Hatice Karaca, Ömer Can, Derya Körahmetoğlu, Maide Tepeltepe, Gökçen Yılmaz yazdı

Tekrar merhaba sayın yolcularımız! Bu bölümde yeni durağımız kök hücre laboratuvarları olacak! Yukarıdaki tabloda da görüldüğü gibi kök hücrenin bir hayli geniş bir kavram olduğundan bahsetmiştik. Peki bu kadar çeşidin hepsinin aynı işlevsellikte olduğunu söyleyebilir miyiz? Kök hücre sanılanın aksine o kadar da mucizevi bir ilaç olmayabiliyor. Daha doğrusu her çeşidi olmayabilir. Gelin sizlerle kök hücre çeşitlerini ele alalım. Bakalım aralarında ne gibi farklar göreceğiz.

İlk olarak kök hücrenin bilinmeyen yönüyle başlayalım. Kök hücreyi çok dikkatli kullanılması gereken bir bıçak gibi düşünebilirsiniz. Eğer bıçağı doğru kullanırsanız akşam güzel bir yemeğiniz olabilir ama küçük bir hata ile elinizi kesebilir ve akşam hastanelik de olabilirsiniz. Bu benzetmeyi embriyonel, fetal ve kadavra kök hücreleri için kullanabiliriz. En çok da bir çeşit tümör olan teratom oluşturma riski taşıyan embriyonel kök hücreler için kullanabiliriz. Öte yandan kadavra, fetüs ve embriyonel kök hücre üzerine olan çalışmalar ise tam bir etik çıkmazdadır.

Organ spesifik kök hücrelerin üretimi zordur ve bu hücreler amaçlanan hedefler için yeterli miktarda elde edilemediğinden klinikte kullanımı oldukça azdır. İndüklenmiş pluripotent hücrelerden elde edilen kök hücreler ise hayvan deneylerinde kullanılmaktadır. Stromal kök hücreler kendi içinde bölümlere ayrılmaktadır ancak bu alt dallar arasından mezenkimal kök hücreler hariç diğerlerinin üretimleri zor ve zaman alıcı olduğundan ve çok fazla manipülasyon gerektirdiğindenhenüz klinikte yeterli uygulama alanları bulunmamaktadır. O zaman elimizde geriye hematopoetik ve mezenkimal kök hücreler kalıyor. Ama bu bilgiler bize tabii ki yetmiyor! 🙂 

Bu bilgilerin yanında ayrıca, kök hücrelerin nasıl elde edildiklerini, üretimlerinde hangi tekniklerin kullanıldığını da öğrenmeliyiz. Farklılaşmamış durumdaki insan pluripotent kök hücrelerinin (hPSC’ler) başarılı kültürü ve bakımı, hücrelerin kendi kendini yenileme ve pluripotens gibi temel özelliklerini korumasını sağlamak için ek çalışmalar gerektirir. Donmuş stokların eritilmesi, hücrelerin kültür kaplarına kaplanması, ortamların değiştirilmesi, pasajlama ve kriyoprezervasyon dahil olmak üzere memeli hücrelerinin kültürlenmesi için gereken birkaç temel teknik de bu hücrelerin korunmasında büyük öneme sahiptir.

Mezankimal Kök Hücre Eldesi

Mezenkimal kök hücreler; adından da anlaşılabileceği gibi mezenkimal kaynaklı olan kemik iliği, periferik kan, kordon kanı, yağ dokusu gibi kaynaklardan elde edilmektedir. Bu hücreler genel itibariyle insan tedavisinde kullanılan hücrelerdir.

Yağ dokusu kök hücreleri, fazla miktarda kök hücre toplanması, izolasyonu ve çoğalmasında kemik iliğine kıyasla büyük avantaja sahiptir. Yağ dokusundan türetilen kök hücrelerin güçlü bir yapısı vardır. Damar hücreleri de dahil olmak üzere çeşitli hücrelere ve yapılara farklılaşma kapasiteleri bulunmaktadır. Dolayısıyla damar oluşumunu desteklemeleri, kolay erişilebilir olmaları ve bağışıklık sistemini uyaran maddelerden yoksun olmaları nedeniyle de yaratacakları problemin seviyesi çok düşüktür. Ancak daha kolay ve çok üretilebiliyor olmalarına rağmen donör immun hücrelerin, konak (host) dokular üzerinde yarattığı reaksiyon olan Graft Versus Host hastalığı tedavisinde kemik iliği kaynaklı mezenkimal kök hücrelerle eş değer etkinliğe sahip oldukları görülmektedir. Bu alanda klinikte en çok çalışılan hücre grubundan biri de kemik iliğinden elde edilen kök hücrelerdir. Özellikle bu hücrelerin self reaktiviteyi engelleyici özellikleri nedeniyle transplant immünolojisinde geleceğe dönük kullanım alanlarının oldukça genişleyeceği öngörülebilir.

