2013 yılında Cell'de yayımlanan bir araştırmada, bilim insanları ilk defa olarak insan deri hücrelerinden embriyonik kök hücreleri üretmeyi başardılar.  Kök hücreler, bugün de özellikle biyoloji ve tıp alanında oldukça umut verici pek çok çalışmanın yürütülmesinde ve gelişmelerin yaratılmasında odak noktasını oluşturmaya devam ediyor.

Peki kök hücre nedir? Kök hücrelerin kökeni neresidir?

Bir gül ağacından bir dal kesip bu dalı toprağa ekerseniz, başarılı bir fidan elde edeceksinizdir. Biyolojide, bu olayın adı bir eşeysiz üreme biçimi olan çelikle üremedir.

Bu durumun bitkilere özgü bir durum olduğunu ve hayvanlarda böylesi bir gelişmenin mümkün olmadığını düşünebilirsiniz. Ancak, eğer ki bir kertenkelenin kuyruğunu keserseniz, yeni bir kuyruğun büyüdüğünü görürsünüz. Bir ıstakoz, kopan kıskacının yerine yenisini büyütebilir.

Örneğin, yüzlerce parçaya kesseniz de her parçasından yeni bir solucan üretebilen özel bir yassı solucan vardır.

Benzer şekilde, eğer bir insanın karaciğerinin yarısını kesip çıkarırsanız, kalan parça kendisini yenileyebilir. Prometheus'nin hikâyesinde, kartallar tarafından karaciğeri yenilen Prometheus'nin karaciğerinin her gün yeniden iyileştiğinden bahsedilir. Bu hikâye de; Antik Yunan döneminde, organların yenilenmesi bilgisine sahip olunduğunu gösteriyor.



Bu gibi yenilenmelere sebebiyet veren özel hücrelere; kök hücreler denir.

İşçilerin Yeniden Programlanması

Hücrelerimizin büyük bir çoğunluğu tıpkı profesyonel işçiler gibidir; kendi işlerinde ustalaşırlar ve kariyer değişikliği planlaması yapmazlar.

Kan hücrelerimiz; oksijen taşırlar ya da mikroplarla savaşırlar, kas hücrelerimiz; bizi hareket ettirebilmek için kasılıp-gevşerler, sinir hücrelerimiz; sinyalleri taşırlar, deri hücrelerimiz; vücudumuzun dışında koruyucu bir çeper oluştururlar ve böbrek hücrelerimizden oluşan yapılar; kanımızı süzerler.

Çoğu organ ve dokudaki hücreler, farklılaşmış son hücrelerdir. Bu hücreler özelleşmiştir ve büyük bir çoğunluğu da tekrar bölünmez. Yani eğer ki; bu hücreler hasar görürse ya da ölürse, tamamen yok olurlar. Bu durum, son derece önemlidir.

Her ne kadar doğduğumuzdan itibaren çok fazla büyüsek de, yalnızca iki ya da üç kez hücre büyütürüz ve hücrelerimizin büyük bir çoğunluğu daha fazla bölünmez. Eğer ki; hücrelerimiz bölünmeye devam etselerdi, kanser olmamız (kontrolsüz hücre büyümesi) çok olasıdır.

Çok sayıda hücreye sahibiz ve bu hücrelerden hiçbirinin kontrol dışı kalmaması çok önemlidir.

Fakat, bazı hücreler kendilerini yenilemek için iki katına çıkabilir ve aynı zamanda da farklılaşabilir ve özelleşmiş bir soyun ortaya çıkmasına neden olabilir.

İşte bu hücreler; kök hücrelerdir. Yaralarımızın iyileşmesi için yeni deri üretimi yapabilmek adına bu hücrelere ihtiyacımız vardır. Benzer şekilde, bağırsak yüzeyinde bulunan hasar görmüş hücrelerin yerini alabilmesi için de bu hücrelere ihtiyacımız vardır.

Öte yandan, kan hücrelerimiz, vücudumuz boyunca dolaşırken harap olur, bitkin düşer, dolayısıyla kendi kendini yenileyebilen ve bölebilen kan kök hücrelerimiz vardır. Bu hücreler aynı zamanda da, alyuvar ve akyuvar gibi ihtiyaç duyduğumuz kan hücresi formlarına farklılaşabilir.

Bunun yanı sıra, bilim insanları, memelerde de kendi kendine üreyebilen ve işlevsel bir meme oluşturabilen kök hücreleri bulunduğu bulgusuna ulaşmışlardı. Beynimizde ve kalbimizde de kök hücreler bulunur.

Kök hücreler çok nadir bulunma eğiliminde olsa da, organlarımızın büyük çoğunluğunda bulunur.

Kök Hücre Tipleri

En temel kök hücreler, embriyonik kök hücrelerdir.

Bu hücreler, embriyonun ilk dönemlerinde iç hücre kitlesinde bulunur ve büyüyen embriyonun ihtiyaç duyduğu her hücreyi oluşturabilme kapasitesine sahip olduklarından, totipotan (tam donanımlı) olarak tanımlanırlar.

Bu hücreler, ilk embriyodan alınabilir ve laboratuvarda büyütülebilir. Kök hücreler ile neredeyse sayısız gelişmenin ilk adımları atılmıştır.

Öte yandan, bu hücreler, DNA eklemesi yapılarak genetik olarak değiştirilebilir ve sonrasında çoğalma ile kendilerini değiştirebildikleri veya ihtiyaç duyulan diğer hücre türlerine göre farklılaşabildikleri uygun yerlere giderek diğer embriyolara ya da yetişkin hayvanlara yerleştirilebilir. Bu tarz bir çalışma ilk olarak laboratuvar farelerinde yapılmıştı.

