Kimerizm İle Türler Arası Protein Sentezi


M.Feray ÇOŞAR - İstanbul Teknik Üniversitesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik

“Kimera” Yunan mitolojisinde ağzından dev alevler püskürten; aslan başlı, keçi gövdeli ve yılan kuyruğuna sahip karma bir vücut yapısıyla var olduğu iddia edilen bir mistik öğe olarak karşımıza çıkar.[1] Kimeralar çeşitli hayvanlardan alınmış parçaları efsanelerle birleşmiş halde var olsalar da günümüz teknolojisi ile laboratuvarlarda efsanelere konu olacak şeyler yapmak mümkün hale geldi.

Özellikle kök hücre deneyleri esnasında farklılaşma yeteneklerinden dolayı insan embriyosu üzerindeki çalışmalar yoğundur ancak bunlar embriyonun durumuna bağlı yasal çerçeve içinde yürütülmektedir. Bu araştırmalarda gerek 'embriyonun ahlaki konumu gerekse olası etik ve yasal sorunların ortaya çıkması kaçınılmaz gözükmektedir.[2] Tüm bu etik ve yasal çerçeveler içerisinde laboratuvarlarında mitleri gerçeğe dönüştürme gayesi ile araştırmalar yürüten bilim insanları bulunmaktadır.

Bütünü karıştırılarak oluşturulan organizmalar olan kimeralar, hayvanlarda insan hücrelerinin, dokularının ve hatta organların üretilmesini sağlama amacı ile laboratuvarda çalışma konusu olmaya devam etmektedir. Bu çalışmalar temel prensip olarak farklı türlere ait döllenen yumurtaların birleştirilerek, yumurta zarlarının erimesi ile birden fazla genetik materyale sahip embriyolar üretme fikrini esas alır. Embriyonik kök hücreler yetişkin vücuttaki herhangi bir hücre türüne kendi kendine yenilenme veya ayırma kapasitesine (pluripotent) sahiptir. Bu yenileme ve ayırma kapasitesi türlerde değişim göstermektedir. Bu farklılık üzerinde çeşitli inhibitörler ve kök hücrelerin düzenleyici gen ağlarının farklı olması etkilidir. [3,4,5]

Şekil 1:Embriyonik kök hücrelerin yenilenme ve farklılaşma yeteneklerini (pluripotent) temsil etmektedir. [10]

Hayvan-insan kimerik embriyolar üzerine deneyler yapan Zhixing Hu ve arkadaşları %4 oranda insan genomu içeren fare embriyoları üretmeyi başarmışlardır.Fare embriyonik kök hücreleri (mESC'ler), fare embriyosundaki tüm hücrelerin türetildiği gelişimin temel durumun temsil eden,dönüşüm farklılığına sahip olan naif pluripotent içindedir. Bunun tersine, insan embriyonik kök hücreleri (hESC'ler) birçok farklı özelliğe sahip hazırlanmış, dönüşüm farklılığı çok olan pluripotency durumundadır. Daha önce yapılan deneylerde, deneyimsiz insan pluripotent kök hücreleri (hPSC'ler) oluşturmak için yoğun çabalara rağmen, fare embriyolarının naif pluripotentine sebep olan iki inhibitörün (PD0325901 ve CHIR99021) ötesindeki kimyasallara güvenmeden saf hPSC'leri türetmek ve sürdürmek mümkün olmamıştır.Ortaya çıkan hPSC'ler, fare embriyosunda tanımlanabilir tiplerde olgun insan hücrelerini sağlam bir şekilde üretememektedir. Hu ve arkadaşları hazırladıkları hPSC'lerde farklı bir yol izlemişlerdir Somatik kök hücrelerde embriyonik gelişim ve kendini yenilemede rol oynayan çok sayıda düzenleyici genin temel bir epigenetik baskılayıcısı olarak kromatinin yeniden şekillenmesi yoluyla işlev gören antiapoptotik faktör BMI1'in aşırı ekspresyonu, insan hücrelerinin fare, tavşan ve domuzun önceki embriyolarına sınırlı entegrasyonunu desteklediği bulunmuştur. Hu ve arkadaşları da kurdukları inhibasyon sistemi ile insan embriyonik kök hücrelerini fare blastosistlerine enjekte edildiğinde, hPSC'ler, embriyonik gelişimin 17.5 günü içerisinde fare embriyolarındaki hücrelerin % 0.1 ila 4'ünü oluşturan üç germ katmanının tümünden büyük miktarda olgun insan hücresi oluşturabilmiştir.[6]


Şekil 2: Hu ve arkadaşlarının yaptıkları çalışmada fare-insan kimerik embriyoları içerisinde floresan proteini (GFP) ile işaretlenen insan genlerinin varlığını göstermektedir.[6]

