Kök Hücre: Yaşamın Öncüleri

Kök Hücre: Yaşamın Öncüleri

Bir hücre türü düşünün; kasılıp gevşeyebilen bir kalp kası hücresine dönüşebilen, pankreasta insülin üretebilen, nöral bir hücreye dönüşebilen veya kan yapımı için gerekli olan bir hücreye dönüşebilen. Örnekleri yazının sonuna kadar sıralamayacağız tabii ki. Bu hücrelerin sihirli güçleri mi var diye de düşünebiliriz ama biraz gerçekçi olacak olursak düşüneceğimiz hücrelerin ismi ”kök hücreler” olacaktır. Kök hücreler bu işlevleri nasıl gerçekleştiriyorlar peki? Şimdi bu mekanizmayı inceleme zamanı.

Hücre, ilk olarak İngiliz bilim insanı Robert Hooke tarafından 1665 yılında adlandırılmıştır. Hooke, mikroskopta ölü mantar dokusunu incelemiş, gördüğü boş odacıklara hücre (cellula) adını vermiştir. Basitçe düşünecek olursak kök hücreler yaşamın öncüsüdür.

Her şey iki haploid (n) gamet ile başlar. Spermatozoon ve ovosit dediğimiz bu gametler bir araya gelerek zigot adını alan hücreyi oluşturur. Zigotun mitoz bölünmeleriyle ortaya çıkan 12-16 hücreli yapıya blastomer adı verilir. Blastomer, canlılardaki en yüksek farklılaşma kapasitesine sahiptir, bu tür hücrelere kök hücre terminolojisinde totipotent adı verilir.

Totipotensinin iki temel tanımı vardır: “Tam bir organizmaya gelişebilme özelliğine sahip hücre” veya “Herhangi bir hücre veya dokuya farklılaşabilen hücre”. Buradan da anlaşıldığı gibi, blastomerler kısa süre içerisinde önce embriyonun daha sonra da diğer tüm dokuların ortaya çıkmasına öncülük etmektedirler. İlkel cinsiyet hücreleri, yani primordial germ hücreleri, ilk olarak gelişimin 4. haftasında ayırt edilebilirler. İlkel cinsiyet hücreleri ileride, gamet hücreleri olan ovosit veya spermatozoona dönüşürler. Yani yaşam kadında ovositi erkekte ise spermatozoonu oluşturur, daha sonra bunların birliktelikleriyle yeni bir yaşam oluşur.

Zigotun art arda 5-6 defa bölünmesi ile blastokist oluşur. Blastokist aşamasındaki hücreler önce ara oluşumları, sonrasında ise bütün diğer doku ve organları oluşturmak üzere giderek çoğalırlar (proliferasyon), kararlanırlar (commitment) ve farklılaşırlar (diferansiyasyon).

Totipotent hücrelerin soyundan gelen pluripotent hücreler, blastokistin iç hücre kitlesinde bulunurlar ve üç germ tabakasına (ektoderm, endoderm, mezoderm), yani ileride canlıyı oluşturacak tüm hücre ve doku tiplerine kaynaklık ederler. İç hücre kitlesinde yer alan bu hücrelere embriyo kök hücresi de denir. Totipotent hücrelerin aksine, tek başlarına yeni bir birey oluşturuyor sayılamazlar. Başta kemik iliği olmak üzere, çeşitli organlarda ve onların belirli doku bölgelerinde, gerektiğinde kendini çoğaltabilen, kararlanabilen ve farklılaşabilen hücreler bulunur. Bunlara yetişkin veya dokuya özgü kök hücreler denir.

Yetişkin kök hücreler, pluripotent olmadıkları için daha sınırlı sayıda farklılaşma gösterirler. Kök hücrenin tanımı sırasında zaman zaman oluşan karmaşıklık bundan kaynaklanır. “Kök hücre” ye en temel anlamıyla, bir başka hücreye farklılaşabilen hücre denebilir. Öyle ki, bir hücrenin yalnızca bir hücre türüne farklılaşabilmesi, onun kök hücre olarak tanımlanmasına yetebilir (unipotent). Bazen de bu hücrelere, kök hücre değil de öncü hücre yani progenitör de denir.

