Kök Hücreler ve Kullanım Alanları

Bu yazının içerik özgünlüğü henüz kategorize edilmemiştir. Eğer merak ediyorsanız ve/veya belirtilmesini istiyorsanız, gözden geçirmemiz ve içerik özgünlüğünü belirlememiz için [email protected] üzerinden bize ulaşabilirsiniz.

Kök hücreleri, basitçe, “vücutta bulunan ve gelişme ve büyüme esnasında birden fazla hücre tipine dönüşme potansiyeli olan hücreler” olarak açıklayabiliriz. Embriyonik gelişim esnasında en önemli rolü bu hücreler üstlenirken, büyüme esnasında dokuların gelişimine, vücut yetişkin olduğunda ise dokuların kendilerini yenilemelerine yardımcı olur. Kök hücreler diğer hücre tiplerinden bazı özellikleri ile farklılık gösterir. Örneğin bu hücreler özelleşmemiştir ve hücre bölünmesi geçirerek kendilerini yenileyebilirler. Ayrıca doğal veya laboratuvar ortamında özel sinyaller ile özelleşmemiş hücreler “özelleşmiş doku veya organ hücrelerine” dönüştürülebilirler. Diğer hücre tiplerinden bir diğer farkı ise kök hücrelerin bazı doku ve organlarda devamlı olarak bölünüp ortamın devamlılığını sağlaması, bazı doku ve organlarda ise özel durumlar haricinde hiçbir zaman bölünmemesidir.

Bilim insanları şimdiye kadar iki tip kök hücre ile ilgileniyorlardı: Embriyonik kök hücreler ve embriyonik olmayan yetişkin (veya somatik) kök hücreler. Embriyonik kök hücrelerin fare erken embriyosundan elde edilmesi bundan 35 yıl önce, 1981 yılında Gail Martin ve ekibi tarafından gerçekleştirildi. O zamanlar devrim niteliğinde olan bu gelişme büyük yankı uyandırmıştı. Üzerinden uzun zaman geçtikten sonra, 1998 yılında, James Thomson ve ekibi tarafından insan embriyosundan kök hücreler izole edildi ve laboratuvar ortamından büyütüldü. Bu hücrelere insan embriyonik kök hücreleri ismi verildi. 1998 yılında yapılan araştırmanın asıl amacı üretilecek olan kök hücreleri “tüp bebek” alanında kullanmaktı. 2006 yılına geldiğimizde ise yankı uyandıran yeni bir gelişme kaydedildi. Kyoto Üniversitesi’nden Kazutoshi Takahashi ve ekibi özelleşmiş yetişkin hücreleri kök hücre haline getirmeyi başarmıştı. Bu hücrelere “uyarılmış pluripotent kök hücreler” ismi verildi.

Kendilerine özel olan yenilenme ve özelleşme yetenekleri kök hücrelerin, doku ve organ dejenerasyonlarında, diyabet ve kalp hastalıkları gibi hastalıklarda da tedavi amaçlı kullanılabilirliğini gösteriyor. Ancak bu alan hala gelişmekte olan bir alan ve laboratuvar çalışmaları sayesinde bilim insanları kök hücrelerin yeni özelliklerini ve yeteneklerini keşfetmeye devam ediyorlar. Halihazırda kök hücrelerin tedavi ediciliği hakkında gerçekleştirilen birçok deney var. Bu deneylerin yanında bilim insanları kök hücreler yardımı ile bir canlının tek bir hücreden nasıl oluştuğunu da anlamaya çalışıyorlar.

 

A. Kök Hücrelerin Özellikleri

Dediğimiz gibi bütün kök hücrelerin üç ortak özelliği vardır: 1- Uzun süre boyunca kendisini yenileyebilir ve bölünmeye devam edebilir. 2- Özelleşmemişlerdir, yani herhangi bir dokuda veya organda bulunan hücrelerin özelliklerini taşımazlar. 3- Doku ve organ hücresine özelleşebilirler. Şimdi bu özellikleri biraz daha detaylı inceleyelim.

