Kök Hücre Farklılaşması


Eda Altuntaş - İstanbul Üniversitesi, Biyoloji

Kök hücreler, kendilerini yenileyebilen, laboratuvar ortamı veya vücut içerisinde uygun şartlarda farklı hücre tiplerine dönüşebilen, yaralanan dokuyu tamir eden veya tekrar oluşturabilen ve bir organizmanın bütün hücrelerinin kökeni olan hücrelerdir. Kök hücreler özelleşmiş hücreler değillerdir, özelleşmiş hücrelerin oluşmasına kaynaklık ederler ve birçok hücreye farklılaşabilme yeteneğindelerdir. [1,2,3]


Kök hücreler vücuttaki konumlarına göre embriyonik kök hücreler ve erişkin kök hücreler; gelişme, farklılaşma ve çoğalma tiplerine göre ise totipotent, pluripotent, multipotent, unipotent olarak sınıflandırılabilinirler. [1,2]


Şekil 1: Kök hücre, çoğalma, kendini yineleme, farklılaşmış dokulara özgü hücreleri oluşturabilme, hasarlanmış dokuyu tamir edebilme yeteneğine sahiptir.

Totipotent hücre, spermin yumurta ile birleşmesiyle oluşan zigot yani döllenmiş yumurta hücresi, farklılaşarak tüm hücrelere dönüşebilecek ve böylece organizmayı oluşturabilecek genetik yapıdadır. Tam bir birey oluşturabilecek niteliğe sahip olan totipotent hücreler, sınırsız farklılaşma yeteneğine sahiplerdir ve bu yetenek 2-8 hücreli erken embriyo dönemindeki blastomerler için geçerlidir. Döllenmeden sonra her şey olabilme yeteneğine sahip olan totipotent hücre iki eşit parçaya simetrik olarak bölünür ve bu iki totipotent hücreden birisi uterusa yerleştirilirse canlı gelişimeye devam eder. Genetik yapıları aynı olan tek yumurta ikizlerinde bu şekilde, iki totipotent hücrenin birbirinden ayrılması ve tek başlarına gelişimlerine devam etmeleriyle oluşur. [2,4,5]


Döllenmenin yaklaşık 5. gününden sonra totipotent hücrelerin çoğalması ve farklılaşması ile birlikte, blastosist denilen hücre kitlesi içerisindeki hücreler başka bir deyişle pluripotent embriyonik kök hücreler, vücuttaki tüm hücrelere farklılaşabilme yeteneğine sahiplerdir fakat tek başlarına organizma oluşturamazlar. Pluripotent hücreler, organizmada birçok dokunun kökenini oluşturur. Embriyoda blastosistin iç hücre kitlesinden elde edilebilir ve üç germ tabakası olan, endoderm, mezoderm, ektoderm tabakalarını oluşturur. Gelişmenin 2. haftasında, epiblast hücrelerinin arasında eşey hücrelerine dönüşecek olan primordiyal germ hücreleri görünür ve bu hücreler de pluripotent kök hücrelerdir, uygun şartlar altında çeşitli hücre ve doku tiplerine farklılaşabilir niteliktelerdir. Blastosistin dış tabakası olan ektoderm tabakadan yavru bireyin beslenmesi ve solunum gereksinimi karşılamak için plasenta ve koruyucu chorion kesesi oluşur ve gelişir. Blastosistin iç hücre kitlesi tabakası olan endoderm tabakadan göz, kalp, kaslar, beyin, kemikler gibi doku ve organ gelişimi olur. Bu bahsettiğimiz gelişimler ektoderm ve endoderm tabakalarının birlikte çalışmasıyla olur. Tek başına endoderm veya ekzoderm ile canlı gelişimi olmaz. Blastosistin iç hücre tabakası yani endodermden köken alan pluripotent hücreler, embriyonik kök hücreler olarak adlandırılır. [1,2,5]


Pluripotent kök hücreleri, daha fazla özelleşmiş olan multipotent hücrelerine dönüşürler. Multipotent hücreler pluripotent hücrelere kıyasla, sınırlı hücre tiplerine dönüşebilen ve tek bir yönde farklılaşma yeteneğine programlanmış, özelleşmiş hücre gruplarını oluşturan kök hücrelerdir. Gelişimin ilerlemesiyle hücrelerin daha özellikçi görevleri olur ve erişkin kök hücrelere dönüşürler. Hematopoietik kök hücre (HKH), mezenkimal kök hücre (MKH), nöronal kök hücre ve intestinal kök hücre multipotent erişkin kök hücrelerine örnek gösterilebilirler. Her üç germ tabakasının türevlerine farklılaşamadıkları için bu kök hücreler pluripotent değil multipotentdir. Erişkin kök hücreler bulundukları dokunun hücre tiplerini üretirler. Pluripotent kök hücreleri erken gelişim döneminde embriyonik kök hücreler olarak bulunurken, multipotent kök hücreleri çocuklarda ve yetişkinlerde bulunabilir. Hayati öneme sahip olan insan kemik iliğinde bulunan kan kök hücreleri çeşitli kan kök hücrelerine farklılaşarak hayatın devamlılığını sağlar. Bunun gibi deri kök hücreleride farklı tipteki deri hücrelerini, kas kök hücreleri değişik tipteki kas dokularını meydana getirir. Multipotent hücrelerin bu özelleşmiş farklılaşma yeteneği sonucunda tek bir döllenmiş yumurta hücresinden milyonlarca farklı hücre oluşur. [2,3,5]


