Uzaydaki Fareler Geri Döndü

Kibo modülünde, suni (1G) ve mikrogravite (μG) ortamında farelerin yetiştirilmesi ve bu farelerin hepsinin Dünya’ya canlı dönmesi şartını içeren görev başarıyla tamamlandı. Böylelikle, farelerin aynı anda, farklı gravite düzeylerinde yetiştirilebildiği ve Dünya’ya geri döndüklerinde hayatta kaldıkları ilk kez kanıtlanmış oldu. Sonrasında da ‘uzaydan gelen’ bu fareler, Dünya’da yavrularını doğurdular.

Japonya Uzay Araştırma Ajansı (JAXA), Tsukuba Üniversitesi ve Osaka Üniversitesi, Uluslararası Uzay İstasyonu’nda (ISS) bulunan, Japon Deney Modülü'ndeki (Kibo) özel bir santrifüj işlemi ile Hücre Biyolojisi Deneme Tesisi'ni (CBEF) kullanarak farelerin yetiştirilmesini 35 gün boyunca başarıyla tamamladıklarını bildirdi.

Uzayda yetiştirilen bir farenin yavrusu olan bebek fare, farklı bir anne tarafından bakılıyor. ^[1]

Deneye Genel Bir Bakış ve Farelerin Durumu

Bu uzun vadeli yetiştirme programı, yer çekimi etkilerini incelemek için bir santrifüj işlemi sunan Japonya'nın benzersiz deney cihazını kullanarak, yörüngede yapay bir yer çekimi ortamında (1G) ve bir mikrogravite ortamında (μG) eş zamanlı yetiştirme özelliğine sahiptir. Her iki yer çekimi seviyesine de fareler 35 gün boyunca maruz kaldı.

Dünya’ya dönen farelere yapılan muayene sonucunda, her bir yer çekimi ortamında yetiştirilen farelerin kemik ve kas miktarlarında önemli farklılıklar gözlenmiştir:

1. Kemik dokularındaki değişiklikler (Tokyo Tıp ve Dişçilik Üniversitesi tarafından analiz edilmiştir):

Ekip, μG ortamında yetiştirilen farelerin dinamik yüklenmeden etkilenen femur dokularını mikro BT kullanarak analiz etti ve femurdaki süngerimsi kemiklerin*, 1G ortamında yetiştirilenlerle karşılaştırıldığında çarpıcı biçimde azaldığını buldular.

Süngerimsi kemiklerin yapısal analizi ve kemik mineral içeriğinin incelenmesi, trabeküler kemiklerin sayısının ve süngerimsi kemiklerdeki mineral miktarının azaldığını göstermiştir; bu da ciddi bir şekilde osteoporozun meydana geldiğini göstermektedir.

Kemik kütlesi azalmalarının uzayda uzun süreli kalmaktan kaynaklandığı bilinmektedir, ancak bu olayın mekanizması tam olarak aydınlatılamamıştır.

Kibo’da bakılan farelerin kemik içeriğindeki değişimler. ^[2]

2) Kaslardaki değişimler (Tsukuba Üniversitesi tarafından analiz edilmiştir):

Soleus kasının ağırlığındaki değişim, μG ortamında yetiştirilen farelerin kas ağırlığının 1G ortamında yetiştirilen farelere kıyasla %10 azaldığını göstermiştir.

Farelerin kas ağırlığındaki değişim (solda), gen analizi (sağda). ^[3]

Yeni nesil ardıştırıcı kullanarak yapılan kapsamlı genetik analizde, mikrogravitasyon altında yetiştirilen farelerde yaklaşık 40.000 genin 300 geninde gen ekspresyonu da değiştirildi (Üstteki görselde, sağdaki panelde, siyah → kırmızı → sarı → yeşil renkleri, düşükten yükseğe doğru ekspresyon seviyelerini göstermektedir). Soleus kası, fonksiyonları uzayda daha uzun süre dayanacağı düşünülen kaslardan biridir. Bir sonraki aşamada, gen ekspresyonundaki değişikliklere belirli bir çevreye adaptasyondan kaynaklı epigenetik değişikliklerin** sebep olup olmadığına bakılacaktır.

Uzun Süreli Yetiştirmenin Önemi

Uzayda uzun süre kaldıklarında astronotların bedenleri yer çekimsiz bir ortama adapte olur ve vestibül fonksiyonlarında azalma (denge hissinde azalma), vücut sıvılarının akış yönlerinde değişim (üst vücut kısmına aşırı sıvı aktarımı), alt ekstremite kaslarının atrofisi ve kemik kaybı gözlenir. Bu etkilerin hepsi yaşlı, yatalak insanlarda görülenlere benzer semptomlardır.

Birçok araştırmacı tarafından, yaşlı ve yatalak insanlarda görülen bu fiziksel fonksiyonlarda azalmanın sebeplerinin izah edilme çabasına, bu tarz araştırmalarla böylelikle artık açıklık getirilebilecek. Yetiştirme deneyinin başarısı göz önüne alındığında, bu araştırma ilk defa yeni bir bakış açısıyla değerlendirilebilir ve böyle bir yaklaşım, bu tür işlevlerin azalmasını engelleyecek yeni ilaçların keşfedilmesini sağlayabilir. Ayrıca bu tür çalışmalar, gelecekteki insanlı uzay görevleri için birikim oluşturabilir.

Dünya'ya güvenle geri dönmelerini sağlamak için, besleme ve içme suyunu yenileme gibi farelerin yetiştirilmesiyle ilgili durumları 24 saat kontrol altında tutmak için, yerleşik uçuş kontrol ekibi, farelerin sağlıklarından sorumlu bir ekip (bu ekipte bir veteriner de bulunmakta) ve deney ekipmanı geliştirme ekibi birlikte çalıştılar.

Fare yavrularının doğumunda çalışırken, uzayda kalan ana farelerdeki değişikliklerin birincil değerlendirilmesi tamamlandı. Yaşlıların fiziksel bozulmalarına benzer semptomlar; örneğin bacak kaslarındaki zayıflama, yağ birikimi, karaciğer dokusunda değişiklikler ve özellikle de sarkopenik belirtiler, uzaydaki farelerde de gözlenmiştir. Japonya'nın hızla artan yaşlı nüfusu için sağlık tedbirlerinin alınması adına, uzayda kalan farelerin gen seviyeleri hakkında detaylı analiz yapılması planlanıyor.

* Kemik, dış kısımında kortikal kemik denilen sert bir parçadan ve kemik içerisinde süngerimsi kemik diye adlandırılan ağ benzeri bir parçadan oluşur. Süngerimsi kemikler, kortikal kemiklere kıyasla daha aktif metabolize olurlar.

** Epigenetik değişiklikler, DNA’nın temel yapısını değiştirmeden genlerin fonksiyonlarını yönlendirir ve maruz kalınan çevresel faktörlerden kaynaklanırlar.

Kaynaklar
http://iss.jaxa.jp/en/kiboexp/news/1013_170113_mhu.html
http://iss.jaxa.jp/en/kiboexp/news/1205_0130_mouse.html

Görsel Kaynaklar
[1] JAXA/University of Tsukuba/Osaka University
[2], [3] JAXA/University of Tsukuba/Tokyo Medical and Dental University

Kapak Görseli
http://www.sciencealert.com/images/articles/processed/mice-mars_1024.jpg