Hücresel Farklılaşma
İnsan gibi karmaşık bir organizma tek bir hücreden (döllenmiş yumurta), sinir hücreleri, kas hücreleri ve epitel hücreleri gibi yetişkinleri karakterize eden çok çeşitli hücre tiplerine nasıl dönüşür? Gelişim ve yetişkinlik boyunca, hücresel farklılaşma süreci hücrelerin nihai morfolojilerini ve fizyolojilerini almalarına yol açar. Farklılaşma, özelleşmemiş hücrelerin farklı işlevleri yerine getirmek üzere özelleşmesi sürecidir.
Kök Hücreler
Kök hücre, gerektiğinde sınırsız olarak bölünebilen ve belirli koşullar altında özelleşmiş hücrelere farklılaşabilen özelleşmemiş bir hücredir. Kök hücreler farklılaşma potansiyellerine göre çeşitli kategorilere ayrılır.
Zigotun bölünmesiyle ortaya çıkan ilk embriyonik hücreler nihai kök hücrelerdir; bu kök hücreler totipotent olarak tanımlanır çünkü bir organizmanın büyümesini ve gelişmesini sağlamak için gereken hücrelerden herhangi birine farklılaşma potansiyeline sahiptirler.
Totipotent kök hücrelerden gelişen ve embriyonun temel doku katmanlarının öncüsü olan embriyonik hücreler pluripotent olarak sınıflandırılır. Pluripotent kök hücre, herhangi bir insan dokusuna farklılaşma potansiyeline sahip olan ancak bir organizmanın tam gelişimini destekleyemeyen bir hücredir. Bu hücreler daha sonra biraz daha özelleşir ve multipotent hücreler olarak adlandırılır.
Multipotent bir kök hücre, belirli bir hücre soyu veya kırmızı kan hücresi veya beyaz kan hücresi gibi az sayıda soy içinde farklı hücre türlerine farklılaşma potansiyeline sahiptir.
Son olarak, multipotent hücreler daha da özelleşmiş oligopotent hücrelere dönüşebilir. Oligopotent bir kök hücre, birkaç farklı hücre tipinden birine dönüşmekle sınırlıdır. Bunun aksine, unipotent bir hücre tamamen özelleşmiştir ve yalnızca kendi özel hücre tipinden daha fazla üretmek için çoğalabilir.
Kök hücreler, daha fazla uzmanlaşmak yerine sürekli olarak bölünebilmeleri ve yeni kök hücreler üretebilmeleri bakımından benzersizdir. Bir insanın yaşamının farklı aşamalarında farklı kök hücreler mevcuttur. Bunlar embriyonun embriyonik kök hücrelerini, fetüsün fetal kök hücrelerini ve yetişkindeki yetişkin kök hücrelerini içerir. Bir tür yetişkin kök hücresi, cildin epidermisindeki çoklu epitel hücre katmanlarındaki keratinositleri meydana getiren epitelyal kök hücredir. Yetişkin kemik iliğinde üç farklı türde kök hücre bulunur: kırmızı kan hücreleri, beyaz kan hücreleri ve trombositlerin oluşumunu sağlayan hematopoetik kök hücreler (aşağıdaki şekil); kan ve lenf damarlarını döşeyen endotel hücre türlerinin oluşumunu sağlayan endotel kök hücreler ve farklı kas hücrelerinin oluşumunu sağlayan mezenkimal kök hücreler.
Farklılaşma
Bir hücre farklılaştığında (daha özel hale geldiğinde), boyutunda, şeklinde, metabolik aktivitesinde ve genel işlevinde büyük değişiklikler olabilir. Döllenmiş yumurtadan başlayarak vücuttaki tüm hücreler aynı DNA'yı içerdiğine göre, farklı hücre tipleri nasıl bu kadar farklı olabiliyor? Cevap bir film senaryosuna benziyor. Bir filmdeki farklı oyuncuların hepsi aynı senaryodan okur, ancak her biri senaryonun yalnızca kendi bölümünü okur. Benzer şekilde, tüm hücreler aynı tam DNA'yı içerir, ancak her hücre türü DNA'nın yalnızca kendi işleviyle ilgili kısımlarını "okur". Biyolojide bu, her hücrenin kendine özgü genetik ifadesi olarak adlandırılır.
