bağımlılık araştırmalarında kullanılıyor
Hafıza, ödül, motivasyon, uyku, korku, hareket ve sosyal davranış gibi pek çok sürecin altında yatan sinir devreleri optogenetikle araştırılıyor. Yöntem, Parkinson, depresyon, bağımlılık ve ağrı gibi durumlarla ilişkili beyin mekanizmalarının incelenmesinde de kullanılıyor.
Prof. Dr. Konuk, optogenetiğin farklı araştırma alanlarındaki yerini şöyle anlattı:
“Optogenetik bugün onlarca laboratuvarda kullanılarak, hafıza, ödül, motivasyon, uyku, korku, hareket, bağımlılık ve sosyal davranış gibi süreçleri oluşturan sinir devrelerinin incelenmesinde temel araçlardan biri haline geldi. Parkinson, depresyon, bağımlılık, ağrı ve başka nörolojik/psikiyatrik bozukluklarla ilişkili devreler de bu yöntemle araştırılıyor.”
Bu çalışmalarla hastalıkların oluşumunda rol oynayan mekanizmaların anlaşılması ve yeni tedavi stratejilerinin geliştirilmesi hedefleniyor.
Henüz rutin bir tedavi yöntemi değil
Optogenetik alanındaki ilerlemeler, özellikle beyin hastalıklarının araştırılması açısından yeni olanaklar sunuyor. Ancak laboratuvarlarda ve deney hayvanlarında elde edilen sonuçların doğrudan insanlarda uygulanabilecek tedavilere dönüştüğü anlamına gelmediği belirtiliyor.
Prof. Dr. Konuk, yöntemin mevcut durumuna ilişkin şu değerlendirmede bulundu:
“Göz dışındaki, özellikle beyin kaynaklı hastalıklar için optogenetik henüz onaylanmış bir tedavi değil, ileri düzey bir araştırma aracıdır.”
Konuk, optogenetiğin bugünkü kullanım amacını ise şu sözlerle özetledi:
“Optogenetik şu an için ağırlıklı olarak hastalıkların altında yatan mekanizmaları çözmeye yarayan güçlü bir laboratuvar araştırma aracıdır.”
Görme kaybında insan çalışmaları sürüyor
Optogenetiğin insanlarda uygulanmasına yönelik araştırmalarda görme kaybı öne çıkan alanlardan biri olarak dikkat çekiyor. Özellikle retinitis pigmentosa adı verilen kalıtsal retina hastalığı üzerinde çalışmalar yürütülüyor.
Gözün ışığa erişim açısından beyne kıyasla farklı olanaklar sunduğunu belirten Prof. Dr. Konuk, bu alandaki klinik araştırmalarda görsel işlevlerin kısmen geri kazanılmasına yönelik sonuçlar elde edildiğini kaydetti.
Konuk, “Bu alanda Faz 1/2 insan klinik çalışmaları devam etmektedir ve çarpıcı sonuçlar yayınlanmıştır.” dedi.
Parkinson ve epilepsi için araştırmalar yapılıyor
Parkinson araştırmalarında hareket kontrolüyle bağlantılı sinir yolları optogenetik yöntemlerle inceleniyor. Belirli hücre gruplarının uyarılmasının veya susturulmasının deney hayvanlarındaki hareket belirtilerini nasıl etkilediği araştırılıyor.
Epilepsi çalışmalarında ise aşırı sinir hücresi etkinliğinin baskılanması üzerinde duruluyor. Işığa duyarlı proteinler aracılığıyla hücre faaliyetlerine müdahale edilmesi, nöbetlerin altında yatan mekanizmaların anlaşılması ve yeni yaklaşımların geliştirilmesi açısından değerlendiriliyor.
Her iki alanda da deneysel sonuçların insanlarda uygulanabilecek tedavilere dönüşmesi için araştırmaların sürmesi gerekiyor.
Türkiye'de disiplinler arası altyapı gerekiyor
Optogenetik araştırmalarının genetik, nörobilim ve mühendislik alanlarının birlikte çalışmasını gerektirdiğini vurgulayan Prof. Dr. Konuk, “Optogenetik; genetik, nörobilim ve mühendislik disiplinlerinin kusursuz birleşimidir.” dedi.
Türkiye'de optogenetik çalışmalarının, genetik, mühendislik ve nörobilim alanlarında öncü olan sınırlı sayıdaki araştırma merkezi ve üniversitede translasyonel sinirbilim düzeyinde yürütüldüğünü belirten Konuk, 2026 Nobel Tıp Ödülü'nün bu alana ilgiyi artırabileceğini ifade etti.
Araştırmalar için moleküler biyoloji ve viroloji laboratuvarlarının yanı sıra lazer ve LED ışık kaynakları, elektrofizyolojik kayıt sistemleri, gelişmiş görüntüleme olanakları ve deney hayvanı araştırma altyapısı gerekiyor.
Üsküdar Üniversitesi'nin imkânlarına da değinen Prof. Dr. Konuk, “‘Türkiye’nin beyin üssü’ mottosuna uygun olarak Üniversitemiz bu alandaki çalışmaları yürütmek üzere alt yapının büyük çoğunluğuna sahiptir.” ifadelerini kullandı.
