- Kaşıntı·basofiller·ILC2’ler üzerine araştırmalar bir zamanlar klinik açıdan düşük anlamlı görülüyordu, ancak JAK inhibitörleri ve FDA onaylı ilaç geliştirmelerine uzanan bir yol açtı
- Erken dönem translational research, hücre ve hayvan araştırmalarını insana taşıyan tek yönlü bir aktarım gibi görülüyordu ve o dönemde insan dokusundan derin biyolojik içgörü çıkarmak zordu
- High-throughput ve single-cell sequencing sonrasında insan örneklerinde doğrulama ile first-in-human çalışmaların ağırlığı arttı, ancak “fareler X hastalığı için belirsiz bir modeldir” eleştirisi de hayvan araştırmalarını zayıflatan bir söyleme dönüştü
- JAK1 gain-of-function hastalarının gözleminden yola çıkılarak oluşturulan fareler cilt iltihabını yeniden üretti, ancak astım göstermedi; ancak Alternaria alternata maruziyetinden sonra alerjik akciğer iltihabına yatkınlık arttı
- JAK1, bağışıklık hücrelerinde iltihabı teşvik ederken akciğerdeki duyusal nöronlara anti-inflamatuvar bir program kazandırıyor; bu da araştırma alanı, model ve hipotez sınırlarını katılaştırmanın keşfi sınırlayabileceğini gösteriyor
Kaşıntı araştırmasından başlayan sıra dışı yol
- 10 yıl önce kaşıntı, birçok doktor ve bilim insanı tarafından önemsiz bir duyum olarak görülüyordu ve postdoctoral fellowship döneminde basofiller ile ILC2’lerin klinik anlamı olmayan iz hücreler olduğu söyleniyordu
- Araştırma, basofilleri ve group 2 innate lymphoid cells(ILC2s) hücrelerini insan derisinde doğruladı ve bunları atopic dermatitis(AD) ile ilişkilendirdi
- AD, hedefe yönelik tedavi için fazla karmaşık bir hastalık olarak görülüyordu; ancak daha sonra laboratuvar, Janus kinase(JAK) inhibitörlerinin kaşıntı üzerinde özgün bir antipruritik etki gösterdiğini yayımladı
- Bu çalışma, kaşıntı için yeni kullanım patentine yol açtı ve AD ile daha az bilinen kaşıntılı hastalıklar için first-in-class FDA onaylı ilaçlarla ilgili birçok randomize klinik çalışmanın tasarımına temel oluşturdu
Translational research algısındaki değişim
- Bilim kariyerinin başlarında NIH, translational research’ü iki kategoriye ayırıyordu
- T1: temel araştırmadan klinik araştırmaya bilgi aktarımı
- T2: klinik araştırmadan gerçek klinik uygulamaya bilgi aktarımı
- Bu tanım, translational science’ın yalnızca hücre veya hayvandan insana yeniliği taşıyan tek yönlü bir aktarım olduğunda değerliymiş gibi görünmesine yol açtı
- O dönemde bazı saf akademik yönelimli araştırmacılar için “translational”, saflığın bozulması, daha düşük titizlik ve mekanizma anlayışının eksikliği çağrışımı yapıyordu
- 25 yıl önce high-throughput sequencing ve single-cell sequencing gibi teknolojiler ortaya çıkmadan önce, birincil insan dokularından biyolojik derinlik çıkarmak zordu
- İnsan çalışmalarını fare çalışmalarına daha fazla bağladıkça, bunun teknik ve betimleyici araştırma gibi görüneceğine dair kaygılar da artıyordu
İnsan doğrulamasının yükselişi ve hayvan modellerine eleştiri
- Yeni teknolojiler öne çıktıkça translational science’ın konumu hızla değişti ve yüksek etkili makalelerde insan örneklerinde doğrulama neredeyse fiili bir gereklilik haline geldi
