Genetik Mühendisliği ile Kök Hücrelerden Mini Karaciğerler Üretmek ve Bunları Kullanarak, Karaciğer Hastalığı Olan Farelerin Ömrünü Uzatmak Mümkün!
Creative Commons
Bu haber 4 yıl öncesine aittir. Haber güncelliğini yitirmiş olabilir; ancak arşivsel değeri ve bilimsel gelişme/ilerleme anlamındaki önemi dolayısıyla yayında tutulmaktadır. Ayrıca konuyla ilgili gelişmeler yaşandıkça bu içerik de güncellenebilir.
Araştırmacıların vücuttaki tüm hücre türlerine dönüşme potansiyeline sahip kök hücreleri programlayıp, herhangi bir insan organını sıfırdan oluşturabileceklerini hayal edin. Bu, bilim insanlarının ilaçları test etmek için doku üretmesine ve yenilerini doğrudan hastanın hücrelerinden yetiştirerek organ nakli talebini azaltmasına olanak tanıyacaktır.
Yeni biyolojik parçalar yaratmaya ve mevcut biyolojik sistemleri yeniden tasarlamaya odaklanan sentetik biyoloji adı verilen bu yeni alanda çalışan araştırmacılar, yeni bir makalede, laboratuvarda yetiştirilen organlarla ilgili temel zorluklardan birinde ilerleme göstermeyi başardılar.[1] Araştırmacılar, işleyen bir karaciğer oluşturmak için gereken çeşitli yetişkin hücreleri üretmek için gerekli olan genleri tespit etmeyi başardılar!
Kök hücrelerin bir alt grubu olan indüklenmiş pluripotent kök hücreler, insan vücudundaki herhangi bir organı oluşturabilecek hücreleri üretebilir.[2] Fakat bu işi, ancak çevrelerinden doğru zamanda doğru miktarda büyüme sinyali alırlarsa yapabilirler. Eğer bu gerçekleşirse, sonunda insan organları ve dokuları şeklinde birleşip olgunlaşabilen farklı hücre tiplerinin ortaya çıkmasına sebep olurlar.
Araştırmacıların pluripotent kök hücrelerden ürettikleri dokular, nakilden yeni ilaç keşiflerine kadar kişiselleştirilmiş tıp için benzersiz bir kaynak sağlayabilir.[3]
Fakat maalesef kök hücrelerden elde edilen sentetik dokular, diğer dokulardan istenmeyen hücreler içerdiğinden veya doku olgunluğundan ve bir organı beslemek için gereken oksijen ve besinleri getirmek için gerekli olan eksiksiz bir kan damarı ağından yoksun olduğundan, nakil veya ilaç testi için her zaman uygun değildir. Bu nedenle, bu laboratuvarda yetiştirilen hücrelerin ve dokuların işlevlerini yapıp yapmadıklarını ve onları nasıl daha çok insan organları gibi yapabileceklerini değerlendirmek için bir sisteme sahip olmak çok önemlidir.
Bu zorluktan esinlenen araştırmacılar, doku gelişimini okumak ve yazmak veya programlamak için bir sentetik biyoloji yöntemi oluşturmaya karar verdiler.[4] Bunu, insan organlarını oluşturmak için doğanın kullandığı gibi, kök hücrelerin genetik dilini kullanarak yapmaya çalışıyorlar.
Genetik Tasarımlarla Yapılan Doku ve Organlar
Pittsburgh Karaciğer Araştırma Merkezi ve McGowan Rejeneratif Tıp Enstitüsü'nde sentetik biyoloji ve biyolojik mühendislikte uzmanlaşmış bir araştırmacı olan Mo Ebrahimkhani, amacın yeni biyolojik sistemleri analiz etmek ve inşa etmek olduğunu, ayrıca insan sağlığı sorunlarını çözmek için mühendislik yaklaşımlarını kullandıklarını söylüyor. Laboratuvarları, sentetik biyoloji ve rejeneratif tıbbı, hastalıklı organları veya dokuları değiştirmeye, yeniden yetiştirmeye veya onarmaya çalışan yeni bir alanda birleştiriyor.
