52 Hafta Bilim / 21. Hafta — Bilene Soruyoruz | Geoffrey Potjewyd

Merhaba! 52 Hafta Bilim’de 21. hafta yazisini okuyorsunuz. Bu yazida doktora calismalarina Manchester Universitesi’nde demans ve norodejenerasyon uzerine yenilenebilir tip arastirmalari yapan Geoffrey Potjewyd ile konustuk!

Not: Bu yazıyı 52HaftaBilim web sitesinde de okuyabilirsiniz.

Hello! You are reading the 21st episode of 52 Week Science series. In that episode, we talked with Geoffrey Potjewyd, who continues his PhD about regenerative medicine applications for dementia and neurodegeneration in Manchester University. Enjoy!

Note: You also can read this episode in 52WeekScience website.

Merhaba! Öncelikle teklifimi kabul ettiğiniz için teşekkür ederim. Başlangıç olarak, biraz kendinizden bahseder misiniz?

Manchester Üniversitesi’nde bunama ve yenilenebilir tıp üzerine çalışmalar yapan bir doktora (PhD) öğrencisiyim. Bu sıralar bugüne kadar elde ettiğim deneysel verileri düzenleyerek, malesef, evde yazmaya çalışıyorum. PhD çalışmalarımda son yılımdayım ve Eylül 2020 içinde tezimi bitirmem gerekiyor; fakat beklentim (umuyorum ki) devam eden COVID-19 pandemisi sebebiyle bu dönemde kaybettiğimiz zamanın telafi edilerek bir uzatma almam yönünde.

As a starter, can you please tell us about yourself? Who are you, what are you doing right now?

I’m a current PhD student at the University of Manchester working in the field of dementia research and regenerative medicine. At the moment, unfortunately, I am working from home trying to write up the experimental data that I have from my PhD so far. I’m in my final year and due to submit my thesis in September 2020, although I expect (hope) for an extension due to research time lost because of the ongoing COVID-19 pandemic.

PhD çalışmalarınız hakkında genel bir bilgi verebilir misiniz?

Çalışmalarım Alzheimer ve diğer bunama (demans) türleri çerçevesinde, damarların demans ile olan ilişkisi üzerine yoğunlaşmış bir durumda. Demans vakalarında karışık demans adı verilen ve vasküler demans ile diğer demans türlerinin bir karışımı olan durum ile sıklıkla karşılaşılıyor. Ben hücre biyolojisi ve yenilenebilir tıp tekniklerini birleştirerek laboratuvar ortamında kan-beyin bariyeri (beynin damarlaşmış bölgeleri) modelleri üretiyorum. İnsan kök hücreleri kullanarak beyinde bulunan farklı tür hücreleri (nöronlar veya beyin mikrovasküler endotel hücreleri gibi) tek bir kaynaktan büyütebiliyoruz; bununla birlikte bazı belirli mutasyonların kan-beyin bariyeri üzerindeki etkisini de inceleyebiliyoruz. Beyinde bulunan farklı tür hücreleri hidrojel adı verilen biyomateryaller ile birleştirerek beynin fiziksel ortamını (ekstrasellüler matrix / ECM) taklit edebiliyor ve kan-beyin bariyerini 3 boyutlu bir şekilde oluşturabiliyoruz; bu ayrıca farklı tür hücrelerin fiziksel ve biyokimyasal açıdan hücre-hücre ve hücre-ortam etkileşimlerine de imkan sağlıyor. Bu teknikler bana laboratuvar ortamında kan-beyin bariyerini tersine bir biçimde oluşturabilmeme ve demans tedavisi ve demansa sebebiyet veren biyokimyasal mekanizmaların takip edilmesinde kullanılabilecek vasküler demans modelleri üretebilmeme imkan sağladı.

Can you please give us a brief information about your PhD studies?

My research centers around Alzheimer’s disease and other dementias, with particular focus on vascular aspects of dementia. In dementia cases it is extremely common to find “mixed dementia” which includes vascular dementia as well as another form of dementia. I use a combination of cellular biology and regenerative medicine techniques to recreate the blood-brain barrier (BBB) (the vasculature of the brain) models in the lab. By using human stem cells we can grow the different cell types of the brain — neurons, brain microvascular endothelial cells, etc. — from one person; in addition to investigating the effect of certain mutations on BBB function. Combining the different cell types of the brain with biomaterials called hydrogels allows us to recreate the brain physical environment (extracellular matrix) to recreate the BBB in 3D; this also allows the combination of separate cell types with physical and biochemical cell-cell and cell-matrix interactions. These complex techniques combined have enabled me reverse engineer the BBB in the lab and create models of vascular dementia that will be used to investigate methods of treating dementia and the biochemical mechanisms that lead to dementia.