Yapılan çalışmalar içerisinde, insan deri hücresinden alınan çekirdeğin,  bir insan yumurta hücresine (çekirdeği bozulmuş) yerleştirilmesi ve ardından embriyonun büyütülmesi de yer alıyor.

Somatik Hücrelerden Kök Hücrelere

Öte yandan, deri hücrelerini ve birçok farklılaşmış son hücreyi indüklenmiş pluripotent kök hücreleri (İPS) haline dönüştürmek mümkündür. (İPS hücre; pluripotent olmayan bir hücreden, bazı genleri üretmesi sağlanarak veya dışarıdan faktörler verilerek, farklılaşmanın tersine çevrilmesi sonucu elde edilen hücre.)

Normal kök hücre biyolojisi için DNA bağlayıcı protein seti olan "OKSM" ya da "sihirli dörtlü" kullanılabilir.

• Sekizli-bağlayıcı transkripsiyon faktör-4 (OCT4)


• Krüppel-benzeri faktör-4 (KLF4)


• SRY (cinsiyet belirleyen Y bölgesi)-box 2 (SOX2)


• Hücresel miyelositom virüs-benzeri gen (MYC)

2012 yılında, Shinya Yamanaka, doğru genleri açıp kapatmak ve deri hücrelerini kök hücrelere dönüştürmek için OKSM düzenleyicilerini kullanarak; normal hücrelerin iPS hücrelerine nasıl dönüştürüleceğini keşfettiği için Nobel Ödülü'nü kazandı.

Araştırmacılar, iPS hücrelerinin embriyo kökenli kök hücrelerle aynı iyileştirici potansiyele sahip olup olmadığını araştırmaya devam ediyor.

Kök hücrelerin, dejeneratif hastalıklardan muzdarip insanların iyileştirilmesine yönelik tedaviler sağlayacağı umut ediliyor.

Bir hastadan deri hücreleri alınabilir, kök hücrelere dönüştürülebilir ve sonrasında hasarlı organa tekrar enjekte edilebilir. Bu hücreler, hasarlı organda yeniden gelişebilir.

Peki, bu durum normal biyolojide neden olmuyor? Neden kendi kalp kök hücrelerimiz bozuk kalpleri iyileştiremiyor?

Aslında olabilir ve iyileştirebilir, ancak hücrelerimizin doğal katkısı sınırlıdır ve ciddi hastalıklarla başa çıkma noktasında için de yetersizdir.

Peki, vücudumuzda neden daha fazla kök hücre yoktur?



Öncelikle, çok fazla sayıda kök hücre sahibi olmak; kansere sebebiyet verebilir.

Kök hücreler, kanser hücreleriyle bir dizi benzer özelliğe sahiptir. Her iki hücre de kendini yenileyebilme ve sınırsız olarak üreyebilme kapasitesine sahiptir.

Kansere dair teorilerden birisi; hastalığın genellikle farklılaşmış son hücrelerden değil, dokudaki az sayıdaki kök hücreden kaynaklandığını ileri sürüyor.

Kök hücrelerin tedavi için kullanılması konusundaki en yaygın endişe ise, çok fazla enjekte edilmesinin, bu hücrelerin bir kısmının kontrol dışı çoğalma ihtimalini artıracağı ve sonuç olarak da kansere yol açabileceği yönünde.  Yine de, kök hücre tedavisi oldukça heyecan verici bir iyileştirme yöntemi olabilir.

Her geçen gün, kök hücreler hakkındaki bilgimiz genişliyor. Alanda yapılan araştırmalar da bu bilginin pratikteki yansımalarını önümüze koymaya devam ediyor. Gelecek araştırmalar, deneysel sistemlerde ve nihayetinde insanlarda ne denli etkin olabileceğini ve potansiyel riskleri değerlendirecektir.

---

Kaynaklar ve İleri Okuma:

- Cell. "Human Embryonic Stem Cells Derived by Somatic Cell Nuclear Transfer." http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867413005710
- Colorado State University. "Regeneration of the Liver." http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/pathphys/digestion/liver/regen.html
- Gulf of Maine Research Institue. "Follow a Clam Through a Lobster: Internal Anatomy." http://www.gma.org/lobsters/allaboutlobsters/parts.html
- Journal of Experimental Zoology. "Caudal autotomy and regeneration in lizards." http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jez.a.346/abstract
- Prometheus. https://tr.wikipedia.org/wiki/Prometheus
- University of Utah. "Learn.Genetics" http://learn.genetics.utah.edu/
- Cancer research. "Mammary Stem Cells and Mammopoiesis." http://cancerres.aacrjournals.org/content/66/20/9798.short
- Explore Stem Cells."Totipotent Stem Cells." http://www.explorestemcells.co.uk/totipotentstemcells.html
- İndüklenmiş pluripotent kök hücre. https://tr.wikipedia.org/wiki/induklenmis-pluripotent-kok-hucre
- Plos One. http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0045603
- Laboratory investigation. "The cancer stem cell hypothesis: a work in progress." http://www.nature.com/labinvest/journal/v86/n12/full/3700488a.html
- TheConversation. "Explainer: What are stem cells?" https://theconversation.com/explainer-what-are-stem-cells-14391
- BilimFili.com – “Kanser Dosyası : Kanser Nedir?" https://bilimfili.com/kanser-dosyasi-kanser-nedir/

---