Yeni insan karaciğerleri yetiştirmeye odaklanıyorlar; çünkü bu organ, kandaki çoğu kimyasal seviyeyi (protein veya şeker gibi) kontrol etmek için hayati önem taşıyor. Karaciğer, aynı zamanda vücudumuzdaki zararlı kimyasalları parçalar ve birçok ilacı metabolize eder. Ancak karaciğer dokusu da hassastır ve hepatit veya karaciğer yağlanması gibi birçok hastalıktan zarar görebilir ve yok edilebilir. Şu anda donör organ bulmakta sıkıntı yaşıyoruz, bu durum da karaciğer naklini sınırlandırıyor.
Bilim insanlarının sentetik organlar ve dokular yapmak için kök hücreleri kontrol edebilmeleri gerekir. Böylece kök hücreler, karaciğer hücreleri ve kan damarı hücreleri gibi farklı hücre türlerine dönüşebilirler. Buradaki amaç, bu kök hücreleri, kan damarlarını ve doğal bir organda bulunabilecek uygun yetişkin hücre tiplerini içeren mini organlar ve organoidler haline getirmektir.
Sentetik dokuların olgunlaşmasını düzenlemenin bir yolu, bir grup kök hücrenin büyümesini, olgunlaşmasını ve eksiksiz olarak işleyen bir organa evrimleşmesini sağlamak için gereken genlerin listesini belirlemektir. Bu listeyi elde etmek için Patrick Cahan ve Samira Kiani ile çalışan Ebrahimkhani, ilk olarak bir grup kök hücreyi olgun işleyen bir karaciğere dönüştürmede rol oynayan genleri tanımlamak için hesaplamalı analiz kullandı. Sonra araştırmaya katılan öğrencilerden ikisi olan Jeremy Velazquez ve Ryan LeGraw liderliğindeki ekip, kök hücrelerden insan karaciğer dokularını oluşturmaya ve olgunlaştırmaya yardımcı olmak için tanımlamış ve kullanmış olduğumuz belirli genleri değiştirmek için genetik mühendisliğini kullandı.
Doku, bir petri kabındaki genetiği değiştirilmiş kök hücre katmanından yetiştirildi. Genetik programların besinlerle birlikte işlevi, 15 ila 17 gün boyunca karaciğer organoidlerinin oluşumunu düzenlemekti.
Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.
Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.
Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.
Bir Kapta Karaciğer Yetiştirmek
Ekip, ilk olarak, fetal karaciğer organoidlerinin yetişkin organlar haline gelmesi için gerekli genlerin bir listesini elde etmek amacıyla bir hesaplamalı analiz kullanarak laboratuvarda yetiştirdikleri fetal karaciğer organoidlerindeki aktif genleri yetişkin insan karaciğerindekilerle karşılaştırdılar.[5]
Daha sonra, kök hücrelerin yetişkin bir karaciğere doğru daha da olgunlaşması için ihtiyaç duyduğu genleri ve ortaya çıkan proteinleri ayarlamak için genetik mühendisliğini kullandılar. Yaklaşık 17 gün içinde küçük, birkaç milimetre genişliğinde ancak genellikle insan gebeliklerinin üçüncü trimesterinde (gebeliğin 28. haftasından doğuma kadar geçen süre) karaciğerde bulunan bir dizi hücre ile daha olgun karaciğer dokuları oluşturdular.
Olgun bir insan karaciğeri gibi, bu sentetik karaciğerler besinleri depolayabiliyor, sentezleyebiliyor ve katalizleyebiliyordu. Laboratuvarda yetişen karaciğerler küçük olsa da, araştırmacılar gelecekte bunları büyütebileceklerinden umutlular. Yetişkin karaciğerlerle birçok benzer özelliği paylaşsalar da mükemmel sayılmazlar ve ekibin hala bu konuda yapacak işleri var. Örneğin, çeşitli ilaçları metabolize etmek için karaciğer dokusunun kapasitesini hala geliştirmeleri gerekiyor. Ayrıca, insanlarda nihai uygulama için bunu daha güvenli ve daha etkili hale getirmeleri gerekiyor.