Başka bir çalışmada insan genomu ile maymunlar üzerinde yapılan deneylerde Alzhemier ve bipolar kişilik bozukluğu gibi nörolojik ve psikiyatrik hastalığa sahip maymun modellerinin sınırlamalarını aşabileceğini gösterilmiştir. [7,8] 2019 yılında Juan Carlos Izpisúa Belmonte ve ekibi Çin’de insan embriyonik kök hüclererini primatlarla birleştirerek ilk insan-maymun kimerasına imza atmışlardır. Ancak embriyo gelişimi 14. gününde sonlandırılmıştır.[9]


Şekil 3: Embriyodan bir kesiti göstermektedir.[11]

Eğer farklı bir hayvana enjekte edilen insana ait embriyonik kök hücreler farklılaşırsa ve hayvanın beyninde insan sinir hücrelerine dönüşürse ne olurdu? Bir bilince sahip olur muydu? Ya da eğer bu kök hücreler sperm hücrelerine dönüşürse karma genoma sahip bir tür olarak laboratuvar ortamında üretilen bu bireyler üreyebilirler mi? İşte bilim dünyası kendi düşünme ve üreme yetisine sahip olabilecek yapay türlerin üretilebilmesinden ve bunun doğruluğu noktalarında kimera deneyleri üzerinde yoğun bir tartışma havasına tanık olmaktadır.Kimera deneyleri organ bağışı için yeni bir umut ışığı olarak görülüp farklı canlılara insan genomu aktararak insanların olası organ yetmezliklerinde yıllar süren bekleyişlerini sonlandırmayı hedeflemektedir ancak aktarılan kök hücrelerin farklılaşarak üreme hücrelerine dönüşme ihtimali bile büyük bir etik kaygısı barındırmaktadır. Faydalanılmak istenilen yönden de düşünüldüğü zaman, deneylerin yoğunlaştığı domuz,kuzu,fare ve primat gibi insan genomuyla benzer özelliklere sahip canlıları organ yedekleme merkezleri olarak kullanma fikri de etik kapsamında büyük bir engel teşkil etmektedir.





Referanslar

1- Solomon, J. (1985). In Defense of Hesiod's "Schlechtestem Hexameter".Hermes,113 (1), 21-30. http://www.jstor.org/stable/4476410

2- GÜN, Mukadder.(2015) "Embriyonik Kök Hücre Araştırmaları/Tedavileri ve Olası Etik Sorunlar."Türkiye Klinikleri Tıbbi Onkoloji-Özel Konular 8.2 : 141-147.

3- Morata Tarifa, C., López Navas, L., Azkona, G., & Sánchez Pernaute, R. (2020).Chimeras for the twenty-first century. Critical Reviews in Biotechnology, 1–9.doi:10.1080/07388551.2019.1679084

4-De Los Angeles A., Hyun I., Latham S.R., Elsworth J.D., Redmond D.E. (2019) Human-Monkey Chimeras for Modeling Human Disease: Opportunities and Challenges. In: Hyun I., De Los Angeles A. (eds) Chimera Research. Methods in Molecular Biology, vol 2005. Humana, New York, NY. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-9524-0_15

5- Fowler, J. L., Ang, L. T., & Loh, K. M. (2019).A critical look: Challenges in differentiating human pluripotent stem cells into desired cell types and organoids. Wiley Interdisciplinary Reviews: Developmental Biology.doi:10.1002/wdev.368

6- Hu, Z., Li, H., Jiang, H., Ren, Y., Yu, X., Qiu, J., … Feng, J. (2020).Transient inhibition of mTOR in human pluripotent stem cells enables robust formation of mouse-human chimeric embryos. Science Advances, 6(20), doi:10.1126/sciadv.aaz0298

7-Zhang, Y., Li, T., Preissl, S.et al.Transcriptionally active HERV-H retrotransposons demarcate topologically associating domains in human pluripotent stem cells.Nat Genet 51,1380–1388 (2019). https://doi.org/10.1038/s41588-019-0479-7

8- De Los Angeles A, Hyun I, Latham SR, Elsworth JD, Redmond DE Jr. Human-Monkey Chimeras for Modeling Human Disease: Opportunities and Challenges.Methods Mol Biol. 2019;2005:221-231. doi:10.1007/978-1-4939-9524-0_15

9- Niu, Y., Sun, N., Li, C., Lei, Y., Huang, Z., Wu, J., … Tan, T. (2019).Dissecting primate early post-implantation development using long-term in vitro embryo culture. Science, eaaw5754.doi:10.1126/science.aaw5754

10- Şekil 1 https://www.technologynetworks.com/cell-science/articles/cell-potency-totipotent-vs-pluripotent-vs-multipotent-stem-cells-303218 sitesinden 25.08.2020 tarihinde alıntılanmıştır

11- Şekil 3 Cyranoski, D., 2018. How human embryonic stem cells sparked a revolution.Nature, 555(7697), pp.428-430.

67 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