- First-in-human çalışmalar, alanın ön saflarına hızla çıkmanın güçlü bir yolu oldu
- “biomarker” ve “biobank”, fon başvurularında önemi ima eden kilit sözcükler olarak kullanılmaya başlandı
- NIH değerlendirmelerinde “fareler X hastalığı için belirsiz bir modeldir” demek, projeyi zayıflatan yaygın bir eleştiri haline geldi
- Geçmişte translational work’e yönelik olumsuz söylem rahatsız ediciyse, daha sonra bunun yerini hayvan araştırmaları etrafında yeni bir olumsuz söylem aldı
JAK1 hasta gözleminden tesadüfen oluşturulan farelere
- Laboratuvar, fare araştırmaları ile insan translational keşiflerini birlikte sürdürdü
- 2017’de duyusal nöronlardaki JAK1’in kaşıntının önemli bir aracısı olduğunu doğruladıktan sonra, Stuart Turvey hastalarda bulunan ilk germline JAK1 gain-of-function(GoF) varyantını bildirdi
- JAK1, bağışıklık hücreleri içinde birçok cytokine sinyalinin ana yolaklarından biri olarak işlev görür
- Bu hastalar çoklu organları etkileyen inflamatuvar patoloji gösteriyordu; buna ağır AD, asthma ve food allergy gibi hastalıklar dahildi
- JAK1 GoF varyantına sahip çocuklarda kaşıntı yüksek doz steroidlere yanıt vermedi, ancak JAK1/JAK2’yi inhibe eden oral ruxolitinib verildikten sonra ilk kez hafifledi
- Bu hasta gözlemi, fare bulgularıyla birleşerek JAK1’in hastaların sinir sisteminde kaşıntının önemli bir itici gücü olabileceğini gösterdi
Hipotezsiz model ve uymayan fenotip
- Hastalarda bulunan tam JAK1 varyantını koşullu olarak ifade eden fareler üretmeye karar verildi, ancak ortada net bir hipotez yoktu
- Başlangıçta insan JAK1 GoF varyantının yalnızca duyusal sinirlerde eksprese edilmesi planlanmıştı; ancak bir yanlış anlama nedeniyle, hastalardaki gibi germline biçimde varyantı eksprese eden fareler üretildi
- Bu fareler, hastalar gibi kendiliğinden AD-benzeri cilt iltihabı gösterdi, ancak çocukların aksine asthma gelişmedi
- Laboratuvar şu sonuca vardı: “insanlar, fare hastalığının belirsiz bir modelidir”
- Hatalı üretilmiş fare, belirsiz hipotez ve uyuşmayan fenotip nedeniyle projeyi bırakmak için pek çok neden vardı; ancak bu karmaşa içinde yeni bir akciğer nöroimmün mekanizması ortaya çıktı
Çevresel alerjenin ortaya çıkardığı gen-çevre etkileşimi
- Farelerin asthma-like disease göstermesi için alerjene maruziyet gerekiyordu
- Laboratuvar fareleri ile insanlar arasındaki önemli farklardan birinin, laboratuvar farelerinin çevresel alerjenlere neredeyse hiç maruz kalmaması olduğu varsayıldı
- Astımla ilişkili alerjen Alternaria alternata ile challenge edildiğinde, JAK1 GoF farelerinde alerjik akciğer iltihabına yatkınlık arttı
- Bu sonuç, genler ile çevrenin etkileşerek klinik fenotipi oluşturduğu klasik senaryoyla uyumluydu
- Araştırma burada durmadı; daha derine indikçe JAK1’in hücre tipine özgü işlev farklılıkları ortaya çıktı
Akciğer duyusal nöronlarında JAK1’in zıt işlevi
- İmmünolojinin temel kabullerinden biri, cytokine’ların akciğer gibi epithelial veya stromal dokularda etki gösterebilmesi için çoğu zaman aşağı akış JAK signaling’e bağımlı olmasıdır
- Germline JAK1 GoF farelerinde tüm hücrelerde JAK1 sinyali güçlenmiş olduğundan, bağışıklık hücrelerindeki aşırı JAK1 sinyalinin gerçekten gerekli olup olmadığı sorgulandı
