Güvenlik / Sağlık  

 Türkiye'de Kök Hücre Çalışmaları                             Arzu Taş - Doç. Dr. Sezen Arat

Bir insanın yaşama attığı ilk adımları kapsayan embriyo evresinde ortaya çıkan “kök hücreler”, son yıllarda genetik biliminin ve tıbbın gözdesi haline geldi. Nedeni, bunların bedenimizde bulunan her türlü hücreye dönüşebilme potansiyelini içlerinde taşımaları. Bu özellikleri, onları kalp, karaciğer bozuklukları, Alzheimer, Parkinson gibi beyin dokusunun hasar görmesinden kaynaklanan hastalıkların ve şimdiye kadar çare bulunamamış pek çok hastalığın tedavisi için başlıca umut haline getirmiş bulunuyor. Kök hücrelerle ilgili çalışmaları şimdiye kadar yabancı bilim dergilerinde, gazete ve televizyon haberlerinde görmeye alıştık. Bu alandaki ilerlemeleri insanlığın ortak zaferi olarak değerlendirdik; heyecan duyduk. Tabii bu alkış, biraz da içimizde duyduğumuz bir burukluğu örtmeye yönelikti. “Neden biz de yapamıyoruz?”, “Hep başkalarını mı alkışlayacağız?”. Ama bakıyoruz ki, kendi biliminsanlarımız da kendi laboratuarlarımızda bu alanda önemli çalışmalar gerçekleştirmeye başlamışlar. Bu önemli çalışmalardan biri de geçtiğimiz günlerde TÜBİTAK Gen Mühendisliği ve Biyoteknoloji Araştırma Enstitüsü’nde, değerli hocalarımız gözetiminde genç bir araştırmacımızca gerçekleştirildi...

Şekil 1. Besleyici tabaka üzerindeki R1 kolonileri (20X).A) ALP fosfataz aktivitesi (+) B) MEF üzerindeki boyanmamış koloniler.

TÜBİTAK- Gen Mühendisliği ve Biyoteknoloji Araştırma Enstitüsü Transgen ve Deney Hayvanları laboratuarında fare embriyonik kök hücrelerin farklılaşması üzerine bir çalışma yapıldı. Bu çalışmada embriyonik kök hücrelerin nöronal (sinir hücreleri) hücrelere farklılaşması sağlandı.

Laboratuarda, embriyonik kök hücreler, besleyici hücre tabakası olarak adlandırılan, fare embriyonik fibroblast hücreleri üzerinde ve lösemi baskılayıcı faktör (Leukemia Inhibitory Factor; LIF) varlığında kültüre edildiler. Besleyici hücre tabakası ve/veya LIF varlığında, embriyonik kök hücreler farklılaşmadan uzun süre içinde tutulabilirler. Embriyonik kök hücre incelendiğinde; büyük bir çekirdeğe sahip olduğu görülür. Yuvarlak ve düzgün bir morfolojileri vardır. Kolonileri oluşturan hücrelerin sınırları ayırt edilemez fakat hücrelerin çekirdekleri kolaylıkla görülebilir. Koloniler faz-kontrast mikroskopla incelendiğinde koloni sınırları parlak görülür.

EB’ler kültür petri kaplarına ekildiklerinde yayılmaya ve ileri dönemde de farklılaşmaya başlarlar.

Yapılan çalışmada hücrelerin petri yüzeyine yapışmalarını engelleyen kültürde, EK hücrelerin üç boyutlu hücre kümeleri (EB) oluşturmaları sağlandı. Bu kümeler incelendiğinde, kültürün ilk yedi günü sıkı düzenlenmiş (kompakt), düzgün ve yuvarlak yapılarını korudukları gözlemlendi. Sekizinci günden itibarense, bu özelliklerini kaybetmeye başladıkları saptandı. Kültürün onuncu gününde; EB’lerin iç kısımlarında kalp atımına benzer şekilde atımlar gözlemlendi. Bu atımlar kültürün devam eden günlerinde de izlendi. İlerleyen dönemlerde bu EB’lerin topaklanmış yapılarını tamamen kaybettikleri; şeffaf ve şişmiş bir balonu andıran yapılar oluşturdukları gözlemlendi.

Şekil 3. Süspanse kültür EB’ler. A) 2. gün EB’ler (10X) B) 3.gün EB’ler (10X).