Dolayısıyla kök hücreler çoğalma ve farklılaşma yeteneklerine göre hiyerarşik bir sınıflandırmaya tabi tutulurlar. Tüm bunların dışında, multipotent kök hücreler; özelleşmiş hücre grupları oluşturabilen kök hücrelerdir. Oligopotent kök hücreler, bulunduğu organa özgü olup iki ya da daha fazla yetişkin hücre tipine farklılaşabilen kök hücrelerdir. Bipotent kök hücreler ise iki farklı hücre tipine farklılaşabilen kök hücrelerdir.

İşlev ve yapı olarak birbirinden bu derece farklı bir dizi hücreyi tek bir başlık altında toplamak oldukça zor olsa da bugün kabul gören birkaç temel ölçüt kök hücrelerin tanımını oluşturur.

1) Kendini yenileme (self-renewal)
2) Farklılaşma (potensi)
3) Klon oluşturma (klonalite)

Yine de bu üç madde kök hücre davranışlarının tamamını açıklamak için yeterli olmaz. Kök hücreleri tanımlayan ortak özelliklerin şunlar olduğu ortaya konulmuştur;

• Dokularda az sayıda bulunurlar,
• Yaşam boyu belli oranda bölünürler,
• Bölündükçe sayılarını korurlar,
• Bölündüklerinde ortaya çıkan iki hücreden en az biri kök hücre olarak, mevcut hücre havuzuna katılır
• Çok kez bölünerek geçici yani transit hücreleri oluştururlar ve bu hücreler kısa sürede farklılaşma yoluna giderek dokuya özgü hücreleri oluşturur,
• Genellikle bölünme hızları yavaştır ancak doku yaralanması sonrasında yoğun bölünme etkinliği kazanırlar,
• Dokuların en kalıcı ve en uzun süre yaşayan hücreleridir ancak yaşla birlikte sayıları azalır,
• Büyüme faktörlerine ve sinyal moleküllerine oldukça duyarlıdırlar ve hızla yanıt verirler; TGF, Notch, Wnt, Jak/Stat gibi sinyal yolaklarını etkin biçimde kullanırlar,
• Birçoğu hücre döngüsünün G0 evresinde sessiz olarak bulunur; bir grup hücre ise bu süreci çok hızlı geçer ve
döngüyü çabuk tamamlar,
• Diğer hücrelere göre farklı kromatin örüntüsüne sahiptirler yani özgün DNA özellikleri vardır.

Kök Hücre Türleri Nelerdir?

Embriyonik Kök Hücreler

embryonic stem cell ile ilgili görsel sonucu

Embriyonik kök hücreler blastosistin iç hücre kütlesinden, bir yumurta hücresinin bir sperm tarafından döllenmesinden üç ila beş gün sonra oluşan içi boş bir hücre kütlesinden elde edilir. Bir insan blastosisti, bu “i” nin üzerindeki nokta büyüklüğündedir.
Normal gelişmede, iç hücre kütlesi içerisindeki hücreler, vücudumuzun tamamını (tüm dokularımızı ve organlarımızı) meydana getiren daha özel hücreler oluşturacaktır. Bununla birlikte, bilim insanları iç hücre kütlesini çıkarıp ve bu hücreleri özel laboratuvar koşullarında büyüttüklerinde, embriyonik kök hücrelerin özelliklerini korurlar.
Embriyonik kök hücreler pluripotenttir, yani tam teşekküllü vücuttaki her hücre türüne farklılaşabilen hücrelerdir. Bu hücreler inanılmaz derecede değerlidir, çünkü normal gelişim ve hastalıkları incelemek, ilaçları ve diğer tedavileri test etmek için yenilenebilir bir kaynak sağlarlar.