 

Kök hücreler uzun süre boyunca bölünebilir, kendisini yenileyebilir

Normal şartlarda kendilerini yenilemeyen ve bölünmeyen kas, kan ve sinir hücrelerinin aksine kök hücreler defalarca bölünebilir. Sınırlı sayıdaki kök hücreden oluşan popülasyon ile gerçekleştirilen bir deneyde, sadece birkaç ay içerisinde milyonlarca kök hücre elde edildi. Ayrıca bu hücrelerin bu esnada özelleşmemesi de onların uzun süreli bölünebilme özelliğini kanıtlar nitelikte. Bu deneyden sonra bilim insanlarının aklına bazı sorular takıldı ve bu sorulara cevap aramaya başladılar:

* Neden embriyonik kök hücreler laboratuvar ortamında yıllarca özelleşmeden bölünebiliyorken yetişkin kök hücreler bölünemiyor?

* Bir organizmada kök hücre bölünmesine zemin hazırlayan faktörler nelerdir?

Bu soruları cevaplamak muhtemelen embriyonik gelişim esnasında hücre bölünmelerinin nasıl gerçekleştiğine ve ayrıca kansere yol açabilen anormal hücre bölünmelerinin nedenlerine de ışık tutacak.

 

Kök hücreler özelleşmemiştir

Kök hücrelerin sahip olduğu en önemli özelliklerden bir tanesi de hiçbir doku ve organa ait özellik taşımamalarıdır. Mesela bir kök hücre komşusu olan kalp kası hücrelerine vücuda kan pompalamaları için yardımcı olmazlar, veya kırmızı kan hücreleri ile birlikte vücuda oksijen sağlamazlar. Ancak zamanı geldiğinde farklı hücre tiplerine dönüşebilirler.

 

Kök hücreler özelleşebilir

Özelleşmemiş bir kök hücrenin özelleşme sürecine “farklılaşma süreci” denir. Bu süreç esnasında hücre birçok aşamadan geçer ve geçtiği her aşamada daha da özelleşir. Bilim insanları yavaş yavaş bu sürece katkı sağlayan hücre içi ve dışı sinyallerin neler olduğunu öğrenmeye başladılar. Yapılan araştırmalar sonucu elde edilen bilgilerin ışığında hücre içi sinyallerin ‘genlerden’ kaynaklandığını, hücre dışı sinyallerin ise çevredeki diğer hücrelerden ve ortamdaki kimyasallardan kaynaklandığını söyleyebiliriz. Farklılaşma esnasında sinyallerin birbirleri ile etkileşime geçmesi hücrenin DNA’sında epigenetik değişikliklere yol açar ve hücre bu değişiklikler eşliğinde farklılaşmasını tamamlar.

 

B. Kök Hücre Tipleri

Kök hücreler vücudumuzdaki her organda bulunurlar. Bu kök hücreler birbirlerinden farklı olabilecekleri gibi, hayatımızın herhangi zamanında birbirlerinden habersizce oluşabilirler. Mesela embriyonik kök hücreler sadece anne karnındaki gelişimimizin başında görev alırken, dokuya özel kök hücreler (ya da yetişkin kök hücreler) fetüs gelişimiyle başlayıp hayatımızın geri kalanında görevini sürdürür.

Dediğimiz gibi tüm kök hücreler kendilerini yenileyebilirler ve farklılaşabilirler. Bu özelliklerin dışında tabii ki kök hücrelerin yapamayacağı bazı şeyler de vardır. Bu yüzden araştırmalarda dört kök hücre tipi kullanılır: Embriyonik kök hücreler, dokuya özel kök hücreler, mezenkimal kök hücreler ve uyarılmış pluripotent kök hücreler.

 

Embriyonik Kök Hücreler

Bu hücreler yumurta döllendikten yaklaşık beş gün sonra oluşmaya başlayan blastosistin sahip olduğu “iç hücre kitlesinden (inner cell mass)” elde edilir.       