Kök hücreler, tek bir hücre tipine farklılaşabiliyorsa unipotent olarak isimlendirilir. Unipotent hücre, bir seriye ait hücreleri oluşturabilir, örneğin hematopoietik kök hücre, olgun olan ve olmayan tüm kemik iliği hücrelerini oluşturabilir. Unipotent olan hücreyi kök hücre olarak isimlendirmek yerine öncü, progenitör veya prokürsör hücre olarak benimseyen bilim insanlarıda vardır. [1,2]


Şekil 2: Bir kök hücrenin farklılaşmasıyla oluşan doku ve organlar.[3]


Kök hücreler embriyonik dönemde doku ve organların gelişmesinde etkiliyken daha ileri dönemlerde doku ve organların korunması, yenilenmesinde ve onarımında önemlidir. Hücrede kendini yenileme kavramı hücrenin eskiyen, bozulan kısmın onarılması olarak değil, kök hücre havuzunun yenilenmesi olarak bilinir. Kök hücreler yaşam boyu sınırsız bölünme yeteneklerine karşın, dokularda sayıları azdır. Bölünme hızları genel olarak yavaştır fakat doku kaybı gibi durumlarda bölünme hızlarını en az iki katına çıkartırlar. Dokulardaki en uzun ömürlü ve kalıcı hücreler olan kök hücrelerin, organizma yaşlanınca sayıları azalır ve belli sayıda geçirdikleri mitoz sonunda yaşlanıp ölürler. Kök hücrelerin klon oluşturma yetenekleri vardır ve tek bir kök hücreden çok sayıda yeni kök hücre ürer. [2,3]


Kök hücrelerin karakterlerinin tayin edilmesinde hücre içerisindeki epigenetik farklılıklar ve kromatin modifikasyonlar çok önemlidir. Kök hücreler hücre içi düzenleyici mekanizmalar ve mikroçevreden aldıkları sinyaller ile kendini yenileyebilir, farklılaşma gösterebilir ve dinlenme evresinde kalabilir. Kök hücrelerin bu işlevlerinin transkripsiyon faktörleri, hücre döngüsü düzenleyicileri, sinyal ileti yolakları, ve miRNA’lar üzerinden kontrol edildiği gösterilmiştir. Kök hücrelerin farklılaşmasında ve kendini yenilemesinde MAP‐ERK, LIF‐STAT, PI3K, TGF-β ve Wnt gibi sinyal ileti yolakları önemli rol oynar. Wnt’ler, β-kateninleri içeren DNA kopyalanmasını etkinleştirir. TGF-β grubundan en az iki madde ile embriyondaki sinir kök hücre farklılaşması gerçekleşir. Hala kök hücrelerin bölünme ile dinlenme arasındaki karar mekanizmaları, hangi koşullarda birden fazla hücre tipine farklılaşabildikleri, farklılaşma yönünü etkileyen unsurlar ve bunların moleküler mekanizmaları net olarak bilinmemektedir. [2,5]

Şekil 3: Kök hücreler hastalık tedavisi için kullanılabilir.


Kök hücrelerde farklılaşma genellikle ileri doğrudur fakat bazı durumlarda geriye doğru da olabilir bu da, kök hücrelerin farklı dokulara ait hücrelere dönüşebilme kapasitesiyle (kök hücre plasitesi) söz konusu olabilir. Bir kök hücre bulunduğu, köken aldığı dokunun dışında farklı bir dokuya farklılaşabilmektedir. Kök hücrelerin farklı dokulara ait hücrelere dönüşebilme kapasitesinden söz edebilmek için hücrenin gerçek kökeni gösterilmeli, morfolojik özellikleri taşıdığı ve bulunduğu dokudaki veya organdaki fonksiyonları bulundurmalıdır. Bir hücredeki DNA yeniden programlanabilmesi ve hücre içi ve hücre dışındaki sinyallerin doğru kullanılabilmesi ile bir kök hücre başka bir kök hücreye farklılaştırılabilir, bu da kalp kasının yenilenmesi, diyabet, parkinson, alzheimer gibi sinir sistemi hastalıkları, karaciğer hasarları, kronik lösemiler, sinir sistemi ve omurilik yaralanmaları, kök hücre bozuklukları, myelodisplastik sendromlar, myeloproliferatif, lenfoproliferatif ile fagosit bozukluklar gibi hastalıkların tedavisinde kullanılmaktadır. [2,5]




Referanslar

1-Beri, N. Z., & Kadar, N. Kök Hücre.

2-Hale, Ö. R. E. N. Kök Hücreler. Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi Dergisi, 33(3), 271-280.

3-KARAŞAHİN, T. (2012). Embriyonik kök hücreler. Erciyes Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 9(1), 65-71.

4-Can, A. (1858). Pluripotent Kök Hücreler.

5-Sağsöz, H., & Ketani, M. A. (2008). Kök hücreler.

Şekil2: Kemikiligi.org.tr. 2020. Kök Hücre Nedir? http://www.kemikiligi.org.tr/icerik.php?id=117&alt_id=137&tab=0 adresinden erişildi.


98 görüntüleme

Türkiye'nin Tek Popüler Genetik Bilim Dergisi

Bezelye Dergi ISSN: 2587-0173

Bizi Takip Et
  • Beyaz Facebook Simge
  • Beyaz Instagram Simge
  • White Twitter Icon
  • Icon-gmail
  • kisspng-white-logo-brand-pattern-three-d
  • images
  • medium
  • Dergilik
  • YouTube

© 2019 by Bezelye Dergi