Embriyonik Kök Hücre Eldesi

Şimdiki durağımız etik tartışmalarının yoğun olduğu bir konu olan embriyonik kök hücreler! Gelin nasıl elde edildiklerine bir göz atalım. Embriyonik kök hücre dizileri, yapay kültür ortamlarında ve laboratuvar şartlarında çoğalabilirler ve sınırsız olarak çoğaltılıp canlı tutulabilirler. Embriyonik kök hücreler, çeşitli türlerde benzer yöntemler kullanılarak blastosistin iç hücre kitlesinden elde edilmektedir. Fareden elde edilen blastosistin tamamı ya da buradan izole edilen iç hücre kitlesi, kültür ortamına  alınarak çoğaltılmaktadır. Blastosist iç hücre kitlesinden embriyonik kök hücre elde edilmesi mekanik veya immün cerrahi izolasyon yöntemiyle yapılmaktadır. 

İmmünocerrahi yönteminde öncelikle bazı ajanlar kullanılarak zona pellusida uzaklaştırılır. Sonrasında embriyo anti insan/anti fare kanıyla inkübe edilir ve blastosist yıkama işleminden geçirilip uygun ortama alınır. Trofoblastlar uzaklaşıncaya kadar beklenir. Buradaki uygun bölgeler alınarak kültüre edilir. Mekanik izolasyona da aynı şekilde zona pellusidanın uzaklaştırılmasıyla başlanır. Daha sonra iğne ucu ile parçalanıp uygun bölümler ayrıştırılarak kültüre edilir. 

Erişkin kök hücresinin çekirdeğini, çekirdeği çıkarılmış bir yumurta hücresine aktarıp fertilize ederek de kişiye özel kök hücre üretimi mümkündür. Bir hayatın, daha doğmamış da olsa başka birinin hayatının riske atılmasıyla kurtarılması düşüncesinin yarattığı etik kaygılar dolayısıylabirçok ülkede yasaklanmış durumdadır.

İndüklenmiş Pluripotent Kök Hücrelerin Eldesi

İndüklenmiş pluripotent kök hücreler deri veya kan hücrelerinden alınırlar ve embriyonik evredeki pluripotent hücrelere dönüşmek üzere programlanırlar. Sonuç olarak istenilen herhangi bir insan hücresine dönüştürülebilen hücreler elde etmiş oluruz. Bu özelliği nedeniyle indüklenmiş pluripotent kök hücreler zamanı geriye almanın biyolojik bir yolu olarak görülmüştür.

Bir kurbağanın yumurta hücresinde bulunan olgunlaşmamış hücre çekirdeği, olgun bir bağırsak hücresinden alınan çekirdek ile değiştirilerek elde edilen yeni yumurta hücresinin normal bir kurbağa yavrusuna dönüşmesi deneyi ile 1962 yılında Gurdon, klonlama gibi birçok çalışmanın önünü açmıştır. Üstelik oluşan olgun hücrenin DNA’sı, kurbağadaki tüm hücreleri geliştirmek için gereken tüm bilgilere sahip olma yetisini yitirmemiştir.

   Yamanaka, yetişkin hücreler üzerinde yapılan en önemli çalışmalardan birine imza atmıştır. Ekibi ile birlikte çeşitli gen kombinasyonlarını fare derisinden elde edilen yetişkin somatik bir hücreye aktararak yeniden programlama yöntemiyle pluripotent hücre elde etmeyi başarmışlardır. Takahashi ve Yamanaka’nın indüklenmiş pluripotent kök hücre yöntemi, kök hücre kaynağı konusundaki etik kaygıların sonlanması için alternatif bir yol açmıştır. İndüklenmiş pluripotent kök hücre yöntemi bu çalışma ile 2012  yılında Nobel Tıp Ödülü’ne layık görülmüştür.

Yamanaka, Oct ¾ , Sox-2 ve Klf-4 transkripsiyon faktörleri; c-Myc transkripsiyon düzenleyici ile birlikte olgun hücreye uygulandığında hücrenin pluripotent özelliklerini geri kazandığını kanıtlamıştır. Ayrıca, bu yenilenebilme ve farklılaşma yeteneğinin kaynağını da bulmuştur. Sonuç olarak sinir sistemi ve kas hastalıkları başta olmak üzere pek çok hastalığa uyarlanabilir olası tedavi yöntemleri keşfedilmiştir.

Kaynaklar:

1. Borowski M., Giovino-Doherty M., Ji L., Shi M.-J., Smith K.P., and Laning J. Basic pluripotent stem cell culture protocols (June 10, 2012), StemBook, ed. The Stem Cell Research Community, StemBook, doi/10.3824/stembook.1.63.1, http://www.stembook.org.

2. Robson P, Stein P, Zhou B, Schultz RM, Baldwin HS. Inner cell mass-specific expression of a cell adhesion molecule (PECAM-1/CD31) in the mouse blastocyst. Dev Biol, 2001; 234:317-29.

3. Le, T., Chong, J. Cardiac progenitor cells for heart repair. Cell Death Discovery 2, 16052 (2016). https://doi.org/10.1038/cddiscovery.2016.52 

4. Bjorklund LM, Sanchez-Pernaute R, Chung S, Andersson T, Chen IY, McNaught KS, Brownell AL, Jenkins BG, Wahlestedt C, Kim KS, Icasson O. Embryonic stem cells develop into functional dopaminergic neurons after transplantation in a parkinson rat model. Proc Nath Acad Sci, 2002; 99:2344-9.

5. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012. (2020). Retrieved 14 November 2020, from https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

6. Takahashi, K., & Yamanaka, S. (2006). Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors. Cell, 126(4), 663-676. doi: 10.1016/j.cell.2006.07.024