Normal gelişim esnasında iç hücre kütlesindeki hücreler tüm vücudumuzu oluşturacak şekilde özelleşmektedir. Ancak bilim insanları bu hücreleri laboratuvar ortamında toplayıp özel koşullarda büyüterek embriyonik kök hücre özelliklerini kaybetmelerini engelleyebiliyorlar.

Embriyonik kök hücreler pluripotent özelliktedir, yani insan vücudundaki her organa özelleşme yetenekleri vardır, sadece plasenta ve göbek bağına özelleşemezler. Bu hücreler oldukça değerlidir çünkü hem gelişim biyolojisi için hem de hastalıkların tedavileri için önemli bir araştırma kaynağı sağlar. İnsan embriyonik kök hücreleri laboratuvar ortamında gerçekleştirilen döllenme ile oluşan blastosistlerden elde edilir.

 

Dokuya Özel Kök Hücreler

Somatik kök hücreler ya da yetişkin kök hücreler olarak da adlandırılan bu kök hücre tipi, embriyonik kök hücrelere nazaran daha özelleşmişlerdir. Dokuya özel kök hücreler ancak bulundukları dokuya ait olan hücre tiplerine özelleşebilirler. Mesela kemik iliğinde bulunan kan oluşturan kök hücreler (diğer ismiyle hematopoetik kök hücreler) kırmızı kan hücrelerine, beyaz kan hücrelerine ve trombositlere özelleşebilir.

Bazı organ ve dokular küçük dokuya özel kök hücre grupları içerebilir. Bu grupların amacı bir şekilde zarar gören dokuyu veya organı yenilemektir. Ancak bu kök hücreleri insan vücudunda bulmak kolay değildir. Ayrıca laboratuvar ortamında kendilerini yenilemeleri embriyonik kök hücrelerin yaptığı kadar kolay değildir. Fakat bu kök hücreler üzerinde yapılan araştırmalar normal gelişim süreci, yaşlanmanın ardındaki faktörler, hastalıklar ve yaralanmalar hakkında ipuçları sağlamaktadır.

 

Mezenkimal Kök Hücreler

Mezenkimal kök hücreler doku ve organları saran bağdokudan elde edilmektedir. İlk mezenkimal kök hücre kemik iliğinde keşfedildi ve buradaki hücrelerin kemik, kıkırdak ve yağ hücrelerini oluşturabildiği gösterildi. Ardından yapılan araştırmalar neticesinde mezenkimal kök hücrelerin diğer dokulardan da elde edilebileceği sonucuna ulaşıldı. Birçok hastalığın tedavisi için kullanılmaya başlansalar da son zamanlara kadar bu tedavilerin işe yaradığı hakkında kesin bilgiler yoktu. Bilim insanları mezenkimal kök hücrelerin gerçekten kök hücre olup olmadıkları ve hangi tip hücrelere dönüşebilecekleri hakkında kesin bilgilere halen sahip değiller. Ancak emin oldukları nokta, tüm mezenkimal kök hücrelerinin aynı olmadığı ve özelliklerinin elde edildikleri dokuya veya organa göre farklılık gösterdiğidir.

 

Uyarılmış Pluripotent Kök Hücreler

Bu kök hücre tipi laboratuvar ortamında üretilen ve dokuya özel hücrelere dönüştürülen kök hücrelerdir. Bu durum göz önüne alındığında bu tip hücreler, embriyonik kök hücre gibi davranmaktadır. Uyarılmış pluripotent kök hücreler bilim insanlarına normal gelişimi anlamaları ve hastalık süreçleri hakkında bilgi edinmeleri açısından önemli imkanlar sağlamaktadır.

Her ne kadar bu hücreler embriyonik kök hücrelere çok benzese de aynısı değildir. Bilim insanları bu farklılıkları ve taşıdıkları anlamları da araştırmaktadırlar. Elde edilen en son gelişmede, ilk uyarılmış pluripotent kök hücreler bir virüs yardımı ile bir gen kopyasının dokuya özel hücreye aktarılmasıyla üretiliyordu. Şimdilerde ise bilim insanları uyarılmış pluripotent kök hücreleri farklı yöntemlerle üretmeyi deniyorlar.