 

 

Dokuya Özgü Kök Hücreler  (Yetişkin Kök Hücreler)

Adult stem cell ile ilgili görsel sonucu

Dokuya özgü kök hücreler (ayrıca somatik veya yetişkin kök hücreler olarak da adlandırılır), embriyonik kök hücrelere göre daha çok özelleşmiş hücrelerdir. Tipik olarak, bu kök hücreler, içinde yaşadıkları belirli doku veya organ için farklı hücre tipleri üretebilir.
Örneğin, kemik iliğindeki kan oluşturucu (hematopoietik) kök hücreler, kırmızı kan hücreleri, beyaz kan hücreleri ve trombositleri oluşturabilir. Bununla birlikte, kan oluşturan kök hücreler karaciğer, akciğer veya beyin hücresi üretmez ve diğer doku ile organlarda bulunan kök hücreler kırmızı kan hücreleri, beyaz kan hücreleri veya trombosit oluşturmazlar.

Dokuya özgü kök hücreleri insan vücudunda bulmak zor olabilir ve embriyonik kök hücreler kadar kendilerini kolayca yenileyemezler. Bununla birlikte, bu hücrelerin incelenmesi, normal gelişim hakkındaki genel bilgilerimizi, yaşlanmada hangi değişikliklerin olduğunu,yaralanma ve hastalıkla ilgili neler olduğu hakkındaki verilerimizi artırmıştır.

Mezenkimal Kök Hücreler

Mezenkimal kök hücre terimini diğer doku ve organları çevreleyen bağ dokusu olan stromadan izole edilmiş hücrelere atıfta bulunmak için duyabilirsiniz. Bu isimdeki hücrelere, daha çok bilim insanları tarafından “stromal hücreler” denir. İlk mezenkimal kök hücreler kemik iliğinde keşfedilmiştir. Kemik, kıkırdak ve yağ hücreleri yapabilecek kapasitede oldukları gösterilmiştir. Mezenkimal kök hücreler kemik iliği, yağ dokusu, amniyon sıvısı ve plasentada bulunurlar. Çeşitli mezenkimal kök hücrelerin immün modülatör özelliklere sahip oldukları düşünülmekte ve çok sayıda hastalık için tedavi olarak test edilmektedir.

Kanser Kök Hücreleri

blood stem cell ile ilgili görsel sonucu

Son yıllarda tümörlerin kendilerine ait kök hücreleri olduğu fikri bilim insanlarının dikkatini çekmektedir. Kanser kök hücresi dediğimiz bu hücrelerin, bağırsak, deri, kemik iliği, meme gibi dokulardaki hücrelerin kaynağı olan kök hücrelerden köken aldığı ileri sürülmüştür. Ancak tümörün, “kötü gitmiş’’ bir erişkin kök hücresi tarafından mı yoksa kök hücre yeteneği kazanmış farklılaşmış bir hücre tarafından mı başlatıldığı tartışma konusudur.
Kanser kök hücresi de diğer kök hücreler gibi kendini yenileme yetisine sahiptir ve bunu yaşam boyu elinde tutar. Kimyasal uyarılara ve iyonize radyasyona dirençlidir. Bu açılardan bakıldığında kanserli dokuyu ortadan kaldırmak pek mümkün gözükmez. Kanserin tedavi sonrasında tekrar ortaya çıkmasının nedeni bu olabilir. Sessiz olan kanser hücresi yıllar sonra uyanarak tekrar tümör oluşturabilir. Örneğin meme kanserinde ilk tedaviden yaklaşık 10 yıl sonra metastaz (farklı dokulara yayılım) ortaya çıkabilir. Bu sebeple tümörün tedavisinde asıl hedefin kanser kök hücresi olması gerekir.
Kanser kök hücresi, normal kök hücre özelliklerinin çoğunu taşır. Kanser kök hücresini normal kök hücreden ayıran bazı özellikler;
• Kimyasal tedaviye ve ajanlara dirençli olması,

