Optogenetik, seçilmiş sinir hücrelerinin faaliyetlerini ışıkla kontrol ederek beynin nasıl çalıştığını araştırmayı sağlayan bir yöntem. Karl Deisseroth, Peter Hegemann ve Georg Nagel’in ışık kapılı iyon kanalları ve optogenetik alanındaki keşifleriyle 2026 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’nü kazanması, yöntemi yeniden gündeme taşıdı. Üsküdar Üniversitesi Rektör Danışmanı ve Moleküler Biyoloji ve Genetik (İngilizce) Öğretim Üyesi Prof. Dr. Muhsin Konuk, hafızadan korkuya, bağımlılıktan hareket kontrolüne kadar birçok sürecin bu yöntemle incelendiğini anlatıyor: “Optogenetik şu an için ağırlıklı olarak hastalıkların altında yatan mekanizmaları çözmeye yarayan güçlü bir laboratuvar araştırma aracıdır.”

Bir yosundan beyin araştırmalarına uzanan keşif

Prof. Dr. Konuk, optogenetiğin gelişiminde ışığa yönelen tek hücreli bir yeşil alg üzerinde yürütülen çalışmaların belirleyici olduğunu hatırlatıyor: “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.”

Yöntemin genetik ile ışık teknolojilerini bir araya getirdiğini belirten Konuk, tanımı şöyle yapıyor: “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.”

Optogenetik nasıl çalışıyor?

Konuk’a göre yöntemin en önemli özelliklerinden biri belirli hücre gruplarına odaklanabilmesi: “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.”

Böylece hangi hücre grubunun hangi davranışta rol oynadığı araştırılabiliyor. Konuk, hücre tipi seçiciliği ile zamanlama hassasiyetinin birlikte sağlanmasının sinirbilim açısından önemli bir kazanım olduğunu vurguluyor.

Korku devresi ışıkla açılıp kapatılabiliyor

Beyindeki bir bölgenin bir davranış sırasında aktifleştiğini gözlemlemek ile o bölgenin davranışa etkisini sınamak farklı şeyler. Konuk, optogenetiğin neden-sonuç ilişkilerini araştırmaya katkı sağladığını söylüyor: “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.”

Hafıza, uyku ve bağımlılık araştırmalarında kullanılıyor

Konuk’a göre optogenetik yalnızca tek bir hastalığa ya da beyin işlevine yönelik değil: “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.”

Parkinson araştırmalarında hareket kontrolüyle ilişkili sinir yolları inceleniyor; belirli hücre gruplarının uyarılmasının ya da susturulmasının deney hayvanlarındaki hareket belirtilerini nasıl etkilediği araştırılıyor. Epilepsi çalışmalarında ise aşırı sinir hücresi etkinliğinin baskılanmasına odaklanılıyor. Konuk, her iki alanda da deneysel bulgular ile insanlarda kullanılabilecek tedaviler arasındaki mesafenin gözetilmesi gerektiğine dikkat çekiyor.

Araştırma başarısı rutin tedavi anlamına gelmiyor

Prof. Dr. Konuk, yöntemin bugünkü konumunun doğru aktarılması gerektiğini vurguluyor: “Göz dışındaki, özellikle beyin kaynaklı hastalıklar için optogenetik henüz onaylanmış bir tedavi değil, ileri düzey bir araştırma aracıdır.” Hayvan deneylerinde elde edilen bulguların insanlarda aynı sonuçların alınacağı anlamına gelmediğini de hatırlatıyor.

İnsan çalışmalarında öne çıkan alan ise görme kaybı. Konuk, özellikle kalıtsal bir retina hastalığı olan retinitis pigmentosa üzerinde çalışıldığını, gözün ışığa erişim bakımından beyne göre farklı olanaklar sunduğunu belirtiyor: “Bu alanda Faz 1/2 insan klinik çalışmaları devam etmektedir ve çarpıcı sonuçlar yayınlanmıştır.” Halk arasında tavuk karası olarak da bilinen hastalık hakkında bilgi için tavuk karası yazımıza göz atabilirsiniz.

Türkiye’de optogenetik araştırmaları

Konuk, optogenetiğin genetik, nörobilim ve mühendislik disiplinlerinin ortak çalışmasını gerektirdiğini vurguluyor: “Optogenetik; genetik, nörobilim ve mühendislik disiplinlerinin kusursuz birleşimidir.” Bu çalışmalar için moleküler biyoloji ve viroloji laboratuvarlarının yanı sıra lazer ve LED ışık kaynaklarına, elektrofizyolojik kayıt sistemlerine, gelişmiş görüntüleme olanaklarına ve deney hayvanı araştırma altyapısına ihtiyaç duyuluyor.

Türkiye’de bu alandaki çalışmaların sınırlı sayıda araştırma merkezi ve üniversitede translasyonel (uygulamalı) sinirbilim düzeyinde yürütüldüğünü belirten Konuk, “Özellikle 2026 Nobel Tıp Ödülü’nün optogenetik keşiflerine verilmesiyle birlikte, Türkiye’deki araştırma fonları ve üniversite stratejilerinde bu alana olan ilgi daha da artacaktır” diyor.