Bir hücrenin özelleşmiş biçimine ve işlevine farklılaşması için, sadece ifade edilecek genleri (ve dolayısıyla bu proteinleri) manipüle etmesi ve sessiz kalacak olanları manipüle etmemesi gerekir. Genlerin "açıldığı" veya "kapatıldığı" birincil mekanizma transkripsiyon etkenleridir. Bir transkripsiyon etkeni, DNA molekülü üzerindeki belirli genlere bağlanan ve bunların transkripsiyonunu teşvik eden veya engelleyen bir protein sınıfından biridir (aşağıdaki şekil).
| GÜNDELİK BAĞLANTI Kök Hücre Araştırmaları Kök hücre araştırmaları, hücresel hasarın yenilenmesi ve onarılması için kök hücreleri kullanmanın yollarını bulmayı amaçlamaktadır. Zamanla çoğu yetişkin hücresi yaşlanmanın getirdiği yıpranma ve aşınmaya maruz kalır ve bölünme ve kendilerini onarma yeteneklerini kaybederler. Kök hücreler belirli bir morfoloji veya işlev göstermezler. Çoğu dokuda küçük bir hücre alt kümesi olarak bulunan yetişkin kök hücreleri bölünmeye devam eder ve genellikle o doku tarafından oluşturulan bir dizi özelleşmiş hücreye farklılaşabilir. Bu hücreler vücudun vücut dokularını yenilemesini ve onarmasını sağlar. Farklılaşmamış bir hücrenin özelleşmiş bir hücreye dönüşmesini sağlayan mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır. Laboratuvar ortamında, büyümenin fiziksel ve kimyasal koşullarını değiştirerek kök hücreleri özelleşmiş hücrelere farklılaşmaya teşvik etmek mümkündür. Çeşitli kök hücre kaynakları deneysel olarak kullanılmakta ve kökenlerine ve farklılaşma yeteneklerine göre sınıflandırılmaktadır. İnsan embriyonik kök hücreleri (hESC’ler) embriyolardan elde edilir ve pluripotenttir. Kemik iliği ve deri gibi birçok organda ve farklılaşmış dokuda bulunan yetişkin kök hücreleri, bu dokularda bulunan hücre türlerine farklılaşmada sınırlı olmak üzere multipotenttir. Göbek kordon kanından elde edilen kök hücreler de süt dişlerinden (süt dişleri) elde edilen hücreler gibi multipotenttir. Araştırmacılar yakın zamanda fare ve insan yetişkin kök hücrelerinden indüklenmiş pluripotent kök hücreler (iPSC’ler) geliştirmiştir. Bu hücreler, embriyonik kök hücreler gibi işlev gören genetik olarak yeniden programlanmış multipotent yetişkin hücreleridir; her üç germ katmanının karakteristik hücrelerini üretebilirler. Bölünme ve özelleşmiş hücrelere farklılaşma kapasiteleri nedeniyle, kök hücreler diyabet ve kalp hastalığı gibi hastalıklar için potansiyel bir tedavi sunmaktadır (aşağıdaki şekil). Hücre bazlı terapi, bir büyüme kabında farklılaşmaya teşvik edilen kök hücrelerin, hasarlı veya tahrip olmuş hücreleri veya dokuları onarmak için bir hastaya enjekte edildiği tedaviyi ifade eder. Hücre bazlı tedavinin uygulanabilmesi için birçok engelin aşılması gerekmektedir. Embriyonik kök hücreler neredeyse sınırsız bir farklılaşma potansiyeline sahip olsalar da, hastanın bağışıklık sistemi tarafından yabancı olarak görülürler ve reddedilmeyi tetikleyebilirler. Ayrıca, embriyonik kök hücreleri izole etmek için embriyoların yok edilmesi, önemli etik ve yasal soruları gündeme getirmektedir. Bunun aksine, bir hastadan izole edilen yetişkin kök hücreler vücut tarafından yabancı olarak görülmez, ancak sınırlı bir farklılaşma aralığına sahiptirler. Bazı kişiler çocuklarının kordon kanını veya süt dişlerini bankaya yatırarak, çocuklarının ihtiyaç duyması halinde ileride kullanmak üzere bu kök hücre kaynaklarını saklamaktadır. İndüklenmiş pluripotent kök hücreler, embriyonik kök hücrelerin yasal, etik ve immünolojik tuzaklarını ortadan kaldırdığı için bu alanda umut verici bir gelişme olarak kabul edilmektedir. |
Yorumlar
Yorum Gönder