On yıllardır bilim insanları beynin bağışıklık sistemini genellikle vücudun ana savunmasından ayrı, kapalı bir topluluk olarak görüyorlardı. Beynin kendine özgü bağışıklık hücreleri ve istenmeyen ziyaretçileri dışarıda tutan kan-beyin bariyeri vardır; tıpkı özel bir kulüpteki fedai gibi. Ancak Stanford'dan yeni araştırma bu tabloya meydan okuyor ve insanlar yaşlandıkça vücudun başka yerlerinden gelen çok sayıda bağışıklık hücresinin insan beynine girdiğini buluyor. Bu keşif, beyin yaşlanmasına dair anlayışımızı yeniden şekillendirebilir ve potansiyel olarak nörolojik hastalıkların tedavisi için yeni yollar açabilir. Wu Tsai Nörobilimler Enstitüsü'ndeki Knight Beyin Dayanıklılığı Girişimi tarafından kısmen desteklenen çalışma Nature dergisinde yayımlandı.

"Genellikle beynin kapalı bir sistem olduğunu düşünürüz," dedi Stanford Tıp'ta patoloji alanında doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ilk yazarı Julia Belk. "Bulduğumuz şey, aslında yaşlanma sırasında insan beynine birçok bağışıklık hücresinin girdiğidir." Belk'in disiplinler arası geçmişi - bilgisayar bilimiyle başladı ve Sarafan ChEM-H'ın Kimya/Biyoloji Arayüzü Doktora Öncesi Eğitim Programı'ndan geçti - daha önce mutasyona uğramış kan kök hücrelerinden gelen bazı bağışıklık hücresi klonlarının Alzheimer riskinin daha düşük olmasıyla ilişkili olduğunu gösteren patoloji doçenti ve kıdemli yazar Siddhartha Jaiswal ile bir iş birliğine yol açtı. Bu, bu sıra dışı hücrelerin beyinle etkileşime girebileceği olasılığını gündeme getirdi ve daha ileri araştırmalar aslında beyne girebileceklerini öne sürdü. Ekip daha sonra daha büyük bir soru sordu: Kandan gelen bağışıklık hücreleri, insanlar yaşlandıkça rutin olarak beyinlere girebilir mi?

"Sürekli olarak kemik iliğindeki kan kök hücreleri tarafından yenilenen çoğu bağışıklık hücresinin aksine, beyindeki bağışıklık hücrelerinin yaşam boyunca beyin dışından katkı olmadan kendilerini yeniledikleri varsayılıyordu," dedi Jaiswal. "İlk çalışmamız bunun her zaman böyle olmayabileceğini gösterdi."

Yıllarca birçok araştırmacı, mikroglia olarak bilinen beynin özel bağışıklık hücrelerinin doğumda oluştuğuna ve kendi kendini idame ettiren bir popülasyon olarak kaldığına inanıyordu. Ancak Belk ve meslektaşları, dış bağışıklık hücrelerinin nadir mutasyonlara sahip olanlardan daha fazla insanda beyne girebileceği olasılığını değerlendirdi - belki de bu insan yaşlanmasının düzenli bir özelliğidir. Kan kaynaklı bağışıklık hücrelerinin Alzheimer'da rol oynayabileceği fikri hem sıra dışı hem de tartışmalıydı, bu yüzden 2022'de Jaiswal ve meslektaşları, beyin dayanıklılığı ve nörodejeneratif hastalık çalışma şeklimizi yeniden düşünmeyi amaçlayan araştırmaları finanse eden Knight Beyin Dayanıklılığı Girişimi'nden destek istedi.

Knight Girişimi Yenilik Ödülü'nün desteğiyle ekip - ortak kıdemli yazar Howard Chang, Virginia ve D. K. Ludwig Kanser Araştırma Profesörü dahil - kan bağışıklık hücrelerinin beyindeki mikrogliaları gerçekten yenileyip yenileyemeyeceğini belirlemek için yola çıktı. Stanford Hızlı Otopsi Merkezi'nden (ortak yazar Jody Hooper liderliğinde) ve Washington Üniversitesi'nin Alzheimer Hastalığı Dizileme Projesi'nden insan beyin dokusunu incelediler; bu proje Alzheimer'lı ve Alzheimer'sız kişilerden hem kan hem de ölüm sonrası beyin dokusu sağladı. Bu, kan dolaşımındaki bağışıklık hücrelerini beyin dokusundakilerle doğrudan karşılaştırmalarına olanak tanıdı.

Zorluk, beyindeki bağışıklık hücrelerinin kökenlerini izlemekti. Bağışıklık hücreleri sürekli bölündüğü için bilim insanları, tıpkı bir tüketici soy testi hizmeti gibi, paylaşılan mutasyonları soyun biyolojik belirteçleri olarak kullandılar. İnsanlar yaşlandıkça kan kök hücrelerinde rastgele mutasyonlar birikir ve bu kök hücrelerin ürettiği bağışıklık hücreleri aynı mutasyonları miras alır. İki bağışıklık hücresi grubu eşleşen mutasyonlar taşıyorsa, muhtemelen aynı kökeni paylaşıyorlardır. Belk ve meslektaşları, 2023 araştırmaları sırasında geliştirdikleri teknikleri kullanarak eşleştirilmiş kan ve beyin örneklerini karşılaştırdılar ve genetik imzaların eşleştiğini buldular; bu, vücuttan gelen bağışıklık hücrelerinin beyne girdiğini gösteriyordu; süreç şu şekilde gerçekleşiyor: