Aynı virüs herkesi neden farklı etkiliyor?

Bilim dünyası, insanların aynı virüs veya enfeksiyonlara neden birbirinden bu kadar farklı tepkiler verdiği sorusuna yeni bir yanıt buldu. Salk Enstitüsü'nde gerçekleştirilen kapsamlı bir araştırma, genetik miras ve yaşam boyu edinilen deneyimlerin, bağışıklık hücrelerinde kalıcı epigenetik izler bıraktığını ortaya çıkardı. Bu bulgular, kişiden kişiye değişen bağışıklık yanıtlarının ardındaki karmaşık mekanizmaları anlamak açısından kritik bir öneme sahip. Araştırma, özellikle COVID-19 pandemisi sırasında gözlemlenen belirgin farklılıkların nedenlerini bilimsel bir zemine oturtuyor ve gelecekte kişiselleştirilmiş tedavi yaklaşımlarının geliştirilmesine ışık tutuyor.

Genetik ve çevresel faktörlerin bağışıklık üzerindeki etkisi

COVID-19 pandemisi süresince, aynı virüsle enfekte olan bireylerin bazıları hastalığı hafif semptomlarla atlatırken, bazıları ise ağır sağlık sorunlarıyla karşı karşıya kaldı. Bu çarpıcı farklılık, bilim insanlarını genetik ve çevresel faktörlerin bağışıklık sistemi üzerindeki etkilerini daha derinlemesine incelemeye yöneltti. Salk Enstitüsü'nde yürütülen bu son çalışmada, genetik yapıdan kaynaklanan kalıtsal özellikler ile bireylerin yaşamları boyunca maruz kaldığı çevresel etkenlerin, bağışıklık hücrelerinde epigenetik izler bıraktığı tespit edildi. Epigenetik değişiklikler, DNA dizisini değiştirmeden genlerin aktif veya pasif olmasını sağlayan moleküler işaretler olarak tanımlanıyor. Bu işaretler, bağışıklık hücrelerinin işlevini ve hastalıklara karşı verdiği yanıtları doğrudan etkiliyor.

Çalışmanın baş araştırmacısı Joseph Ecker, bağışıklık hücrelerinin hem genetik mirasın hem de yaşam deneyimlerinin moleküler kayıtlarını taşıdığını belirtti. Ecker, bu iki etkenin bağışıklık sistemini farklı şekillerde biçimlendirdiğini ve enfeksiyonlara verilen tepkilerdeki çeşitliliğin temelinde yattığını vurguladı. Araştırma ekibi, epigenetik izlerin hücre hücreye değişiklik gösterdiğini ve bu sayede genetik ile çevresel risk faktörlerinin, hastalığın başladığı spesifik bağışıklık hücreleriyle ilişkilendirilebileceğini ortaya koydu.

Epigenomun dinamik yapısı ve bağışıklık hafızası

İnsan vücudundaki tüm hücreler aynı DNA dizisine sahip olmasına rağmen, farklı hücre tipleri görevlerine göre farklı şekillerde çalışıyor. Bu farklılığın temelinde, DNA'ya eklenen küçük kimyasal etiketler olan epigenetik işaretler yer alıyor. Epigenom olarak adlandırılan bu işaretler, hücrelerin hangi genleri aktif tutacağını ve hangilerini susturacağını belirliyor. Sabit bir yapıya sahip olmayan epigenom, hem kalıtsal genetik farklılıklardan hem de yaşam boyunca karşılaşılan çevresel etkenlerden etkileniyor. Özellikle bağışıklık hücreleri, bu iki faktörün etkisini yoğun şekilde taşıyor.

Çalışmanın bir diğer önemli bulgusu, epigenetik değişikliklerin bağışıklık hücrelerinde nasıl farklılaştığını gözler önüne serdi. Araştırmacılar, genetik ve çevresel etkilerin epigenomda farklı bölgelerde kümelendiğini tespit etti. Genetikten kaynaklanan epigenetik değişiklikler, özellikle uzun ömürlü T ve B hücrelerinde sabit gen bölgelerine yakın bulunurken; çevresel faktörlerden kaynaklanan değişiklikler, bağışıklık yanıtını düzenleyen esnek bölgelerde yoğunlaşıyor. Bu durum, kalıtsal genlerin bağışıklık hafızasını oluşturduğunu, yaşam deneyimlerinin ise bağışıklık tepkilerini ince ayarlarla şekillendirdiğini gösteriyor.

Bağışıklık hücrelerinde epigenetik izlerin haritalanması

Salk Enstitüsü araştırmacıları, genetik ve çevresel etkilerin bağışıklık hücrelerinde bıraktığı epigenetik izleri haritalamak amacıyla 110 farklı bireyden alınan kan örneklerini analiz etti. Bu bireyler, grip, HIV-1, MRSA, MSSA ve SARS-CoV-2 gibi çeşitli enfeksiyonlara maruz kalmış veya antraks aşısı ile organofosfat pestisitlerine karşı bağışıklık geliştirmiş kişilerden oluşuyordu. Araştırma ekibi, dört ana bağışıklık hücresi tipi üzerinde yoğunlaştı: T hücreleri, B hücreleri, monositler ve doğal öldürücü hücreler. T ve B hücreleri uzun vadeli bağışıklık hafızasından sorumluyken, monositler ve doğal öldürücü hücreler hızlı ve geniş çaplı bir bağışıklık yanıtı sağlıyor.

Her bir hücre tipinde, farklılaştırılmış metilasyon bölgeleri (DMR'ler) olarak adlandırılan epigenetik işaretlerin ayrıntılı bir kataloğu oluşturuldu. Bu katalog sayesinde, hastalıkla ilişkili genetik varyantların belirli bağışıklık hücrelerinde DNA metilasyonunu nasıl değiştirdiği ortaya kondu. Araştırmanın bir diğer önemli sonucu, hastalık risk genlerinin hangi hücreleri ve moleküler yolları etkilediğinin haritalanabilmesi oldu. Bu bulgu, gelecekte daha hedefe yönelik ve kişiselleştirilmiş tedavi yöntemlerinin geliştirilmesinin önünü açıyor.