- Bunu test etmek için epithelial ve stromal hücrelerin JAK1 GoF varyantını taşıdığı, bağışıklık hücrelerinin ise wild-type varyantına sahip olduğu bone marrow chimeric mice üretildi
- Sonuçlar beklentinin tersiydi
- Bağışıklık hücreleri seferber edilmedi
- Akciğerdeki JAK1 aktivasyonu, bağışıklık hücrelerinin toplanmasını tersine baskıladı
- Yaklaşık bir yıl süren yorum karmaşasının ardından şu sonuca varıldı: JAK1 aktivasyonu bağışıklık hücrelerinde proinflamatuvar iken, akciğeri yöneten duyusal nöronlarda anti-inflamatuvar bir program kazandırmaktadır
- JAK1, sinir sistemi içinde bağışıklık sisteminin dengesini koruyan tamamen farklı bir işlev de üstlenir
Alanlar ve tanımlar araştırma yönünü sınırladığında
- Bu araştırma yolu, bench to bedside yaklaşımından ziyade, insan gözleminden başlayıp ön veri olmadan istemeden fare hastalığı üretme ve ardından yeniden mekanizma arama biçiminde ilerledi
- Başlangıç noktasında yeniliğin ya da etkinin ne olduğu, hatta sonucun hangi organda ortaya çıkacağı bile net değildi
- Araştırma, mevcut grant kapsamının çok ötesine geçti ve genellikle translational research proposal’larında kaçınılması öğretilen yaklaşımın tersine ilerledi
- basic vs. translational researcher, hypothesis-driven vs. exploratory, immunologist vs. neuroscientist, allergist vs. dermatologist, itch vs. inborn error of immunity gibi ayrımları sabitlemeyen bir tutum, disiplinler arası keşfi mümkün kıldı
- Discipline, field ve model faydalı kavramsal çerçeveler olsa da, daha büyük düşünme yeteneğini engelliyorlarsa sürekli göz ardı edilmelidir
1 yorum
Hacker News yorumları
Ücretsiz tam metni görebileceğimiz bir bağlantı olup olmadığını merak ediyorum
En üstteki yorumdaki bağlantıya tıkladıktan sonra DOI kodu
10.1016/j.cell.2024.08.006ile makaleyi arayabilirsinizDoku mühendisliğinin büyük ölçekte ilk, belki de yeterince kullanılacağı tek alan; nakil için organ yetiştirme ya da laboratuvarda yetiştirilen et gibi gösterişli alanlar değil, ilaç toksisite taraması için karaciğer dilimlerini toplu hâlde büyütmek olabilir
Hayvan hakları meselesini tamamen bir kenara bıraksak bile, toksikoloji modeli olarak ancak idare eder düzeyde olduğunu bilmemize rağmen fareleri öldürmek için çok fazla zaman ve para harcıyoruz
Laboratuvarları sürekli akışlı karaciğer dilimi kültürü biyoreaktörleriyle doldurabilirsek sonuçlar hızlı çıkar, zaman ve maliyet ciddi biçimde azalır ve çok daha doğru sonuçlar elde edilebilir
İnsan sağlığında güvenlik ile inovasyon arasında denge kurmak gerçekten zor
Bu, FDA eleştirisinden çok, zorlukları ve fırsatları aynı anda gösteren bir gerçek gibi
İnsanların güvenle tükettiği bazı gıdalar bile, temel bileşiklere farelerin tepkisi farklı olduğu için fareler için toksik ya da zararlı olabilir. Yaygın örnekler arasında çikolatadaki teobromin, kahvedeki kafein ve biberdeki kapsaisin var
Düzenlemeye çalıştığı hedeflerden çok daha küçük ve daha az destekleniyor; federal kurumlar ile özel şirketler arasındaki döner kapı sorunu da biliniyor. Gıda ve ilaçları tek bir kurumun düzenlemesi gibi doğal görünen görev bile mevcut toplumsal-siyasi ortamda artık geçerli görünmüyor