Çalışmalarınız hakkında biraz daha detaylı bir soru sormak istiyorum. Son makalelerinizden birisi bir hidrojel karışımının nörogenez (yeni nöron oluşumu) üzerindeki etkisi ile ilişkiliydi ve bu çalışmanızda 3D hücre kültürü teknikleri kullandınız. Bizim için nöronlar özelinde, 2D ve 3D hücre kültürü tekniklerinin bir karşılaştırmasını yapabilir misiniz? Ayrıca, bu farklılıkların insan sinir sisteminin (özellikle santral sinir sistemi) bütünüyle anlaşılması noktasında bir faydası olacak mıdır?

Hücre davranışı ve büyümesi, hem hücreleri çevreyelen ortamın sertliği hem de 2D veya 3D ortamların bileşimi ile çok büyük oranda alakalı. Nöronların beyindeki 3D yerleşimini düşündüğümüz zaman, imkan olan bir 3D ortamda büyümelerini beklemek oldukça akla yatkın. Ayrıca 3D ortamda bulunan hücrelerin 2D ortama göre daha yavaş büyüdüklerini de göz önünde bulundurduğumuz zaman, bu durumun nöron olgunlaşmasına ve sinaptik bağlantıların gelişmesine yardımcı olduğunu düşünüyoruz. Buna ilave olarak, hücrelerin içinde veya üzerinde büyüdüğü fiziksel ortamın sertliğinin hücre davranışı ve fonksiyonelliğini çok kritik bir biçimde etkilediğini de unutmamak gerekiyor. Örneğin insan pluripotent kök hücrelerinin, istenen spesifik bir hücre tipine farklılaşması, farklı sertlikte biyomateryaller kullanılarak gerçekleştirilebiliyor; sert biyomateryaller osteojenik (kemik) farklılaşmayı indüklerken daha yumuşak biyomateryaller nöral hücre farklılaşmasını destekliyor. Sertlik üzerindeki küçük farklılıklar ayrıca pluripotent kök hücrelerin nöron veya glial hücrelere farklılaşmasını da belirleyebiliyor. Bütün bunlar, hücrelerin içinde/üzerinde büyüdüğü materyalin sertliğinin çok önemli olduğunu gösteriyor. Benim çalışmalarımda plastik kap (2D hücre kültürü) yerine biyomateryal (3D hücre kültürü) kullanma gerekçem de hidrojelleri kullanarak beynin fiziksel yumuşaklığını taklit edebilmekte yatıyor. Bu durum ayrıca kemik dokusuna benzer özellikler gösteren plastik kullanımından kaçınmamıza da olanak sağlıyor. Burada özellikle araştırdığım bir konu da doku sertliğinin kan-beyin bariyeri fonksiyonları üzerindeki etkisi, çünkü yaş ile değişip demans başlangıcına sebep olabiliyor. Genel itibariyle, beyin laboratuvarda ne kadar iyi modellenebilirse o kadar kapsamlı ve iyi araştırmalar yayınlanacak ve bu da umuyorum ki demans ve diğer nörolojik sorunların daha iyi anlaşılmasına yardımcı olacaktır.

I want to be a little bit more specific about your research. One of your recent papers was about the effect of a hydrogel blend on neurogenesis, and you used 3D cell culturing techniques in that study. Can you make a brief comparison on the advantages and disadvantages of 2D-3D cell culturing when you work with neurons? Do you believe these advantages may led us to understand the structure of human nervous system, especially of course central nervous system?

Cell behavior and growth is heavily reliant upon the surrounding environment, with both the stiffness of surrounding environment and 2D or 3D environments affecting cells. When considering the 3D configuration of neurons in brain tissue it makes sense that neurons should be grown in 3D where possible. In addition, cells that are grown in 3D cells do not grow as fast as cells grown in 2D, which we think aids the neuron maturation and development of synaptic processes. It is also important to consider the physical stiffness of substrates that cells are grown in, or on, with differing stiffness’s drastically affecting cell behavior and functionality. For example, it is known that differentiation of human pluripotent stem cells can be directed to specific cell types by growing the cells on biomaterials of different stiffness’s; much harder biomaterials induce osteogenic differentiation whereas soft biomaterials promote neural cell differentiation. Small differences in stiffness can also dictate the growth of pluripotent stem cells to either neurons or glial cells. So it is very apparent that the stiffness of substrates that cells are grown on can be very important. Part of my rationale for using biomaterials rather than tissue culture plastic is that we can replicate the physical softness of the brain using these hydrogel based biomaterials. This also avoids the use of tissue culture plastic that has similar properties to bone tissue. One particular avenue which I am looking at is the effect of tissue stiffness on BBB functionality as this is something that alters with age and may promote the onset of dementia. Overall I think that the more accurately the brain is modelled in the lab then the better the research that is published will be, and hopefully this will lead to improved understanding of dementia and other neurological conditions.