Dört günlük EB’ler kültür petrilerine ekildi ve LIF ve belli bir uyaran içermeyen besiyeriyle kültürleri yapıldı. EB’lerin kültür kaplarına ekiminden sonra; atım yapan kümeler ilk kez kültürün 7. gününde ortaya çıktı. Kültürün 17 gününde kalp kas hücrelerine benzer hücrelerin oluştuğu ve hücrelerin tek olarak atımlarına devam ettikleri görüldü. Bunun yanı sıra, sinir hücrelerine benzer hücreler ve bu hücreler arasında ağ yapıları gözlemlendi. Sinir hücrelerinin öncülleri nestin antikoru ile gösterildi ve ancak kültürün 9. gününde pozitif reaksiyon gösterdi. Fakat oluşan sinir hücrelerinin oranı düşüktü.

Üzerinde en çok çalışılan konu, tek tip hücreye dönüştürülmüş homojen bir hücre populasyonun oluşturulması için uygun kültür ortamının belirlenmesi. Fare EK hücreleriyle yaptığımız farklılaşma çalışması, bu yolda atılan adımlardan birini oluşturuyor. Hedefimiz sinir hücresine farklılaşan hücre oranını artırmak. Bu yolda çalışmalarımız devam ediyor.

 
Şekil 5. Kontrolsüz farklılaşma. A) 17.gün H-E boyası Nöron benzeri hücreler ve sinir ağları (20X).   B)8.gün    Nöron benzeri hücreler sinir ağları oluşturmuş (20X)

Kök Hücre

Şekil 6. Kontrolsüz farklılaşma, atım gösteren hücreler A) 17.gün kalp kası hücreleri (10X). B) 30.gün kalp kası hücreleri (10X)

Tarih boyunca insanoğlu hastalıklara çare bulmaya ve insan ömrünü uzatmaya çalışmış. Bu çalışmalar günümüzde de devam etmekte. Özellikle hücre-doku-organ nakillerinde karşılaşılan zorluklar sonucunda; bireyin kendisinden alınan hücrelerin (kök hücreler) kullanımı gündeme geldi.

Yine aynı teknolojiyle çok çeşitli hastalıklar kök hücrelerin onarıcı veya yerine geçici özelliğiyle tedavi edilebilecek. Örneğin, kalp krizi sonrası hasar gören kalp kası onarılabilecek, osteoperoziste kemik erimesinin önüne geçilebilecek, şeker hastalarına insülin üreten kök hücreler çare olabilecek.

Son dönemde multipotent kök hücrelerle yapılan çalışmalarda, sadece bulundukları dokuya ait hücreleri değil farklı dokulara ait hücreleri de meydana getirebildikleri gösterildi. Bu tip farklılaşma, transfarklılaşma veya plastisite olarak adlandırılır. Hiyerarşinin en altındaysa unipotent (tek yetili) kök hücreler ya da öncül (progenitor) hücreler bulunur. Progenitor hücreler, sadece belli hücre hatlarına farklılaşma eğilimi gösterirler. Örneğin, eritroblastlar (kırmızı kan hücrelerinin öncülleri) sadece eritrositleri( kırmızı kan hücresi) oluşturabilirler. Farklı tipte bir hücreyi meydana getiremezler.

EK hücrelerin vitro şartlarda, besleyici hücre tabakası ve sitokinlerin varlığında farklılaşmadan yaşamlarını sürdürebilirler. Besleyici tabaka olarak fare embriyonik fibroblast hücreleri kullanılmakta. Lösemi baskılayıcı faktör adlı sitokin, fare EK hücrelerinin farklılaşmasını önlemekte.

Besleyici tabakalar ve lösemi baskılayıcı faktör, kültür ortamından uzaklaştırıldığında EK hücreler kendiliklerinden farklılaşırlar. EK hücreleri kültür ortamlarında üç boyutlu hücre topakları oluştururlar ve bu üç boyutlu yapı embrioid (embriyo benzeri) cisim olarak adlandırılır.

Embrioid cisimler incelendiğinde, farklılaşmış ve farklılaşmamış hücre gruplarından oluşan bu yapının, dış yüzeyindeki endodermal hücreler ve içindeki boşlukla 6 günlük bir embriyoya benzediği görülmüş bulunuyor. EB’ler üç tohum yaprağına ait hücrelerin tümünü içerir.

Embriyonik kök hücrelerin kültür ortamına uygun uyaranlar verildiğinde, farklı hücre tiplerine farklılaşırlar. Bu uyaranlardan birisi retinoik asit. Retinoik asit kültür ortamına verildiğinde embriyonik kök hücrelerin sinir hücrelerine farklılaşmasını sağlar.

Arzu Taş - Doç. Dr. Sezen Arat       
Tubitak- GMBAE Transgen Laboratuvarı

   Kaynakça:
   Bilim ve Teknik Dergisi Temmuz-2005

Arzu Taş ve
Doç. Dr. Sezen Arat'a teşekkürlerimizle

Denizce

06.07.2007