• Radyasyona direnç göstermesi,

• Tümör kitlesi oluşturması,

• Metastaz (farklı dokulara yayılım) özelliği,

• Hücre ölümüne (apoptozis) direnç göstermesi ve yeni hücrelerin oluşumunu (anjiyogenezi) uyarması,

Telomeraz enziminin sınırsız replikasyon (kendini kopyalama) özelliğine sahip olmasıdır.

Nöral Kök Hücreler

neural stem cell ile ilgili görsel sonucu

Nöral kök hücreler, sinir sisteminin dejeneratif hastalıklarının tedavisi umuduyla özel bir ilgi alanı haline gelmiştir. Nöronların yalnızca embriyonik dönemde oluştuğu fikri nöral kök hücrelerinin keşfi ile geride kalmıştır. Bu kök hücreler, fetüsün beyin ve sinir sistemini oluşturan kök hücrelere benzemektedirler. Yani nöron, astrosit ve oligodendrositleri oluşturabilmektedirler.

2001 yılında Johns Hopkins Üniversitesi’nde yapılan bir çalışmada felçli farelerin çoğunun bu yöntem sayesinde iyileşebildikleri gösterilmiştir. Sinir sistemini etkileyen bir virüs verilerek felç edilen farelerin omuriliğine kök hücrelerden elde edilen sinir hücreleri yerleştirilmiştir. Üç ay sonra felçli farelerden çoğunun kol ve bacaklarını kımıldatabildikleri görülmüştür.

Her ne kadar umut verici gözükse de kök hücre tedavilerinin de bazı sıkıntılı noktaları vardır. Hastaya nakledilen hücrelerin aşırı çoğalması, vücutta tümör oluşumu veya damar tıkanıklığı gibi riskler göz önünde bulundurulmalıdır. Bu tür olasılıklar genelde tedaviden vazgeçme ile sonuçlanır. Bilim insanları hala bütün bunların altında yatan moleküler mekanizmaları çözmeye çalışmaktadır.

Hazırlayan: Damla Uludağ

Kaynaklar

1- http://www.medicalnewstoday.com/info/stem_cell

2-http://www.closerlookatstemcells.org/stem-cells-and-medicine/nine-things-to-know-about-stem-cell-treatments

3-http://www.closerlookatstemcells.org/learn-about-stem-cells/types-of-stem-cells

4-İstanbul Üniversitesi, Kök Hücre Kitapçığı


Damla Uludağ

Damla Uludağ, 1995 yılında İstanbul’da doğmuştur. Eğitim hayatını İstanbul Medipol Üniversitesi’nde sürdürmektedir. Devam eden üniversite hayatında fizyoloji tutkunu olan Damla, bu alanı sinirbilim ile bir bütün haline getirmek istemektedir. Sinirbilime olan ilgisi “Geleceğin Bilimi” platformunda hala aktif olduğu sinirbilim atölyesi sayesinde daha çok artmıştır. Sinirbilim adına düzenlenen “404 NeuroScienceFound” isimli panelde beyin plastisitesi üzerine sözlü sunum yapmıştır. Gelecek dergisinde yayınlanmak üzere sinirbilim alanı ile ilgili “Sirkadiyen Ritim” konulu yazısını yazmıştır ve bu derginin yaşam bilimleri editörlerindendir. Aynı zamanda çizim ve müzik ile amatör olarak ilgilenmektedir. Hücresel sinirbilim alanındaki tüm konularda merakı ve araştırma isteği vardır. “Hücresel işleyiş mekanizmaları ile ruhaniyetimizin üzerine giydirilmiş mükemmel örtünün tanımının detaylandırılması” için tüm azmini ortaya koymak istemektedir.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.