Şimdi konuyu biraz daha yumuşatabiliriz :) Yalnızca kendi çalışmalarınızla alakalı olmamakla birlikte daha geniş bir kapsamda da bilim yazarlığı/bilim iletişimi (science communication) ile ilgileniyorsunuz. Bize bu hikayeyi anlatabilir misiniz?

Bilim yazarlığına/bilim iletişimine olan ilgim PhD çalışmalarıma başlamamdan hemen öncesinde günlük medya üzerinde yayınlanan bilimsel yazıların ne kadar çok tuzak başlıklardan ve yanlış yönlendiren veya yanlış bir biçimde sunulmuş bilgilerden oluştuğunu farketmeme dayanıyor.

Bu durum en iyi ihtimalle bir kimsenin o konuda yanlış bilgi kazanmasına, en kötü ihtimalle de kitlesel panik ve bilim karşıtı hareketlerin (düz dünyacılar veya aşı karşıtları gibi) oluşmasına sebep olacaktır.

Bu ilginç bir şekilde oldukça sinirimi bozdu ve beni bilim haberciliğine katkı yapacağım bir yöne yönlendirdi; bu şekilde umuyorum ki bilimsel araştırmaların gündelik haber tüketiminde daha doğru ve sorumlu bir şekilde yer almasını sağlayacak.

Okay now we can loosen the ropes in here :) I believe you are interested in science communication not only about your research, but also in a more general way. Can you tell us about your story?

My interest in science communication spans back to just before I started my PhD when I noticed how much of the articles that were published in mainstream media about scientific research included ‘click bait’ titles or misleading and misrepresenting information about the actual research being done.

At best this could cause someone to be slightly misinformed on a topic, at worse this could lead to mass panic and the introduction of anti-science movements (flat world, anti-vaxxers, etc…).

Weirdly this annoyed me so much that I wanted to contribute in my own way to the flow of scientific journalism and hopefully represent research much more responsibly for mainstream consumption.

Farmakoloji üzerine bir geçmişiniz hatta yayınlanmış makaleniz var ve çalışmalarınız nörodejenerasyon üzerineydi. Hala nörobilim üzerine çalışıyorsunuz, sanırım sinirler için bir ilginiz olduğunu söyleyebiliriz :) Bu çalışma konularında çalışmaya nasıl karar verdiniz? Bu konuları seçerken sizi etkileyen bazı dönüm noktaları oldu mu hiç?

Lisans öğrenimim aslında Liverpool Üniversitesi’nde farmakoloji üzerineydi, bu yüzden konu üzerinde uzunca bir süredir büyük bir ilgim olduğunu söyleyebilirim! Nörobilim ve demans üzerine olan ilgim de aslında Liverpool’da aldığım derslerde başladı. Beynin karmaşıklığı ve bu derece önemli bir hastalıktaki farmakolojik tedavilerin zorluğu oldukça ilgimi çekti ve beni lisans dönemimde, Alzheimer hastalığı ve nörodejenerasyonu tedavi edebilecek ilaçlar çerçevesinde projelerde yer almaya yönlendirdi. Bu da yüksek lisansımı Manchester Üniversitesi Translasyonel Tıp Araştırmalarında yapmama yöneltti ve burada nitrozolanmış peptid beta-Metilamino-L-alanin (BMAA)’in toksikolojisi ve nörodejenerasyona olan potansiyel katkısı üzerine bir makale yayınladım. Sonrasında VWR-Catalyst’te, VWR’in bilimsel araştırma dalı, 1 yıl çalıştım. Burada AstraZeneca’dan gelen bir grup ile araştırmalarda kullanılacak çoklu hücre dizileri geliştirdik. Bu süreçte yenilenebilir tıp programı için şu anda da dahil olduğum CDT (Centre for Doctoral Training / Doktora Eğitim Merkezleri)’ye başvurdum ve başvurum kabul edildi. Bu programa halihazırda sahip olduğum nörobilim bilgimi geliştirmek ve aynı zamanda yenilenebilir tıp alanında çığır açıcı araştırma yetenekleri kazanarak nörodejeneratif hastalık araştırmalarına katkıda bulunmak istediğim için başvurdum. PhD çalışmalarıma başladığım zaman Prof. Nigel Hooper ile iletişime geçtim ve her ikimizin de araştırma hedeflerinin birleştiği bir araştırma projesi önerdim; yani kendi projemi kendim oluşturdum! Farmakoloji alanında gelecekte de çalışmayı sürdürmek hedefliyorum ve kan-beyin bariyeri modellerimi potansiyel demans ilaçları için kullanabilmeyi umuyorum.

