Kök Hücrelerin Hastalıkların Rehabilitasyonsine Müteveccih Uygulamaları
Çok sayıda ilaç, yeni tanı prosedürleri ve karışık cerrahi müdahaleler gibi çağdaş tıbbi teknolojiler dünyanın birçok yerinde insanların yaşam süresini uzatmaktadır. Öbür taraftan, kronik ve yaşa bağlı hastalıkların artması, yaşam biçimi ile alakalı hastalıklar ya da etraf lekeliliğinin neden olduğu hastalıklar, tıbbi araştırmaların ilgilendiği yeni alanlardır. Bu sebeple, aktüel ve onarıcı yeni rehabilitasyon usullerine gereksinim […]
Çok sayıda ilaç, yeni tanı prosedürleri ve karışık cerrahi müdahaleler gibi çağdaş tıbbi teknolojiler dünyanın birçok yerinde insanların yaşam süresini uzatmaktadır. Öbür taraftan, kronik ve yaşa bağlı hastalıkların artması, yaşam biçimi ile alakalı hastalıklar ya da etraf lekeliliğinin neden olduğu hastalıklar, tıbbi araştırmaların ilgilendiği yeni alanlardır. Bu sebeple, aktüel ve onarıcı yeni rehabilitasyon usullerine gereksinim duyulmaktadır.Kök hücreye dayalı usuller de yenilikçi rehabilitasyon metotları olarak geliştirilmeye çalışılmaktadır. Bedende belirli bir hücre tipine özelleşmiş olan hücrelerin aksine, değişikleşmemiş, çoğalabilen ve değişik hücre tiplerine dönüşebilme potansiyeline sahip hücrelere kök hücre denir. Bu özellikleri sebebiyle kök hücrelerin, bedende çoğalmış hücre vefatına neden olan muhtelif hastalıklarda bir rehabilitasyon usulü olarak kullanılması gündeme geldi.
Kök hücrelerin, değişik hücre tiplerine özelleşebilme kabiliyetine göre muhtelif cinsleri vardır. Rehabilitasyona müteveccih uygulamalar da kök hücrelerin cinsleri ile ilişkilidir. Spermin yumurtayı döllemesi sonucunda oluşan zigot bir hücre bcan verilmesi geçirir. Bcan verilme sonucunda iki tane hücre ortaya çıkar. Bu her iki hücreye totipotent kök hücre denir ve bu hücreler tek başına bir organizmayı oluşturabilecek kapasitededir. Bu safhadan sonra, hücreler bcan verilmeye devam eder ve blastokist denilen bir gelişim evresine erişir. Bu safhada, iki katlı hücre tabakasının iç kısmında bir hücre istifi oluşur. Bu hücre istifindeki hücrelere, pluripotent kök hücreler denir. Pluripotent kök hücrelerin özelliği, belirli şartlarda bedende her uzuvdaki spesifik hücre cinslerine farklılaşabilmeleridir. Misalin; uygun şartlarda, bir pluripotent hücre, kemik hücresine, kas hücresine, sinir hücresine ya da başka hücre tiplerine farklılaşabilir. Organizmaların bedeninde bulunan ve sadece bulunduğu uzva özgü belirli hücre cinslerine özelleşebilen hücrelere ise multipotent kök hücreler denir. Hastalıkların rehabilitasyonsinde, pluripotent hücrelerin kullanımı yeni bir yaklaşım olarak ortaya çıkmıştır. Fakat, pluripotent kök hücrelerin sadece embriyolardan elde edilmesi muhtemeldi. Bu sebeple, embriyonik kök hücrelerin kullanımının etik olup olmayacağı kavgaları gündeme gelmiştir.
Kök hücreye dayalı uygulamalar umut verici olarak değerlendirilir. Fakat, multipotent kök hücrelerin kalp dokusunu onarmada kullanıldığı en son deneysel ve muayenehane çalışmaların sonuçları hayal kırıklığı yaratmıştır. Zira bu çalışmaların sonucunda, kalp dokusunda rastgele bir işlevsel düzelme görülmemiştir. Multipotent kök hücrelerin uygulanmasındaki ana kısıtlayıcı etken, laboratuvar etrafında artmalarının ve başka hücre tiplerine değişikleşmelerinin sınırlı olmasıdır. Oysa, multipotent kök hücrelerin kemik dokusu ve dolaşım sistemi ile alakalı uygulamalarının başarılı olduğu gösterilmiştir. Fakat, beyin ve kalp gibi yenilenme potansiyeli daha az olan uzuvları etkileyen hastalıklarda, rehabilitasyon edici tesirleri görülmemiştir. Multipotent kök hücrelerin kullanılmasıyla alakalı öbür bir kısıtlayıcı gidişat, bu hücrelere rehabilitasyon edici genlerin aktarılması ve çoğaltılmasındaki sınırlamalardır. Bu sebeple, rehabilitasyon için pluripotent kök hücrelere müteveccih çalışmalar çoğalmıştır.