Ancak bu çalışma, bu laboratuvar karaciğerlerinin sadece iki buçuk haftada olgunlaşma ve işlevsel bir kan damarı ağı geliştirme yeteneğini göstermektedir. Araştırmacılar, bu yaklaşımın, genetik programlama aracılığıyla diğer organların damar sistemi ile üretilmesine zemin hazırlayacağına inanıyorlar.
Karaciğer organoidleri, yetişkin bir insan karaciğerinin, gıdanın sindirimi için önemli bir kimyasal olan safranın düzenlenmesi ve temel kan proteinlerinin üretimi gibi birtakım esas özelliklerini sağlar.
Araştırmacılar, laboratuvarda yetiştirilen karaciğer dokularını, karaciğer hastalığından mustarip farelere yerleştirdiklerinde, farelerin yaşam süresinin uzadığını gördüler. Bu organoidlere, genetik tasarım yoluyla üretildikleri için "tasarımcı organoidler" adı verilmektedir.
Evrim Ağacı'nda tek bir hedefimiz var: Bilimsel gerçekleri en doğru, tarafsız ve kolay anlaşılır şekilde Türkiye'ye ulaştırmak. Ancak tahmin edebileceğiniz gibi Türkiye'de bilim anlatmak hiç kolay bir iş değil; hele ki bir yandan ekonomik bir hayatta kalma mücadelesi verirken...
O nedenle sizin desteklerinize ihtiyacımız var. Eğer yazılarımızı okuyanların %1'i bize bütçesinin elverdiği kadar destek olmayı seçseydi, bir daha tek bir reklam göstermeden Evrim Ağacı'nın bütün bilim iletişimi faaliyetlerini sürdürebilirdik. Bir düşünün: sadece %1'i...
O %1'i inşa etmemize yardım eder misiniz? Evrim Ağacı Premium üyesi olarak, ekibimizin size ve Türkiye'ye bilimi daha etkili ve profesyonel bir şekilde ulaştırmamızı mümkün kılmış olacaksınız. Ayrıca size olan minnetimizin bir ifadesi olarak, çok sayıda ayrıcalığa erişim sağlayacaksınız.
Makalelerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu makalemizle ilgili merak ettiğin bir şey mi var? Buraya tıklayarak sorabilirsin.
Soru & Cevap Platformuna Git-
5
-
4
-
3
-
3
-
1
-
1
-
0
-
0
-
0
-
0
-
0
-
0
- Çeviri Kaynağı: The Conversation | Arşiv Bağlantısı
- ^ J. J. Velazquez, et al. (2021). Gene Regulatory Network Analysis And Engineering Directs Development And Vascularization Of Multilineage Human Liver Organoids. Cell Systems, sf: 41-55.e11. doi: 10.1016/j.cels.2020.11.002. | Arşiv Bağlantısı
- ^ Stem Cell Information. The Promise Of Induced Pluripotent Stem Cells (Ipscs) | Stemcells.nih.gov. Alındığı Tarih: 19 Mart 2021. Alındığı Yer: National Institutes of Health | Arşiv Bağlantısı
- ^ U.S. Food and Drug Administration. Personalized Medicine: A Biological Approach To Patient Treatment. (26 Şubat 2016). Alındığı Tarih: 19 Mart 2021. Alındığı Yer: U.S. Food and Drug Administration | Arşiv Bağlantısı
- ^ Engineering Biology Research Consortium. What Is Synthetic/Engineering Biology?. Alındığı Tarih: 19 Mart 2021. Alındığı Yer: Engineering Biology Research Consortium | Arşiv Bağlantısı
- ^ P. Guye, et al. (2016). Genetically Engineering Self-Organization Of Human Pluripotent Stem Cells Into A Liver Bud-Like Tissue Using Gata6. Nature Communications, sf: 1-12. doi: 10.1038/ncomms10243. | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 29/05/2025 13:49:39 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/10261
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.
This work is an exact translation of the article originally published in The Conversation. Evrim Ağacı is a popular science organization which seeks to increase scientific awareness and knowledge in Turkey, and this translation is a part of those efforts. If you are the author/owner of this article and if you choose it to be taken down, please contact us and we will immediately remove your content. Thank you for your cooperation and understanding.