You have a background on pharmacology (you also are a published scientist in that subject, too), and you were interested in neurodegeneration in your studies. Since you still work on neuroscience, I believe I can say are compassionate about neurons :) How did you decide to study about your research topics? Were there any “turning-of-events” points that affect you to choose these topics?

My undergraduate degree was actually in pharmacology from The University of Liverpool so I’ve had a keen interest in the subject for a while now! My interest in neuroscience and dementia actually started in my lectures from Liverpool. The complexity of the brain and the difficulties in pharmacologically treating such of an important disease really interested me and led me to taking projects at undergraduate that centered around Alzheimer’s disease and the pharmacology of drugs that could be used to treat neurodegeneration. This led to my Master of research in translational medicine at The University of Manchester where I published a paper on the toxicology of the nitrosated peptide BMAA and potential contribution to neurodegeneration. I then spent a year working for VWR-Catalyst, a scientific research branch of VWR, where I worked in a team of AstraZeneca researchers to grow multiple cell lines for research. During this time working I had applied to the CDT in regenerative medicine program that I am now on and was successful with that application. I applied to this program as I wanted to compliment and develop my current neuroscience knowledge whilst also building cutting edge research skills in regenerative medicine to hopefully look at neurodegenerative disease research. Once I had started the PhD program I contacted Professor Nigel Hooper and self-arranged a research project which matched both of our goals for research; thereby creating my current project! I would also be keen to research more on pharmacology in future, and hopefully I will be able to use my BBB models to test potential dementia drugs at some point.

Son olarak, yenilenebilir tıp alanında çalışmak isteyen ve/veya bilim yazarlığı yapmak isteyen kişilere verebileceğiniz tavsiyeler neler?

Her ne kadar PhD çalışmalarımı çok çalışarak (çok çok çok çalışma…) gerçekleştirdiğimi söylemek istesem de işin içinde mutlaka biraz şans da var. Şu an bulunduğum programa kabul edilmeden önce oldukça fazla sayıda PhD programına başvurdum ve mülakata girdim. Başvuru ve mülakat öncesinde verebileceğim en öncelikli tavsiye, laboratuvar ve proje hakkında bir ön araştırma yapılması olacaktır; sonuçta PhD araştırma bazlı olacak ve buna uygun hazırlığın yapılması gerekiyor. Uygun bir program veya proje bulmak için online araştırma yapmak ve tanıdığınız kişilerle iletişime geçmek muhtemelen en iyi seçenek olacaktır. Yardım alabileceğiniz birilerini tanımıyorsanız tavsiye ve bilgi almak için insanlarla iletişime geçin.

Bilim yazarlığı konusunda verebileceğim tavsiye ise genel izleyici/dinleci kitlesine yönelik bilimsel makale yazmak üzerine pratik yapmak olacaktır. Bunu bloglar üzerinden veya ayrıca bilimsel haber siteleri ile yazdıklarınızı yayınlamaları için iletişime geçerek gerçekleştirebilirsiniz. İkinci seçenek benim bu işe giriş yolum oldu ve bu sitelerin yazdıklarımı yayınlamak için ne kadar istekli olduğunu görünce oldukça şaşırmıştım! Bu yüzden, denemeye değer!

Geoffrey Potjewyd;

ORCID profili, ResearchGate profili, Google Scholar profili, Manchester Uni profili, bilim yazarlığı yaptığı PhysicsWorld profili

Lastly, can you give some advice to younger generations who want to study regenerative medicine and/or have some intentions to start science communicating?

As much as I’d like to say that I’m doing my PhD because of hard work alone (a whole load of hard work did go into it) there is always an element of luck involved. I had applied and interviewed to many PhD programs before successfully being accepted into my current one. The main advice before applying and interviewing I can offer is to do the background research into the lab and the project; after all, the PhD will be research based so the appropriate preparation must be made. Searching online and through people you know are probably the best ways to find a suitable PhD program or project. Be sure to email people for advice and information if you don’t already know anyone in a position to help.

In terms of science communication I would advise people to practice writing scientific articles for the general public through a blog, but to also inquire at science news websites to see if they will publish your articles. The latter is how I started to branch out into publishing scientific news articles and I was shocked at how keen websites were to publish articles I had written, so it’s really worth having a go!

Ayırdığınız zaman ve ilginiz için tekrar çok teşekkürler! Çalışmalarınızda başarılar diliyorum!

Ne demek! Cevapları göndermem bu kadar uzun sürdüğü için çok üzgünüm. Evden çalışıyor olduğum için oldukça zamanım var gibi görünüyor gibi…fakat durum tam tersi şekilde ilerledi.

Thank you so much for your time and interest! Good luck with your studies!

No problem! I’m really sorry for how long this has taken me. Although I’m working from home and it would seem that I should have more time for other things… It has transpired to be the opposite case.