Kök Hücreler, İnsan ve Diğer Kuyruksuz Maymunların Ortak Evrimsel Tarihini Aydınlatıyor!

Son yıllarda umut vaat eden kök hücre çalışmalarına bir yenisi daha eklendi. Ancak bu defa konu biraz daha farklı: Bu sefer, evrimsel süreçte ortak atadan gelen türler arasında ki farklılığa ve benzerliklere hücresel ve moleküler düzeyde ışık tutmak amacıyla kök hücreler masaya yatırıldı.

İnsanlar ile insan-olmayan primatlar arasındaki moleküler ve hücresel farklılıkları keşfetmemiz kendi türümüzün evrimini ve farklılığını anlamamız için gereklidir. Şimdiye kadar insanlar, şempanzeler ve bonobolar arasındaki farklılıkları ya da benzerlikleri araştırmak için yapılan karşılaştırmalı çalışmalarda evrimsel süreçte korunduğu düşünülen dokular kullanıldı.

Ancak bu doku örnekleri, canlı hücre davranışlarının ayırt edici özelliklerini tam olarak açıklayamamakla birlikte, genetik manipülasyonlar için de uygun değillerdir. 

Bu makalede temel olarak üzerinde durulan nokta ise, indüklenmiş pluripotent kök hücrelerin (Kısaltma: iPS: pluripotent olmayan hücrelerden elde edilen ve zorla belli genleri ifade etmesi sağlanan pluripotent hücrelerdir) insanlar ve insan olmayan primatlar arasındaki fenotipik farklılıkları belirlemek için değerli bir biyolojik kaynak olarak kullanılabileceği ve bu farklılıkların adaptasyon ve türleşme sürecinde önemli bir noktada olabileceği üzerinedir.

Bilindiği üzere pluripotent özelliğinde ki kök hücreler her türlü vücut hücrelerine yüksek derecede dönüşebilme kapasitesine sahiplerdir.

iPS Hücreler Nedir?

iPS hücreleri (İng: "Induced pluripotent stem cells"); herhangi bir vücut hücresinden belirli transkripsiyon faktörleri ile uygun kültür ortamlarında yeniden genetik olarak programlanmış pluripotent özelliğindeki hücrelerdir. Embriyonik kök hücrelerle çalışmak bazen etik konuları gündeme getirdiği için bu yöntem oldukça rağbet görmüş ve son yıllarda en çok üzerinde durulan çalışmalardan biri haline gelmiştir. Ayrıca bu iPS hücrelerinin yeniden istenilen bir vücut hücresine farklılaştırılma kapasitesinin de son derece yüksek olduğu makalelerde gösterilmiştir. Bu bir çok tedavi edilemez hastalıklar için umut kaynağıdır. 

Yeniden makaleye dönecek olur isek; insan ve insan olmayan primatların karşılaştırmalı gen ekspresyon analizleri sonucunda LINE1 transpozonların regülasyonu iki tür arasında farklılıklar olduğunu ortaya koydu. Memeli evriminde zorlayıcı bir faktör olan L1 elementleri primat evriminde aktif olarak kalan retrotranspozonlardır. Retrotranspozonları bu yazımızda geniş bir şekilde ele almaktayız. 

Transpozonların genom yapısında çok büyük değişimlere sebebiyet verebilme kapasitesinden dolayı evrimsel süreçte oldukça etkili oldukları bilinmektedir. Bu makelede yapılan çalışmalar sonucunda; insanlara kıyasla şempanzelerin genomunda türe özgü L1 elementlerinin artmış kopya sayıları görülmüştür. Bu sonuç ile birlikte; kültür ortamında insan olmayan primatlarda artmış L1 mobilitesinin (hareket kabiliyetinin) iPS hücrelerinde sınırlandırılmamış ve aynı zamanda germ line ve embriyonik kök hücrelerde de ifade edildiği gösterilmiştir. L1 mobilitesindeki bu farklılıklar insan ve insan olmayan primatların genomlarının şekillenmesinde etkili olmuş olabilirler. 

Diğer sonuçlara kısaca değinecek olursak: Şempanze ve bonobo iPS hücre yapıları birbirine insana olduklarından daha yakındı. L1 elementlerinin mobilitesini kısıtlayan faktörlerin ekspresyon seviyeleri insanda daha yüksek bulunmuştur ki bu da bize L1 elementlerinin insanda daha az mobiliteye sahip olduğunu gösterir. Bu da evrim biyologları için tahmin edilen ve tekrardan ispatlanması gereken konulardan bir tanesidir. Çünkü makalelerimizde de sıkça anlattığımız gibi evrim, belirli bir zamandan sonra belirli türlerde daha sabit şekilde seyretmektedir. Transpozonlardaki bu sessiz durum insan türünün genomunda herhangi büyük değişimlere sebebiyet veremeyecek şekilde inhibitörler ile kontrol altına alındığını gösteren bir makaledir. Bu inhibitörlerin ekspresyon seviyelerinin de yüksek olduğunun tekrardan makalede çalışılmış olduğunu hatırlatalım. 

Diğer taraftan bu transpozonları kısıtlayan faktörlerin insan olmayan primatlarda seviyelerinin insana göre düşük olduğu ve L1 elementlerinin seviyesinin ise yüksek olduğu bulunmuştur. Bu da, insan olmayan primatların insanlardan daha yüksek türleşme olasılığının olduğunu göstermektedir. Tabii ki bu değerler insandaki ile karşılaştırıldığında yüksektir ya da azdır diye söylenmektedir. Eşey hücre öncüllerindeki inhibitör aracılı transpozon kontrolü, insan iPS hücrelerindeki seviyeye oranla daha yüksekti. Ayrıca transpozon inhibitörü olan gen kapatıldığında, artan transpozon mobilitesi gözlenmiştir ki bu da gerçekten de insanda çoğu transpozonun kısıtlayıcı faktörlerle kontrol altına alındığının kanıtıdır. 

Özetleyecek olursak; transpozonların genom yapısında büyük değişimlere sebep olabilecek kapasiteleri olduğundan evrimsel süreçte oldukça önemli bir noktadadırlar. Kök hücreler bu önemin araştırılması için bize yeni yollar ve çalışmalar sunmaktadır. Zaten daha önce de insanda "uyuyan güzel" diye tabir edilen bir sessiz transpozonun yeniden aktifleştiği belirtilmiştir.

Tabii ki böyle makaleler evrim konusunda bize oldukça yeni ve anlaşılabilir bilgiler vermekle birlikte bazı şeyleri daha da iyi anlayabilmemiz için bu tarz çalışmaların devam etmesi gerekmektedir.