2012 senesinde S. Yamanaka uyarılmış pluripotent kök hücrelerin hastalık modeli olarak kullanılmasıyla alakalı yaptığı çalışmalardan dolayı Nobel mükâfatı almıştır. Bu teknoloji, günümüzde hastalık modellemesi ve ilaç geliştirme alanlarında kullanılmaktadır. Yamanaka ve dostlarının yaptığı çalışmada, bir hastanın derisinde bulunan fibroblast hücreleri alınmıştır. Bu hücrelere laboratuvar etrafında, Oct3/4, Sox2, Klf4 ve c-Myc genleri aktarılmıştır. Bu harekâttan sonra hücreler pluripotent kök hücre karakteristiğini kazanmışlardır. Bu sebeple bu hücrelere uyarılmış pluripotent kök hücreler iPSC denir. Ayrıca, bu teknolojide hastanın kendi hücreleri kullanıldığı için, hücreler hastaya tekerrür aktarıldığında bağışıklık sistemi cevabı görülmez. Usulün öbür avantajı ise, embriyonik kök hücrelere gereksinimi ortadan kaldırmasıdır.
Japonya‘da, makula dejenerasyonu hastası olan şahıslar, uyarılmış pluripotent kök hücrelere dayalı rehabilitasyonun ilk kez uygulandığı hastalardı. Bu rehabilitasyonda, iPSC hücrelerinden kökenlenen retinal pigment epitelyum dokusu hastalara aktarılmıştır. Tüm dünyada, makula dejenerasyonu, diyabet, kalp hastalıkları ve nörodejeneratif hastalıkların rehabilitasyonsinde, iPSC orijinli rehabilitasyonlar üzerine muayenehane çalışmalar devam etmektedir.
iPSC konusunda tüm dünyada yoğun araştırmalar devam etmektedir. Bu araştırmalar; uyarılmış pluripotent kök hücrelerde genetik mühendisliği uygulamalarını ve bu kök hücrelerin değişik hücre tiplerine dönüştürülmesi ile alakalı çalışmaları kapsamaktadır. Muayenehane uygulamalar için, uyarılmış pluripotent hücrelerin hastalara naklinin güvenliği ile alakalı çalışmalar devam etmektedir.
iPSC Terapileri İçin Teknolojik Lüzumluluklar
Günümüze değin, embriyonik kök hücrelerin ve iPSC kullanımıyla alakalı pek çok teknik güçlüğün üstesinden gelinmiştir. Uygun şartlar sağlanarak insan iPSC hücreleri biyoreaktörlerde üretilebilir. iPSC hücrelerinin genomunda farklılık yapmak için CRISPR-Cas 9 gibi genom tertip etme usulleriyle protokoller geliştirildi. Genomda yapılacak farklılık transgene aktarımını ya da hastalığa neden olan mutasyonun düzeltilmesini kapsamaktadır.
iPSC’e dayalı hücresel terapiler için bir öbür güçlük, hücre aktarım usulünün henüz yeterli biçimde tanımlanmamasıdır. Misalin; kalp enfarktüsünden sonra, kalp dokusunun onarımı için kemik iliği hücreleri, koroner atardamar yoluyla aktarılmıştı. Bu yolla aktarılan hücreler başarılı bir biçimde kalp dokusuna erişmişti ama kalp hücrelerine dönüşememişlerdi. iPSC türevli olan kalp hücreleri operasyonla doğrudan kalp dokusuna aktarılır ya da katater kullanılır.
iPSC Rehabilitasyonsinin Riskleri
En kritik nokta iPSC türevli hücrelerin aktarımında genetik anormalliklerin ortaya çıkması olasılığıdır. Bu noktada, kaynak olarak kullanılacak hücrelerde var olan mutasyonların tanımlanması ehemmiyetlidir. Buna ek olarak, iPSC hücreleri muayenehane kullanımdan evvel kumpaslı olarak hakimiyet edilir. Ayrıca, iPSC hücrelerinde bulunan genetik anormaliler ur yaradılışını tetikleyebilir. Fakat bedende de çok sayıda genetik anormali bulunan hücreler her zaman ur oluşturmaz. Bu sebeple kök hücrelerde oluşan genetik anormalliklerin ur oluşturacak özellikte olup olmadığının değerlendirilmesi lüzumludur. Bu surattan, hücreler aktarılmadan evvel; karyotipleme, tüm ekzon dizileme gibi karışık tahlil usulleri uygulanır.
Alakalı doku, uzuv ve hasta ile alakalı riskler de vardır. Misalin; iPSC türevli kalp hücrelerinin aktarılmasından sonra; ölümcül olan aritmi, donör hücrelerin ölmesinden kaynaklı olan cerahat ve bağışıklık sisteminin aktarılan hücrelere yanıt vermesi gibi riskler vardır. iPSC’e dayalı rehabilitasyonlar için tüm bu riskler değerlendirilmelidir.
iPSC’e dayalı hücresel rehabilitasyonların muayenehanede rutin olarak uygulanabilmesi için, rehabilitasyon protokolleri için bir standardın oluşturulması lüzumludur. Bunun için, kök hücrelerin arttırılacağı ve değişikleştirileceği besiyerlerinin optimizasyonu yapılmıştır ve ticari olarak mevcuttur. Fakat, kök hücreleri genetik olarak programlamayı sağlayan kitler, geliştirilmeye devam edilmektedir. Ayrıca, kök hücrelerin genetik stabilitesi üzerinde daha fazla araştırma yapılmalıdır. Hücreler uygulanmadan evvel risk değerlendirilmesi yapılmalıdır.
Göz Hastalıkları Rehabilitasyonsinde iPSC Kullanımı
Günümüzde çok sayıda muayenehane sınama, iPSC’e dayalı rehabilitasyonlarla makula dejenerasyonun rehabilitasyonsini amaçlamaktadır. Bu mevzuda, 20’den fazla embryonik kök hücreye dayalı sınamalar; Çin, Brezilya, İsrail, Amerika Birleşik Devletleri, Kore ve Birleşik Kraliyet gibi çok sayıda ülkede asıllaştırılmıştır. Bunlar arasında, tek bir sınama sonlanmıştır. Öbür sınamalar günümüzde hala yeni hastalar üzerinde devam etmektedir. Eylül 2014’te Japonya’da, iPSC türevli ağ tabakalardan makula dejenerasyon rehabilitasyonsi ilk kez uygulanmıştır. Transplantasyondan bir sene sonra rastgele bir ciddi komplikasyon ve tumör yaradılışına neden olabilecek bir hücre çoğalmasına rastlanmamıştır. Bu biçimde rehabilitasyon edilen gözlerde rastgele bir doku reddi ve gözün makûsa gitmesi vaziyeti gözlemlenmemiştir. Bu büyümelerin sonucunda, iPSC hücrelerine dayalı transplantasyonun hastalara uygulanabileceği ve tehlikesiz olduğu sonucuna varılmıştır.
Nörolojik Hastalıkların Rehabilitasyonsinde iPSC Kullanımı
Hücresel terapi konusunda, dünyada endüstrinin sponsorluğu ile asıllaştırılan ilk muayenehane sınama, 2010’da insan embriyonik kök hücreleri kullanılarak Kaliforniya’da asıllaştırılmıştır. Bu projede, insan embriyonik kök hücrelerinin, omurilik hasarı gidişatında sinirlerin tekerrür gelişmesine destek edip etmeyeceği araştırılmıştır. 2017’de, bu usulle rehabilitasyon edilen 5 hastanın, rastgele bir bağışıklık sistem cevabı göstermediği tespit edilmiştir. Fakat nörolojik fonksiyonlarda rastgele bir farklılık gözlemlenmemiştir. Bu çalışmaya ek olarak, Çin’de Parkinson Hastalığının rehabilitasyonsi için, embriyonik kök hücrelere dayalı bir muayenehane çalışma başlatılmıştır.
Diyabet Rehabilitasyonsinde iPSC Kullanımı
Diyabet rehabilitasyonsi için 4 adet, endüstrinin sponsor olduğu muayenehane sınama asıllaştırılmıştır. Bu sınamalarda, embriyonik kök hücrelerden üretilmiş beta hücreleri kullanılmıştır. Bu pankreatik hücreler, hücreleri bağışıklık sistemi hücrelerine karşı gözeten bir makine dayanağıyla hastalara aktarılmıştır.
iPSC hücrelerinden türevlenmiş hücrelerle yapılan rehabilitasyon usulleri, hastalarda bağışıklık sistemi cevabı oluşturmadıkları için uygulanabilir gözükmektedir. Fakat, rehabilitasyonun uygulanması; hastadan iPSC hücrelerinin elde edilmesi, laboratuvar etrafında istenilen hücre tiplerine farklılaştırılması, genom tertip etme ve nitelik hakimiyet süreçlerini kapsayan uzun süreli ve maliyetli bir harekâttır. Ayrıca, muayenehane uygulamaların FDA ya da EMA gibi ulusal otoritelerle birlikte geliştirilmesi gerekir.
Seçenek olarak, biyobankalarda iPSC hücreler ambar edilebilir. Bu sayede, hastaların kullanımı için hastayla geçimli HLA kapsayan hücreler kullanılabilir. Buna ek olarak, hücredeki HLA sistemi genetik olarak değiştirilebilir. Bu sayede, kullanılacak hastaya geçimli hücreler oluşturulabilir. Fakat bu uygulamaların, rutin muayenehane operasyonlara dönüştürülmesi için öncelikle hastalardaki bağışıklık sistemi cevabının uzun süreli olarak gözlemlenmesi gerekmektedir.
iPSC teknolojisi ile alakalı bahsedilen bu sorunlar aşıldığında, önümüzdeki senelerde, iPSC’e dayalı rehabilitasyon usullerinin muhtelif hastalıkların rehabilitasyonsinde rutin olarak uygulanması muhtemel olacaktır.Kaynakça:
1 Martin. Therapeutic Application of Pluripotent Stem Cells:
Challenges and Risks. doi: 10.3389/fmed.2017.00229.
Yazar:Ayça Olcay