İlginç bir öncül ama telefonda yalnızca yeşil kısımları okuyabiliyorum. Burada kaşıntı ne anlama geliyor, daha kısa bir özeti var mı merak ediyorum
Yazının özü şu: İnsanlara benzer genetik arka plana sahip olunca astım geliştirmesi beklenen farelerde astım görülmemiş. Bunun nedeni laboratuvar ortamının fazla temiz olması ve farelerin alerjenlere maruz kalmamasıymış; alerjen verildiğinde de beklendiği gibi astım gelişmiş
Bu durumda, insanlar fare hastalıklarının istikrarsız bir modeli hâline geliyor. İnsanlar çok çeşitli ve kirli ortamlarda yaşar; genotipe bağlı olarak belirli bir fenotipi tetikleyen çevresel koşullara maruz kalabilirler. Bu çevresel arka planı anlamadan laboratuvarda yalnızca genotipi modellediğinizde, o genotipten beklenen fenotip ortaya çıkmayabilir
Tam metni görebilirseniz ilginç bir yazı. Biyomedikal araştırma yapmaya dair ilginç ve sağduyulu birçok nokta var; yalnızca başlığa bakınca beklemesi zor olan bir cümle özellikle öne çıkıyor
“NIH değerlendirme komitesinde bir araştırma fonu başvurusunu mahvetmenin yaygın bir yolu, ‘fareler X hastalığı için güvenilir bir model değildir’ demektir” kısmı. Gerçekte X ya da Y için farelerin iyi bir model olmadığını kendinden emin biçimde söyleyen çoğu bilim insanı, bu karmaşık konu hakkında hüküm verecek kadar fare genetiği ve biyolojisi bilmiyor
Hem avantajları hem dezavantajları olan nedenlerle, farelerle yapılan biyomedikal araştırmaların büyük kısmı, muhtemelen %90’dan fazlası, C57BL/6 ya da kısaca B6 denen tamamen inbred tek bir fare hattıyla yürütülür. Neredeyse tüm knockout ve transgenik fareler B6 varyantıdır; ilk dizilenen hat da budur. Avantajı genetik tekdüzeliktir, dezavantajı da genetik tekdüzeliktir
Kim’in dediği gibi biri “fareler X hastalığı için güvenilir bir model değildir” dediğinde, çoğunlukla bir hastalık tablosunun B6 farelerinde görülmediğini kasteder. Bu doğru olabilir, ama başka tür farelerde görülebilir ve gerçekten de sıkça görülür. Kesin olarak anlamak için 5 ila 100 farklı fare hattını incelemek gerekir; bunlardan biri ya da birkaçı aranan hastalığa sahip olabilir. Bu, insanlardaki hastalık varyasyonundan çok da farklı değil
Kim’in yazısının bir bölümünde buna ek olarak çevrenin de önemli olduğu yönünde çok önemli, doğru ama pek de şaşırtıcı olmayan bir sonuç ekleniyor. Araştırmacılar JAK1 fonksiyon kazanımı mutasyonu taşıyan fareler üretti; cilt iltihabı hastalardakine benzer şekilde gelişti ama astım oluşmadı. Ancak astımla ilişkili alerjen Alternaria alternata’ya maruz bırakıldıklarında alerjik akciğer iltihabına duyarlılık arttı ve nihayetinde genler ile çevrenin klinik fenotipi birlikte oluşturduğunu gösteren klasik tablo ortaya çıktı
Tersi de geçerli: fareler de insan hastalıklarının istikrarsız bir modeli olabilir https://www.youtube.com/watch?v=hKTV2R6TT0Y [video][31 dk]
Weinstein’ın genişletilmiş hipotezi bu makaleden çok daha ilginç ve ikna edici
Daha yakın bir model olarak makak maymunları kullanılabilir ama nedense insanlar buna karşı çıkıyor