 

C. İnsan Kök Hücrelerinin Kullanımı

İnsan kök hücreleri moleküler biyoloji ve klinik alanlarında birden fazla amaç için kullanılabilir. Moleküler biyoloji için olan önemi, gelişim biyolojisine ışık tutabilme potansiyelidir. İnsan kök hücreleri yardımı ile embriyonik gelişim aşamasındaki kritik noktalar açığa çıkarılabilir, karmaşık yolaklar çözümlenebilir. Şu anda bilim insanları genleri açıp kapayarak hangilerinin insan embriyosunun gelişiminde kritik rol oynadığını gözlemleyebiliyor. Aynı şekilde, hangi genlerin gelişim esnasındaki hücre taşınımlarında önemli olduğu gün yüzüne çıkartılabiliyor. Tüm bu noktaların ve potansiyel problemlerin araştırılması klinik araştırmalara da ön ayak oluyor. Mesela kök hücrelerin hücre döngüleri incelenerek bazı kanser tiplerinin nasıl geliştiği anlaşılabiliyor. Bunun anlaşılmasının en büyük getirisi ise kanserli hücrelerin hücre döngülerini kontrol ederek onlarla savaşabilme fikriydi.

Kullanımlarının bir diğer avantajı ise üretilen ilaçların kök hücrelerin oluşturduğu doku üzerinde denenebilmesi. Yine kanser üzerinden örnek vermek gerekirse, belli bir kanser tipine özgü olarak üretilen ilaç, kök hücreler yardımı ile oluşturulmuş kanserli dokular üzerinde denenebiliyor ve böylece ilacın güvenli olup olmadığı, hedeflenen kanser hücreleri üzerinde etkili olup olmadığı hayvan kullanılmadan test edilebiliyor.

Fakat, belki de, insan kök hücrelerinin en önemli kullanım alanı “hücre esaslı terapi” yönteminin gelişimini sağlamaktır. Bildiğiniz gibi organ nakilleri her zaman başarılı sonuçlar vermiyor. İşte bu durumlarda hücre esaslı terapiler konuya el atmak zorunda kalıyor. Embriyonik kök hücrelerin her hücre tipine özelleşebilme özelliklerinden yararlanan bilim insanları, gerekli doku ve organı üretebiliyorlar. Her ne kadar birçok kez başarılı sonuç vermiş olsa da bu heyecan verici terapi hala gelişme sürecinde.

Dediğimiz gibi, kök hücre teknolojisinin kökleri 80’li yıllara kadar dayanıyor, ancak günümüzde gelinen nokta heyecanlanmamıza sebep oluyor. İşte bu yazı dizimizde arzumuz, bu noktaya nasıl geldiğimizi ve gelecekte bizleri nelerin beklediğini siz okurlarımızla paylaşmaktır. Tüm bu okuduklarınızın detaylarını ve onlardan daha fazlasını bu dizimizde bulabileceksiniz.

Düzenleyen: Ayşegül Şenyiğit

Sosyal Sistemlerin Beyinde Yarattığı Değişiklikleri Gösteren Bir Balık: Astatotilapia Burtoni

Dövmelerin Nanoparçacıkları Vücudumuzda Dolaşıyor

Yazar

Katkı Sağlayanlar

Çağrı Mert Bakırcı

Çağrı Mert Bakırcı

Editör

Evrim Ağacı'nın kurucusu ve idari sorumlusudur. Popüler bilim yazarı ve anlatıcısıdır. Doktorasını Texas Tech Üniversitesi'nden almıştır. Araştırma konuları evrimsel robotik, yapay zeka ve teorik/matematiksel evrimdir.

Konuyla Alakalı İçerikler
  • Anasayfa
  • Gece Modu

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim