Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi
advertisement
Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi Deniz SARGIN ‹stanbul Üniversitesi ‹stanbul T›p Fakültesi, ‹ç Hastal›klar› Anabilim Dal›, Hematoloji Bilim Dal› Kök hücreler (Stem cells) kendini yenileme potansiyeline (Self-Renewal) sahip, farkl› hücre tiplerine yönlenebilen (differentiation) yamalanma (engraftment) yapabilen, klonal hücrelerdir. Vücudun pek çok hücresi (kalp hücresi, deri hücresi vb.) özel bir ifllev için flartlanm›fllard›r. Kök hücre ise flartlanmam›flt›r ve özel bir hücreye dönüflebilmesi için uyar› alana kadar flartlanmam›fl olarak kal›r. Ço¤alabilme ve özelleflebilme yetenekleri kök hücrelerin çok özel olmas›n› sa¤lar. KÖK HÜCRELER‹N FARKLILAfiMA (Differantiation) POTANS‹YEL‹ Kök hücrelerin organizmada (in vivo), spesifik laboratuvar flartlar› alt›nda (in vitro) veya transplantasyondan sonra (in vivo) davran›fllar›na göre birçok tan›mlar kullan›lm›flt›r. Örne¤in, fertilizasyonla oluflan yumurta (Z‹GOT) totipotent bir hücredir. Çünkü bir embriyoyu oluflturan tüm hücre ve dokular› oluflturur ve bu embriyonun uterus içinde geliflimini sa¤lar. Fertilize yumurta olgun bir organizmay› oluflturana kadar bölünür ve farkl›lafl›r. Eriflkin memeliler (insanlar) 200 den fazla hücre çeflidinden oluflur. Bunlar; sinir hücreleri (nöronlar), kas hücreleri (myositler), deri hücreleri (epitelial hücreler), kan hücreleri (eritrosit, lökosit, trombositler) kemik hücreleri (osteositler), k›k›rdak hücreleri (kondrositler) dir. Di¤er hücreler embriyo geliflimi için gereklidir ancak embriyonun içine dahil de¤ildir. Bunlar; embriyon d›fl› dokular, plasenta ve göbek kordo- nundad›r. Bütün bu hücreler totipotent hücre olan tek bir hücreden –Zigot veya fertilize yumurtalaroluflurlar. Bir çok araflt›r›c› "pluripotent" kelimesini 3 embriyonik germ tabakas›ndan (mezoderm, endoderm ve ektoderm) oluflan hücreleri meydana getiren kök hücreyi tan›mlamak için kullanmaktad›r. Bu 3 germ tabakas› bütün vücut hücrelerinin embriyonik kayna¤›d›r. Vücudu oluflturan birçok flekilde özelleflmifl hücrelerin hepsi bu germ tabakalar›n›n birinden geliflir (Tablo 1). "Pluri" Latince "plures" den oluflur ve birçok veya çok say›da anlam›n› tafl›r. Buna göre "pluripotent" hücreler do¤al embriyonik geliflme s›ras›nda ve baz› laboratuvar flartlar›nda herhangi bir hücre tipini oluflturma potansiyeline sahiptir. Pluripotent kök hücrelerin bilinen 200 çeflit hücre tipine de¤iflme potansiyeli vard›r. "Uni" Latince "unus" kelimesinden gelir ve anlam› tek demektir. Unipotent kök hücre genellikle eriflkin organizmadaki sadece tek bir dizi boyunca farkl›laflma yetene¤i olan hücreleri ifade eder. Birçok farkl›laflm›fl, sa¤lam dokulardaki eriflkin kök hücreleri tipik olarak unipotentttir ve normal flartlar alt›nda sadece bir hücre tipini oluflturur. Ancak e¤er doku hasar› meydana gelir ve birçok hücre tipinin replasman› gerekirse, unipotent kök hücreler hasar› onarmak üzere aktive olabilir. Embriyonik kök hücre, daha uterus duvar›na implante olmam›fl, blastositin iç hücre kitlesinden 49 SARGIN D. Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi Tablo 1. Embriyonik germ tabakalar›ndan farkl›laflarak oluflan dokular Embriyonik Germ tabakas› Farkl›laflm›fl doku Endoderm Timus Tiroid, paratiroidler Larinx, trakea, akci¤er Mesane, vagina, uretra Gastrointestinal (G‹) organlar (karaci¤er, pankreas) G‹ traktusun iç yüzü Solunum yolu iç yüzü Mezoderm Kemik ili¤i (kan) Sürrenal korteks Lenfatik doku ‹skelet, düz ve kalb kas› Konnektif dokular (kemik ve k›k›rda kdahil) Urogenital sistem Kalb ve kan damarlar› (vasküler sistem) Ektoderm deri Nöral doku (nöroektoderm) Sürrenal medullas› Hipofiz Bafl ve yüzün konnektif dokusu Gözler, kulaklar meydana gelir. Embriyonik kök hücre kendini yenileyebilir ve pluripotenttir; 3 germ tabakas›ndan oluflan hücreleri meydana getirebilir. Eriflkin kök hücre farkl›laflmayan bir hücredir; farkl›laflm›fl dokularda bulunur, kendini yenileyebilir ve kaynakland›¤› dokunun bütün özelleflmifl hücre tiplerine özelleflebilir. Eriflkin kök hücre kaynaklar›, kemik ili¤i, çevre kan›, kornea ve retina, dental pulpa, karaci¤er, deri, gastrointestinal sistem ve pankreast›r. KÖK HÜCRE ARAfiTIRMA VE TEDAV‹LER‹N‹N TAR‹HÇES‹ - 1878 y›l›nda ilk kez, memeli yumurtalar›n› vücut d›fl›nda fertilize etme giriflimleri bafllat›ld› (1). - 1959’da in vitro fertilizasyonla ABD’de ilk hayvan (tavflan) oluflumu baflar›ld› (1). - 1960’da farelerde teratokarsinomlar›n embriyonik germ hücrelerinden kaynakland›¤› gösterildi (2,3). - 1968’de Edwards ve Bavister invitro olarak ilk kez insan yumurtas›n› fertilize ettiler (1). - 1970’li y›llarda kültürde kök hücreler embriyonik geliflmeyi göstermek için ço¤alt›ld›. 50 - 1978’de ilk in vitro fertilizasyon bebe¤i, Louise Brown ‹ngiltere’de do¤du (1). - 1981’de Evans, Kaufman ve Martin laboratuvarda ilk kez fare embriyonik hücresini blastositlerin"iç hücre grubu"ndan elde ettiler ve kültürde ço¤alt›lmay› baflard›lar (4,5). - 1989’da Pera ve ark.lar›, her 3 ana germ tabakas›ndan, insan embriyonal karsinom hücre dizilerini elde ettiler (6). - 1994’de in vitro fertilizasyon için gönüllülerce verilen örneklerden insan blastositleri elde edildi ve kültürde 2 pasaj sa¤land› (7). - 1995-96 ‘da hayvanlarda ilk kez in vitro embriyonal kök hücre sa¤land› (1,8). - 1998’de Wisconsin-Madison Üniversitesinden James Thomson ve ark.lar›, infertilite tedavisi gören çiftlerden normal insan blastositlerinin iç hücre grubundan insan embriyonik kök hücrelerini ilk kez elde ettiler ve kültürde ço¤altmay› baflard›lar (9). Ayn› zamanda, Johns Hopkins Üniversitesinden John Gearhart, fetal gonadal dokulardaki izole bir grup hücreden insan embriyonik germ hücrelerini elde etti; bu hücreler "primordial germ hücreler" olarak adland›r›ld›. Bu hücreler yumurta ve sperm oluflturmak üzere görevli idiler. 2001’de embriyonik kök hücreler gruplarca paylafl›l›p daha çok hücre dizisi elde edildi ve invitro direkt özgülleflme sa¤land›. Araflt›rmac›lar, her iki kaynaktan pluripotent kök hücre "dizgilerini" gelifltirdiler; bu hücreler uzun süreli kendilerini yenileme ve birçok insan hücre ve dokusuna dönüflebilme yeteneklerine sahiptiler. Son aylarda, en az 5 laboratuvarda, daha farkl› yöntemlerle insan embriyosundan pluripotent kök hücre elde edilmesi baflar›ld›. Art›k bu hücrelerin gerçekten de tüm kalb, pankreas ve sinir sistemi gibi doku ve organlar›n yerini alabilece¤i kan›tlanm›flt›r. Böylece bu hücreler en y›k›c› hastal›k ve sakatl›klarda tamir veya bozuk hücrenin yerini alma ifllevini görebilirler. Transplantasyon amaçl› pankreatik ada hücreleri, dopamin salg›layan nöronlar, kalb kas› hücreleri gibi insan dokular› yapmaya yönelik yöntemler gelifltirilmektedir. Araflt›rmac›lar insan ve hayvanlarda bafll›ca 2 tip kök hücreyi araflt›rm›fllard›r: 1. Embriyonik kök hücreler 2. Eriflkin kök hücreler XXX. Ulusal Hematoloji Kongresi Mezuniyet Sonras› E¤itim Kursu Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi EMBR‹YON‹K KÖK HÜCRELER (EKH) Embriyonik kök hücreler, embriyodan oluflan, sonsuz üreme potansiyeline sahip hücrelerdir. Spesifik olarak, EKH’ler in vitro fertilize edilen yumurtalardan (zigot) geliflen embriyo’lardan meydana gelir, kad›n vücudunda fertilize olan yumurtadan oluflmazlar. ‹nsan EKH’lerini meydana getiren embriyolar tipik olarak 4-5 günlüktür ve "blastosit" ad›n› al›r. Blastosit 3 yap›dan oluflur: 1) Trofoblast: Blastositi çevreleyen hücre tabakas›d›r. Bunu çevreleyen tabaka "trophectoderm" ad›n› al›r. 2) "Blastocoel": Blastositin içindeki oyuk kavite 3) ‹ç hücre grubu: Blastocoel’un ucunda yaklafl›k 30 hücreden oluflan bir gruptur. Embriyonel kök hücre, embriyonun "iç hücre grubu" denilen hücrelerinden kaynaklan›r; bu hücreler erken (4-5 günlük) embriyonun blastosit aflamas›nda görülür ve hücre kültüründe EKH’e dönüfltürülebilir, ancak bu kültüre hücreler embriyo’nun normal geliflimindeki gibi hareket etmezler. Embriyonik kök hücre farkl›laflma olmaks›z›n sonsuz üreme potansiyeline sahiptir. Pluripotent EKH, embriyonun her üç germ tabakas›ndan (mezoderm, endoderm ve ektoderm) hücreleri oluflturabilir. Embriyonik germ hücre (EGH) fetal dokudan, yani 5-10 haftal›k fetusun gonodal alan›ndaki primordial germ hücrelerinden elde edilir; geliflme ilerledikçe gonadal bölgeden testis ve over, primordial germ hücrelerinde de yumurta ve sperm geliflir. 1998’den beri araflt›r›c›lar, insan pluripotent kök hücrelerini kültürde en az 2 y›l büyütmek için yeni teknikler gelifltirmektedir. ‹nsan EKH ve EGH leri in vitro olarak uzun süre kendilerini yenileme potansiyeli (Self-Renewal) gösterirler. Kültürden elde edilen EKH’lerden afla¤›daki hücrelere de¤iflim saptanm›flt›r. 1. Pankreas adac›k hücresine benzer, insülin salg›layan hücreler (fare ve insan) 2. Kas›lma gösterebilen kalb kas› hücreleri (fare ve insan) 3. Kan hücreleri (fare ve insan) 4. Baz› beyin kimyasallar›n› salg›layan sinir hücreleri (fare) XXX. Ulusal Hematoloji Kongresi Mezuniyet Sonras› E¤itim Kursu SARGIN D. Tablo 2. Fare embriyonik kök hücrelerinden in vitro olarak farkl›laflm›fl hücre tipleri Adiposit (ya¤ hücresi) Astrosit Kardiomyosit (kalb kas› hücresi) Kondrosit (k›k›rdak hücresi) Hematopoietik (kan) hücreler Dendritik hücre Endotel hücresi Keratinosit Lenfoid Prekürsor hücreler Mast hücresi Nöron Oligodendrosit Osteoblast Pankreas adac›k hücresi Düz kas Çizgili kas Yolk kesesi endodermi Yolk kesesi mezodermi Kaynaklar; 11-20 Embriyonik kök hücrelerin hangi hücre tiplerine farkl›laflt›¤›n› fare embriyonik kök hücre çal›flmalar› ile gösteren sonuçlar Tablo 2 de yer almaktad›r. ER‹fiK‹N T‹P KÖK HÜCRE (ETKH) Eriflkin tip kök hücre, eriflkinde farkl›laflm›fl (diferansiye) bir dokuda (kan gibi) bulunan indiferansiye hücre grubudur. Bu hücreler; a) Kaynakland›¤› dokunun özelleflmifl hücre tiplerine farkl›laflabilir. b) Vücutta kendini yenileyebilir (self Renewal) c) Beyin gibi, daha önce bu tip hücre içermedi¤i düflünülen dokularda da saptanm›flt›r. d) Kaynakland›¤› dokunun hücreleri d›fl›nda baflka dokular›n hücrelerine de dönüflebilir. Örne¤in kemik ili¤i; kan ve immun hücrelere dönüflebildi¤i gibi, son zamanlardaki bulgulara göre baflka dokular›n hücrelerine de (beyin hücrelerine, iskelet adale hücrelerine, kalb adale hücrelerine, karaci¤er hücrelerine) dönüflebilirler. . Böylece yeni bir kavram do¤mufltur: Eriflkin Tip Kök Hücre Plastisitesi veya Transdifferansiyasyonu (23,24). e) Eriflkin tip kök hücre, genellikle bölünerek progenitör veya prekürsör hücreleri oluflturur, bunlar diferansiye olarak veya geliflerek özel flekil ve görevi olan "olgun" hücrelere dönüflürler (Örne¤in kas›lma görevi olan kas hücreleri, sinyal oluflturan sinir hücresi, olgun kan hücreleri gibi) f) Eriflkin kök hücre kayna¤›; kemik ili¤i, dolaflan kan, kornea ve retina, beyin, çizgili kas, difl pulpas›, karaci¤er, deri, gastrointestinal sistem mukozas› ve pankreas olabilir. Ayr›ca her 3 embriyonik germ tabakas›ndan kaynaklanan dokularda da bulunmaktad›rlar. 51 SARGIN D. ETKH’lerin bir çok populasyonlar› beyinde özellikle önemli bir haf›za bölgesi olan hipokampusda gösterilmifltir. Bu hücrelerin beyindeki fonksiyonu bilinmemektedir. Fare beyninden elde edilen ve kültürde ço¤alt›lan bu hücrelerin proliferasyon ve differansiyonunda çeflitli büyüme faktörleri etkili olabilir. g) Eriflkin kök hücreleri ile yap›lan çal›flmalar genellikle hematopoietik doku kaynakl›d›r. Bu hücreler çeflitli kan ve immun komponentleri oluflturmak üzere transplante edilerek klinik çal›flmalarda kullan›lmaktad›r. Kemik ili¤i incelendi¤inde 3 temel yap› dikkati çeker: a. Hematopoietik elemanlar b. Endotelyal hücreler (Bunlar ayn› zamanda angiogeneik prekürsör hücreler veya angioblastlar olarak da isimlendirilir). c. Stromal hücreler (Bunlar ayn› zamanda Mezenkimal kök hücreler-MHK-olarak da isimlendirilir). . Endotelyal progenitör hücreler dolafl›mda da bulunur ve G-CSF ile mobilize edilebilerler. Bu hücreler transplante edildi¤inde damarlardaki olgun endotel hücrelerini meydana getirirler (26). . Kemik ili¤inde bulunan kök hücrelerin 3 grubu mezenkimal kök hücrelerdir. Bunlar›n yüzey iflaretleyicileri CD45-, CD34-, Mac-1- özellik gösterir. ‹lk kez 1976’da Friedenstein A.J. mezenkimal kök hücrelerin kendilerini yenileyebildi¤i ve de¤iflken konnektif doku elemanlar›na farkl›laflabileceklerini ifade etmifltir. Bugün ise insan MKH’lerinin mikroçevre ve sitokin deste¤i ile adipositlere, kondrositlere, osteositlere ve adale hücrelerine, glial hücrelere, hepatositlere, glomeruler hücrelere ve hemen di¤er bütün mezential hücrelere dönüflebildi¤i gösterilmifltir (27,28,29) farkl›laflt›¤› gösterilmifltir. Ayr›ca resiprokal olarak eriflkin beyin dokusundan kültüreedilen nöral kök hücreleri farkl›laflarak HKH’i meydana getirebilir (30). Günümüzde MHK’ler de¤iflik dokulardan elde edilse de en zengin kaynaklar; Kemik ili¤i, Periferik mononükleer hücreler, kordon kan› ve fetal akci¤er, karaci¤er ve dalakt›r. MKH’lerin kullan›m alanlar› . Kök hücre naklinin desteklenmesi . Kök hücre nakli ile oluflabilen GvHH non kontrolu 52 Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi . Immünmodülasyon . Mezenkimal hücre hastal›klar›n›n tedavisi . Organ yenilenmesinin artt›r›lmas›, oluflmufl organ hasan›n düzeltilmesi . Gen tedavisi olarak s›ralanabilir. ER‹fiK‹N T‹P KÖK HÜCRE VE EMBR‹YON‹K KÖK HÜCRE BENZERL‹KLER‹ . Kök hücreler kendilerini ço¤altabilerler ve özelleflmifl hücrelere (kalb, beyin, kemik vb.) dönüflebilerler. . Genellikle çok özellik gerektirmeyen ortamlarda ve iflaretleyiciler kullan›larak izole edilebilirler. . ‹mmun sistemi bask›lanm›fl canl›lara nakledildiklerinde ço¤alabilirler ve özgülleflebilirler. . Kök hücrelerden oluflmufl farkl›laflm›fl hücreler, belli bir hastal›k veya bozuklu¤u tafl›yan hayvan modellerine enjekte veya nakil edildiklerinde, bir "homing" olay› ile bozuk bölgeye yönlendirilirler ve tafl›n›rlar. . Hücrelerin farkl›laflmas› tamamen ortamla ilintilidir (kültür kab› veya nakledilen hayvan) ER‹fiK‹N T‹P KÖK HÜCRE VE EMBR‹YON‹K KÖK HÜCRE FARKLILIKLARI . En önemli fark hücrelerin kayna¤›d›r; eriflkin tip insanda pek çok dokuda vard›r, ama hücreler azd›r; buna karfl›n embriyonik kök hücreler ancak uygun dokulardan al›nd›klar›nda kültürde ço¤al›rlar. Kültür flartlar›na göre EKH’ler bir çok hücre tipine farkl›laflabilen hücre kümeleri olufltururlar. Bu özellik eriflkin tip kök hücrede gözlenmemifltir. . Farkl›laflmam›fl EKH’ler kültürden al›n›p immun sistemi normal bir fareye enjekte edilirse "teratom" geliflebilir. Teratom tipik olarak k›smen farkl›laflm›fl hücre tiplerinin bir kar›fl›m›n› içerir. Bu nedenle, araflt›rmac›lar farkl›laflmam›fl EKH’leri transplantasyonda veya tedavide kullanmazlar. Eriflkin kök hücrenin böyle bir özelli¤i bilinmemektedir. . Eriflkin kök hücre, embriyonik kadar farkl›laflma kapasitesine sahip de¤ildir. Embriyonik kök hücreler ve germ hücreleri pluripotenttir, her 3 dokuya da (ektoderm, mezoderm ve endoderm) farkl›laflabilirler; eriflkin kök hücreleri ise normal doku kompartmanlar›nda–beyin, kemik ili¤i, barsak epiteli vb.–o dokuya has hücre üretirler ve her 3 embriyonik tabakadan oluflan dokularda da bulunurlar. XXX. Ulusal Hematoloji Kongresi Mezuniyet Sonras› E¤itim Kursu Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi Ancak normal ortamlar› d›fl›nda EKH’ler ve germ hücreleri kadar farkl›laflma yeteneklerinin oldu¤u tart›flmal›d›r. . Embriyonik kök hücreler, laboratuvarda çok fazla miktarda, uzun süreli ve farkl›laflmam›fl flekillerinde ço¤alabilirler. Bu laboratuvarda tek bir embriyonik kök hücreden milyonlarca hücrenin oluflturulmas› bak›m›ndan önemlidir. Özellikle kan ve kemik ili¤i kaynakl› eriflkin kök hücreler laboratuvarda kültüre edildi¤inde genellikle ço¤alt›lamaz, ancak insan ve hayvanlara transplante edildi¤inde üreyebilir. KÖK HÜCRELERLE HANG‹ ARAfiTIRMALAR YAPILAB‹L‹R? 1- Transplantasyon Araflt›rmalar› Hayati vücut fonksiyonlar›n› düzeltmek amac›yla kök hücreleri kullan›lmaktad›r. Kök hücreler bir çok hastal›kta ( Parkinson hastal›¤›, spinal kord hasarlar›, MS, Alzheimer hastal›¤›, son evre böbrek hastal›¤›, karaci¤er yetmezli¤i, kanser, yan›klar, diabet, iskemik kalp hastal›klar›, osteoartrit) kayba u¤rayan hücrelerin yerine kullan›labilme özelli¤indedir. Halen verici (donör) s›k›nt›s› olan transplantasyon dünyas›nda bu çal›flmalar devrim yaratabilecek niteliktedir. 2- Temel Bilimsel Araflt›rmalar . Embriyonik geliflimin anlafl›lmas›nda EKH’ler anahtar niteli¤indedir; gelecekte do¤umsal kusurlar, bunlardan korunma ve tedavileri bu yolla ortaya konulabilir. . Embriyo gelifliminde fonksiyon gören büyüme faktörleri veya di¤er maddeler gibi, gen ve moleküllleri anlamam›zda da önem tafl›rlar, bu flekilde laboratuvar ortam›nda kök hücrelerin ço¤alt›lmas› ve diferansiyasyonu olabilecektir. 3- Tedavi Amaçl› Tafl›ma Sistemleri . Kök hücreler genlerin vücudun özelleflmifl dokular›na tafl›nmas›nda araflt›r›lmaktad›r. Özellikle kanserli hastalarda, kök hücrelerden elde edilmifl farkl›laflm›fl hücreleri kullanarak kanserli hücrelere hedefli tedavi yapmak ve onlar› yok etmek ya da de¤ifltirmek konusunda önemli çal›flmalar sürmektedir. XXX. Ulusal Hematoloji Kongresi Mezuniyet Sonras› E¤itim Kursu SARGIN D. 4- Di¤er Uygulamalar . ‹nsan pluripotent hücre dizilerinin gelecekteki kullan›mlar› aras›nda embriyonun erken geliflim evrelerinde kromozom bozukluklar›na etkilerinin incelenmesi say›labilir. Bu yöntemle erken ve genellikle embriyonik çocukluk ça¤› tümörlerinin izlenmesi mümkün olabilir. . Kök hücre araflt›rmalar›n›n di¤er bir kullan›m alan› deneysel ilaçlar›n test edilmesidir; kök hücrelerden özelleflmifl karaci¤er hücreleri gelifltirilerek deneysel ilaçlar›n detoksifiye edilme kapasiteleri test edilebilir ve yeni bir uyar› sistemi gelifltirilebilir. Gelecekte, insan genom projesiyle kök hücre bir arada ele al›nd›¤›nda belkide flu anda akla gelmeyen pek çok yarar› da beraberinde getirecektir. HEMATOPO‹ET‹K KÖK HÜCRELER‹N KL‹N‹KTE KULLANIMI Hematopoietik kök hücre (HKH) kemik ili¤i ve çevre kan›ndan elde edilebilen, kendini yenileme (self-Reewal) ve farkl›laflarak (diferansiyasyon) olgun kan hücrelerini oluflturma yetene¤ine sahip eriflkin tip bir kök hücredir. Bulunduklar› ortamda az say›dad›rlar. Kemik ili¤inde 10.000-15.000 kemik ili¤i hücresinden 1.i HKH’dir. Dolaflan kanda bu oran 1:100.000 dir. Hematopoietik kök hücreleri ay›rd etmek güçtür. Çünkü HKH’nin kültürde uzun süre ço¤alma kabiliyeti azd›r ve kök hücrelerin çeflitli tiplerini içerir. Bu kök hücreler di¤er kemik ili¤i ve kan hücrelerine benzerlik gösterir. Bu nedenle araflt›rmac›lar HKH’nin tan›nmas›n› sa¤layan hücre yüzey iflaretleyicilerini tespit ettiler. Monoklonal antikorlarla tan›nan hücre yüzey iflaretleyicileri farkl›laflm›fl HKH için; CD34+, CD59+, Thy1+, CD38 düflük oranda veya (-) C-kit (-), lin (-) olarak belirlenmifltir. Hematopoietik Kök Hücre Kaynaklar› Nelerdir? 1- HKH’lerin ilk olarak bulundu¤u kaynak kemik ili¤idir. Genel anestezi alt›nda özel aspirasyon i¤neleri ile kalça kemi¤inden aspire edilerek toplanan ürünün içinde HKH’lerin yan› s›ra stroma hücreleri, kan progenitör hücreleri, olgun lökosit ve eritrositler de bulunur. 53 SARGIN D. Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi Tablo 3. Hematopoietik kök hücre transplantasyonu ile tedavi edilen hastal›klar Allogeneik HKHT Otolog KHT En s›k kullan›ld›¤› hastal›klar: . Akut lösemiler (AML,ALL) . Kronik myeloid Lösemi (KML) . A¤›r Aplastik anemi. Seçilmifl hastalarda. . Myelodisplastik sendrom . Lenfomalar . Multiple myelom . Kronik Lenfositik Lösemi (KLL) . Talasemi major, orak hücre hastal›¤› . A¤›r herediter metabolik hastal›klar (Hunter sendromu, Hurler sendr., Lesch Nyhan sendromu, osteopetrosis) . Immun yetmezlik sendromlar› (A¤›r kombine immun yetmezlik, X’e ba¤l› lenfoproliferatif sendrom, Wiskott-Aldrich sendromu) 2- Daha sonra HKH’lerin sadece kemik ili¤inde de¤il, ancak kemik ili¤inden 10 defa daha az olarak dolaflan kanda da bulundu¤u belirlenmifltir. Kök hücre vericilerine baz› sitokinler (G-CSF-Granülosit koloni uyar›c› Faktör) enjekte edilerek HKH’ler kemik ili¤inden dolafl›ma mobilize edilir. Periferdeki HKH’ler "programlanm›fl hücre ay›r›c› cihaz" yard›m›yla toplan›r. Bu hücrelerin %520’i gerçek HKH’lerdir. Çevre kan›ndan sikokinle mobilize edilmifl HKH’ler kemik ili¤indekilerden 2 kat daha fazlad›r. Bu nedenle al›c›da HKH yamanmas› (engraftman) daha çabuk olur; lökosit, trombosit say›lar› daha erken yükselir, ayr›ca immün sistemin yap›lanmas›da daha erken olur. Periferik kandan lökoferezle toplanan kök hücreleri çeflitlidir ve de¤iflik amaçlarla toplanabilir. Bunlar; - Otolog Periferik kan hücre transplantasyonu . CD 34+ hücreler seçilerek yap›lan Otolog Periferik kök hücre transplantasyonu (PKHT) . Allogeneik PKHT . CD 34+ hücreler seçilerek yap›lan PKHT. . Dendritik Hücre tedavisi . Allogeneik T-hücrelerin elde edilmesi ve kullan›m›. (GVL-Graft versus Leukemia etki yaratma amaçl›) 3- 1990 y›llar›n›n bafllar›nda yeni bir HKH kayna¤› gösterildi; yeni do¤an göbek kordon kan›. ‹lk olarak Fanconi anemili çocuklarda göbek kordon kan› kullan›larak baflar›l› transplantasyonlar›n yap›lmas› ile bu HKH kayna¤›n›n kullan›m› 54 . Multiple myelom . Lenfomalar . Akut lösemiler . Oto-immun hastal›klar (Skleroderma vb.) . Standart tedavilere yan›ts›z baz› kanserler. h›zla artmaya bafllad›. Sonuç olarak çok say›da kordon kan›n› saklayan "kordon kan› bankalar›n›" n›n oluflturulmas› yayg›nlaflmaya bafllad›. Göbek kordon kan›n›n multipl germ tabakalar›n›n (multipotent), hatta bütün germ tabakalar›n›n (endoderm, ektoderm, mezoderm) (pluripotent) hücrelerini gelifltirmeye yetenekli kök hücrelerini içerdi¤i ileri sürülmektedir. Hematopoietik kök hücre transplantasyonlar› al›c› ile HLA-doku grubu uygun donörlerden (Allogeneik HKHT) veya myeloablatif kemoterapi ve/veya Radyoterapi uygulanan hastalara daha önce toplanarak saklanm›fl kendi HKH’leri verilerek (otolog HKHT) yap›l›r. Günümüzde Allogeneik ve otolog HKHT’unun en s›k yap›ld›¤› hastal›klar Tablo 3’de yer almaktad›r. Hematopoietik Kök Hücrelerin Di¤er Kullan›m Alanlar› . Kanserde graft-versus-tümör tedavisi: HKHT’inin en ilginç kullan›m alanlar›ndan biri terminal dönem tümörlerde yap›lan allogeneik periferik non-myeloablatif kök hücre transplantasyonudur. Bir grup araflt›r›c› metastazl› böbrek tümörlerindeki uygulama sonucu halen 38 hastada tümör küçülmesini sa¤lad›klar›n› bildirmifllerdir (31). Araflt›rmalar standart tedaviye dirençli di¤er tümörlerde de (akci¤er, prostat, over, kolon, özofagus, karaci¤er ve pankreas) yap›lmaktad›r. XXX. Ulusal Hematoloji Kongresi Mezuniyet Sonras› E¤itim Kursu Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi Bu uygulamalarda yap›lan non myeloablatif tedavi ile hastan›n immun sistemi parsiyel olarak bask›lanmakta, sonra hastan›n HLA-uygun vericisinden al›nan HKH’ler transfüze edilmektedir. Bunu takiben hastan›n immun hücreleri "DNA fingerprint" tekni¤i ile izlenerek verici hücrelerinin yamanmas› ile hastan›n hücrelerinin yeniden ço¤almas› aras›ndaki denge izlenmektedir. Bu arada hastan›n T-hücreleri ölçülü bask›lanarak doku reddi (rejeksiyon) engellenmekte ve GVHH (Graft versus Host Hastal›¤›) azalt›lmaya çal›fl›lmaktad›r. . Joshi ve ark.lar› göbek kordonu ve periferik kök hücrelerin birlikte tüpte lösemi ve meme kanseri hücrelerine karfl› antitümör etki gösterdi¤ini bildirmifllerdir; bu etki farelerde de belirlenmifltir (32). . Ayr›ca bir baflka çal›flma grubu kordon kan›nda tümör hücrelerini öldürebilen "natural killerNK" hücreleri olmamas›na ra¤men, IL-15 arac›l›¤›yla deney tüpünde ve farede bu hücrelerin antitümör aktivitesinin artt›r›ld›¤›n› bildirilmifltir (33). . Di¤er HKH uygulamalar› Romatoid artrit, SLE, Skleroderma gibi otoimmun hastal›klar ve Diabette kök hücre kullan›m› araflt›r›lmaktad›r. Burada amaç; hastan›n kendini y›kmaya yönelmifl immun sistemini yeniden programlamakt›r. . HKH’nin bir di¤er uygulama alan› da bozulmufl hücreleri onarmak için genlerin nakledilmesidir. . Hematopoietik Kök Hücrelerin Plastisitesi Son y›llarda HKH ler di¤er dokulara (beyin, kas, karaci¤er gibi) dönüfltürülebilmektedir. Yeni araflt›rmalara göre farede seçilmifl HKH’ler veya kemik ili¤i, hasarlanm›fl çizgili kas, kalb kas› veya karaci¤er gibi dokulara giderek o dokular› rejenere edebilmektedir (25). Örne¤in Bittner ve ark.lar› Müsküler Distrofili farelerde kemik ili¤i nakli ile 70 günde hücrelerin nukleuslar›n›n iskelet veya kalb kas›na yerlefltiklerini göstermifllerdir (34). Lagasse ve ark.lar› da 50 hücre kadar az bir kök hücre say›s›yla karaci¤erde ayn› baflar›y› elde ederek HKH’yerin kan d›fl› dokularda yerleflip ço¤ald›¤›n› göstermifllerdir. (25); insanlarda da erkek vericiden K‹T yap›lan kad›n hastalarda erkek karaci¤er hücrelerinin saptanmas›, baz› kemik ili¤i hücrelerinin karaci¤ere yerleflerek hepatosit oluflturdu¤u tezini desteklemektedir. XXX. Ulusal Hematoloji Kongresi Mezuniyet Sonras› E¤itim Kursu SARGIN D. HEMATOPO‹ET‹K KÖK HÜCRELER KULLANILARAK DAHA ‹Y‹ TEDAV‹LER GEL‹fiT‹R‹LMES‹NE ENGELLER NELERD‹R? . Hematopoietik kök hücrelerin say›s›n›n artt›r›lmas›. Klinik uygulamalarda en önemli sorunlardan biri HKH’lerin ço¤alt›lmas›d›r. Örne¤in göbek kordonundan elde edilen s›n›rl› say›daki HKH ler eriflkinlere yetmemektedir. . Araflt›r›c›lar, HKH yamanmas›nda (engraftment) en önemli sorunun "host-versus-graft" hastal›¤› oldu¤unda birleflmektedirler; kök hücreler kültürde ço¤alt›labildi¤inde, hematologlar ve gen tedavisi yapanlar s›n›rs›z miktarda "üniversal donör" kök hücreleri elde edebileceklerdir. . Ayr›ca HKH’ler doku reddine (rejeksiyon) neden olan iflaretleyicilerden ar›nd›r›labilirse, tedavi edilecek hastal›¤› olan herhangi bir kifliye verilebilecek ve tedavi sa¤lanabilecektir. HKH’lerin plastisitesi ve gen çal›flmalar› baflar›l› olursa, bu hücreler baflka dokular› da onarabilecek ve kan d›fl› hastal›klar da düzeltilebilecektir. Günümüzde kök hücreler kültür çal›flmalar›nda en fazla 20 kat artt›r›labilmifltir, ancak progenitör hücreler daha çok ço¤alt›labilir. Örne¤in Kobari ve ark.lar› granülosit ve makrofaj progenitörlerini kültürde 278 kat artt›rm›fllard›r. Ancak kök hücre say›s›ndaki art›fl ve oluflan hücrelerin özgüllü¤ü halen sorundur (35). Baz› araflt›rmac›lar ise, HKH say›s›n›n önemsiz oldu¤unu, önemli olan›n hücrelerin bölünme emrini almalar›, geni kabulleri ve hedef kan hücreleri ve dokulara bölünmeleri oldu¤unu savunmaktad›rlar. . HKHT unun riskleri (Graft reddi, GvHH ve infeksiyonlar gibi) kullan›m› k›s›tlamaktad›r. E¤er hastan›n immun sistemi manüple edilebilse ve graft yerleflene kadar patojenlerden korunabilse, HKH transplantasyonu doku grubu daha az uygun vericilerden daha çok say›da hastaya yap›labilirdi.Allogeneik HKHT lar›nda öldürücü olabilen Graft reddinin ve GvHH’›n›n hangi T hücre subpopulasyonu taraf›ndan yap›ld›¤› tart›flmal›d›r. T-hücreleri çok riskli hücrelerdir; infeksiyonlarla savafl›rlar, graft›n yamalanmas›n› sa¤larlar, Graft versus tümör etkisi sa¤larlar, ancak Graft vs. Host Hastal›¤›na da neden olurlar. T-lenfositlerinin 55 SARGIN D. GvHH etkisini azaltmak ve di¤er olumlu etkilerinden yararlanmak amac› ile "mini transplant" yada "non-myeloablatif" haz›rlay›c› rejim uygulanarak HKH transplantasyonu gündeme gelmifltir. Ancak bu yaklafl›m bazen hastal›¤›n erken nüksü sorununa yol açabilmektedir. Kök hücre tedavileri hematolojik, do¤umsal ve baz› habis hastal›klar d›fl›nda s›kl›kla ve daha yeni uygulamalarla oto-immun hastal›klarda, Diabette, Sinir Sistemi hastal›klar›nda, baz› kalb hastal›klar›nda, kullan›lmaktad›r. OTO-IMMUN HASTALIKLARDA KÖK HÜCRE TEDAV‹S‹ Oto-immun hastal›klar immuntolerans›n bozulmas› ile meydana gelir. Bu hastal›klar antijen spesifik CD8 sitotoksik T-hücreleri, otoantikorlar ve bunlarla beraber olan inflamatuar proçes taraf›ndan meydana getirilen hücre ve doku hasar› sonucu oluflur. Bu mekanizmalar Romatoid artritte eklemlerin, tip 1 Diabette insülin salg›layan beta hücrelerinin veya SLE’da böbreklerin tahrip olmas›na sebep olur. Bu hastal›klara yol açan immun tolerans›n bozulmas› veya idame edememesinin nedenleri tam bilinmemektedir. Halen pekçok oto-immun hastal›¤›n tek tedavisi anti-enflamatuar ve immünosüppressif ilaçlar›n (steroidler ve inflamatuar sitokinlerin etkisini bloke eden inhibitör proteinler) kullan›m›d›r; ancak bunlarla her zaman remisyon sa¤lanamamaktad›r. Son y›llarda araflt›rmac›lar oto-immün hastal›klar›n (SLE, romatoid, Skleroderma, MS, tip 1 diabet gibi) tedavisinde HKH kullan›m›na yönelmifllerdir. Baz› oto-immün hastal›klarda immun sistem arac›l›¤› ile meydana gelen hasar organ için spesifiktir. Örne¤in tip 1 diabette pankreas›n beta adac›k hücreleri, multiple skleroz (MS) sinirleri kaplayan myelinin hasar› söz konusudur. Özellikle bu tip hastal›klarda "bozulan›n tamiri" prensibi geçerlidir. Diabetli hastalarda (tip 1) her y›l yaklafl›k 1300 hastaya A.B.D’de pankreas transplantasyonu yap›lmaktad›r. 1 y›l›n sonunda bu hastalar›n yaklafl›k %83 ü düzelir. Transplante edilecek pankreas bulunmas›ndaki güçlük, ayr›ca doku reddini önlemek için hastalar›n yaflamlar› boyunca immünosupressif tedavi almalar› ve buna ba¤l› infeksiyon riski bu konuda karfl›lafl›lan bafll›ca güçlüklerdir. 56 Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi Diabet tedavisinde pankreas adac›k hücrelerinin enjeksiyonu da denenmifltir. Bu hücreler insülin ve di¤er hormonlar› sekrete eder; ancak reddi önlemek için kullan›lan steroidlerin yaratt›¤› metabolik talebin yükü nedeniyle nakledilen hücrelerin insülin yapma kapasiteleri afl›lmaktad›r. Bu etki tam organ (pankreas) nakillerinde görülenden daha fazlad›r. Sonuç olarak bu güne kadar yap›lan adac›k hücre nakillerinin sadece %8’i baflar›l› olmufltur. Yak›n zamanda James Shapiro ve ark.lar› daha çok adac›k hücresi kullan›larak ve immunosupresyon tedavisini de¤ifltirerek 7 diabetik hastan›n tümünde baflar›l› pankreas adac›k hücresi nakillerini gerçeklefltirdiler (36). Bu hastalar uzun süre insülin ihtiyac› duymad›lar, kan flekerleri transplantasyondan 1 y›l sonra normal bulunmakta idi. Bu araflt›r›c›lar›n sundu¤u "Edmonton protokolu" halen dünyada 10 merkezde kullan›lmaktad›r. Bu baflar› araflt›r›c›lara ümit vermifltir, ancak bu ifllemde bir nakil için 2 kadavra gerekmektedir, hücreler immünolojik olarak uyumlu olmal› ve ilk 8 saatte al›nmal›d›r, bu da transplantasyon gereken hastalar›n bekleme listelerini uzatacakt›r; ayr›ca ömür boyu immünosüpressif tedaviler kullan›lmas› da zorunludur. Adac›k Hücre Kaynaklar› 1- Fetal doku 2- Eriflkin kök hücre-Bir çok araflt›r›c› eriflkin kadavradan elde ettikleri adac›k hücrelerini kültüre ederek transplante etmeye çal›flmaktad›r. Fred Levine ve ark.lar› hücrelerin DNA’lar›na ço¤almay› uyaran özel genler ekleyerek insan kadavralar›ndan elde edilmifl adac›k hücrelerini ço¤altmay› baflard›lar. Ancak bu hücre dizini kültürde ürüyor, ama uzun süre insulin yapam›yordu. Bu hücre dizinleri, insülin genini eksprese eden beta adac›k hücresi geni; PDX-1’i eksprese edecek flekilde düzenlendi ve insülin salg›lamalar› sa¤land›. Bu hücrelerin nakledildi¤i diabetik farelerde hücrelerin normal adac›k hücreleri kadar insülin salg›lamad›klar› bildirildi (37). fiimdi araflt›r›c›lar›n hedefi, normal miktarda insülin salg›layan yeterli say›daki hücre ço¤altabilecek teknolojiyi gelifltirmektir. 3- Pankreatik kanal (duktus) hücreleri Di¤er bir adac›k progenitör hücre kayna¤›d›r. XXX. Ulusal Hematoloji Kongresi Mezuniyet Sonras› E¤itim Kursu Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi Susan Bonner-Weir ve ark.lar› eriflkin pankreatik dokudan izole edip kültürde ço¤altt›klar› kanal hücrelerinin farkl›laflarak hem kanal hem de endokrin hücrelere de¤iflti¤ini bildirdiler (39). . Tip 1 diabetli, beta hücresi olmayan ama kanal hücreleri mevcut hastalarda, kanal hücrelerini toplay›p ço¤altarak otolog nakil olas›d›r; ancak bu giriflim oto-immün olay› durduramaz ve bu verilen hücrelerde haraplan›r. Ammon ve Peck ve ark.lar› hem insan hem de farenin pankreatik kanal hücrelerini kültüre ettiler. Adac›k hücresi iflaretleyicileri kullanarak insülin, glukagon, somatostatin ve pankreatik polipeptid yapan hücreleri belirlediler ve farelere implante ederek diabeti düzelttiler 4- Embriyo kaynakl› hücreler Fare hatta insanda embriyonik kök hücrelerden insülin salg›layan beta hücrelerinin izolasyonu gerçekleflmifltir. Bernat Soria ve ark.lar› farede embriyonik hücreye insülin genini tan›yan DNA parças›n› yerlefltirmifller ve kültüre etmifllerdir, daha sonra diabetli farelerin dalaklar›na nakledilerek diabeti düzelttiklerini bildirmifllerdir (40). Manfread Ruediger’de ayn› yöntemle ve insülin yapmayan hücreleri elimine ederek insan embriyonik hücrelerinden insülin yapan hücreleri elde etmifltir. MC Kay ve ark.lar› embriyonik hücrelerden "Nestin" eksprese edenleri seçmifller ve özel bir kültür yöntemiyle adac›k hücresi benzeri hücreler toplulu¤u oluflturmufllard›r, bu hücreler diabetik farelere nakledilmifl, ancak etkisiz kalm›flt›r (20). Itskovitz-Eldor, embriyoid hücre grubundaki hücrelerin 1/3’ünün insülin salan beta hücreler oldu¤unu ileri sürmüfltür. Bu bilgilerin ›fl›¤›nda, çok yak›nda embriyonik hücrelerin insülin yapan adac›klara özelleflmeleri mümkün olacakt›r. . Oto-immün hastal›klardan organa spesifik olmayanlar örne¤in Sistemik Lupus Eritematozus (SLE) da birçok organ ve dokuda immun reaksiyonlara ba¤l› yayg›n hasar görülür. Bu flekilde tek bir organa spesifik olmayan, yayg›n hasar›n olufl- XXX. Ulusal Hematoloji Kongresi Mezuniyet Sonras› E¤itim Kursu SARGIN D. tu¤u SLE gibi oto-immun hastal›klarda hücre tedavisinin amac›; olgun, uzun ömürlü ve otoreaktif immün hücreleri yok etmek, yerine yeni ve düzgün çal›flan bir immun sistemi yap›land›rmakt›r. Bu amaçla yap›lan tedavi otolog HKH transplantasyonudur. Richard Burt ve ark.lar› Otolog HKH transplantasyonu yap›lan 7 SLE’l› hastay› 1-3 y›l oran›nda izlediler. Bu sürede hastal›ks›z kald›klar›n›, ilaç gerektirmediklerini saptad›lar. Bu hastalarda Thücre da¤›l›m› da normale dönmekte idi (41). S‹N‹R S‹STEM‹ HASTALIKLARINDA KÖK HÜCRE TEDAV‹S‹ 10 y›l önce eriflkin beynindeki nöronlar›n rejenere olam›yaca¤› kabul ediliyordu. Sinir sistemini yeniden yaratmak olanaks›z görüldü¤ünden tedavilerde hedef oluflan zarar› durdurmaktan ibaret idi. Günümüzde bu görüfl art›k geçerli de¤ildir. 1990’l› y›llar›n ortalar›nda beynin baz› k›s›mlar›n›n özel durumlarda "nöral kök hücreler" den yeni nöronlar yapabildi¤i gösterildi. Bu özgülleflmemifl hücreler fetusta beyin ve spinal kordu oluflturan hücrelere benzer ve beyindeki tüm hücreleri – nöronlar, oligodendrositler ve astrositler-oluflturabilirler. Bu hücreler dejeneratif hastal›klar›n, Parkinson hastal›¤› ve amyotrofik lateral sklerozis (ALS veya Lou Gehring hastal›¤›), inme veya travma ile geliflen beyin veya spinal kord hasarlar›n›n tedavisinde kullan›labilirler. Araflt›rmac›lar laboratuvarda, farkl›laflmam›fl nöral hücrelerden farkl›laflm›fl hücreleri üretip implante etmeye çal›fl›yorlar. Bu hücreleri ya d›flar›da (in vitro) olgunlaflt›rmay› veya beyindeki uyar›larla invivo olgunlaflt›rmay› hedefliyorlar; bu amaçla kök hücre olarak "nöral prekürsör hücreler" kullan›lmaktad›r. Di¤er bir strateji de; büyüme hormonu veya "trofik faktörler" bularak hastan›n kendi hücrelerini uyar›p endojen tamir mekanizmalar›n› gelifltirmektir. Parsinson hastal›¤› kök hücre tedavisinin ençok çal›fl›ld›¤› sinir sistemi hastal›klar›ndan biridir. Bu hastal›kta harap olan nörolar›n normalde salg›lad›klar› ve vücut hareketlerini kontrol eden dopaminin az sal›nmas› söz konusudur. Bu nöronlar›n neden harap oldu¤u bilinmemektedir. Parkinson hastal›¤›nda ilk hücre nakli 57 SARGIN D. Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi denemesi 1980’lerde Meksika’da yap›ld› ve böbrek üstü bezinde bulunan dopamin yapan kromaffin hücreler nakledildi¤i ve baflar›l› oldu¤u bildirildi. Ancak A.B.D’den bildirilen sonuçlardaki baflar› çok s›n›rl› idi, olumlu etki 1 y›lda kayboluyordu ve cerrahisi de zordu (42).Fetal doku transplantasyonlar› Parkinson hastal›¤›n›n tedavisinde kullan›lm›flt›r.Lard Olsen ve ark.lar› 1970’lerde farelere fetal beyinden geliflmekte olan dopamin salg›layan nöronlar›n nakillerinde baflar›l› oldular.1980’lerin ortalar›nda insanda fetal doku nakli çal›flmalar› bafllad›. Fertilizasyondan 8-9 hafta sonra düflük yapt›r›lan fetustan ç›kar›lan doku ile yap›lan nakiller baz› hastalarda yarar sa¤lad›. Parkinson hastal›¤›nda hücre tedavisi konusunda yap›lan çal›flmalar sürmektedir. Yeni kök hücre kaynaklar›n›n bulunmas›na çal›fl›lmakta, insan fetal dokusu yerine hayvan fetal hücre ve dokular› denenmektedir. Örne¤in son y›llarda Parkinsonlu 10 hastada domuz fetuslar›n›n beyinlerinden elde edilen nöral hücreler kullan›ld›. Ancak baflar›l› sonuçlar al›namad› sadece, ölen bir hastan›n otopsisinde transplante edilen domuz nöral hücrelerinin ufak bir k›sm›n›n yaflad›¤› gösterildi (43).Parkinson hastal›¤›nda nöron oluflturmak ve tedavide kullanmak amac›yla embriyonik hücreler, göbek kordon kan› ve HKH’ler ile yap›lan çal›flmalar sürmektedir. Ayr›ca hastan›n beyninde bulunan tamir mekanizmalar›n› harekete geçirerek kendi kök hücrelerini onarma fleklinde tedavi yöntemleri de araflt›r›lmaktad›r. Spinal kord hasar› olan vakalarda myelin k›l›flar›ndaki oligodendrositlerin kayb› ve mesaj iletim bozuklu¤u söz konusudur. Araflt›rmac›lar bu vakalarda kök hücrelerden elde edilen oligodendrositler ile remiyelinizasyonu sa¤lamaya çal›flmaktad›r. KALP HASTALIKLARINDA TEDAV‹S‹ KÖK HÜCRE Kalp fonksiyonlar›n› düzenleyen hücreler; kontraksiyonu sa¤layan kardiomiyosit, arter a¤›n› oluflturan vasküler endotel hücresi ve vasküler kas hücresidir. Kalp krizi geçiren veya konjestif kalp yetmezli¤i olan hastalarda embriyonik veya eriflkin kök hücrelerden bu hücrelerin oluflturulmas› ve fonksiyonunun sa¤lanabilmesi araflt›r›lmaktad›r. Bu yakla- 58 fl›mlar cerrahi giriflimler ve kalp nakline göre çok avantajl›d›r. Yak›n zamanda Orlic ve ark.lar› infarktüs yap›lm›fl farelerde kalpteki dokular›n rejenerasyonu için kemik ili¤inden seçilmifl HKH’leri kullanm›fllard›r. Bu hücreleri ventrikül duvar›na enjekte ettiklerinde yeni kardiomiyositler, vasküler endotel ve düz kas hücreleri oluflmufl ve koronerleri, arteriolleri ve kapilleriyle yeni bir "miyokard" sa¤lanm›flt›r. Hücre naklinden 9 gün sonra zarara u¤ram›fl ventrikülün %68’i yenilenmifl, yaflam süresi de uzam›flt›r (44). Kök hücreler do¤rudan kalp bölgesine enjekte edilebildi¤i gibi damar yoluyla verildi¤inde de zarara u¤ram›fl bölgeye giderek hipertrofik ve kal›nlaflm›fl hücrelerin ölümünü engellemekte, progresif kollajen ve "skar" oluflumunu durdurmaktad›r. (45).Itskovitz ve ark. ise embriyonik kök hücrelerden kardiyomiyositlerin yap›labilece¤i ve kontraksiyon fonksiyonundan oldu¤unu ilk gösterenlerdendir. KÖK HÜCRELER VE GEN TEDAV‹LER‹ Gen tedavisi, oldukça yeni, halen büyük ölçüde deneysel bir tedavi yöntemidir. Tarihçesi 1989’a dayanan gen mühendisli¤i teknolojisi önceleri kanser, infeksiyon hastal›klar› veya kistik fibroz gibi tek gen hastal›klar› ile ilgileniyordu. Günümüzde birden fazla geni ilgilendiren kompleks hastal›klarda- kalp hastal›klar›, ekstremitelere kan al›m›nda yetersizlik, artrit ve Alzheimer hastal›¤› gibi-denenmektedir. Terapötik transgenler insan al›c›lara 2 yolla verilmektedir; ilkinde arac› viruslar kullan›larak direkt infüzyon yap›l›rken di¤erinde, transgenler vücuda kök hücre, lenfosit veya fibroblast gibi canl› hücrelerle nakledilmektedir. Bugüne kadar A.B.D’de yap›lan 450 gen tedavisi çal›flmas›n›n %40’› hücre bazl›d›r ve bunun da % 30’nda hastaya transgen tafl›y›c›s› olarak insan kök hücresi (kan yapan veya hematopoietik kök hücreler) kullan›lmaktad›r. Tedavi amaçl› ve hücre bazl› tedavilerin 1/3’ü kanserlere (örn.over, beyin, meme, myelom lösemi ve lenfoma), 1/3’ü virüs hastal›klar›na (HIV-1) ve 1/3’ü de tek gen hastal›klar›na (örn. Gaucher has- XXX. Ulusal Hematoloji Kongresi Mezuniyet Sonras› E¤itim Kursu Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi tal›¤›, a¤›r kombine immun yetmezlik, Fanconi anemisi, Fabry hastal›¤› ve lökosit ba¤lanma defekteleri) yöneliktir. Gen tedavilerinde en s›k tercih edilen hücreler HKH lerdir. Çünkü çevre kan›, kemik ili¤i ve kordon kan›ndan kolayca elde edilirler. Laboratuvarda kolayca tan›n›p manüple edilerek hastaya enjekte edilebilirler. HKH’ler bir çok kan hücresine farkl›laflt›¤› için transgenler bu hücrelerle de vücutta tafl›nabilir. Hematopoietik kök hücre ile gen tedavileri organ nakli, kan ve kemik ili¤i bozukluklar›, immun sistem bozukluklar› gibi farkl› alanlarda kullan›l›r, vücutta kemik ili¤i, karaci¤er, dalak ve lenf dü¤ümleri gibi de¤iflik dokulara yerleflir. Kan hastal›klar› d›fl›nda karaci¤er hastal›klar›nda ve Gaucher hastal›¤› gibi metabolik bozukluklar›n tedavisinde de kullan›l›r. HKH d›fl›nda myoblastlar, osteoblastlar ve nöral kök hücrelerin de gen tafl›y›c›s› olarak kullan›m› araflt›r›lmaktad›r. SONUÇ . Embriyonik ve eriflkin tip kök hücreler için bilinen 2 önemli gerçek vard›r: Bu hücre hücreler farkl›d›r ve potansiyel tedaviler için inan›lmaz araflt›rma alanlar› sunmaktad›rlar. . Araflt›rmalar artt›kça mutlaka embriyonik ve eriflkin kök hücreler aras›nda yeni benzerlikler ve farklar bulunacakt›r. . Önümüzdeki y›llarda bu iki hücre tipini ço¤alma, farkl›laflma, yaflama ve transplantasyon sonras› fonksiyonlar› ve immun rejeksiyon aç›s›ndan karfl›laflt›rmak önem kazanacakt›r. . Araflt›rmac›lar her iki hücreden elde edilen özelleflmifl hücrelerin hayvan deneylerinde zarara u¤ram›fl dokular›n ve hücrelerin yerini alabilece¤ini saptam›fllard›r. ‹nsanlarda kök hücre tedavileri aç›s›ndan cevap arayan pek çok soru vard›r: Nöro-dejeneratif, otoimmun, kalp hastal›klar›nda gereken tedaviler ne sürede geliflir, hepsi sonunda eriflkin hücreye mi dayanacak, en k›sa zamanda en iyi tedavi için kaç çeflit hücre kayna¤›na gereksinim var? . Bugünkü sonuçlarla kök hücre uygulamalar›n›n gelece¤ini tahmin etmek olanaks›zd›r. Ayr›ca Embriyonik ve fetal kök hücre araflt›rmalar› halen birçok ülkede etik sorunlar› gündeme getirmektedir. XXX. Ulusal Hematoloji Kongresi Mezuniyet Sonras› E¤itim Kursu SARGIN D. KAYNAKLAR 1. Trounson, A.O., Gardner, D.K., Baker, G., Barnes, F.L.,Bongso, A., Bourne,H., Calderon, I., Cohen, J., Dawson, K. Et al: Handbook of in vitro fertilization (Boca Raton, London, New York, Washington, D.C.: CRC Press) (2000 b) 2. Friedrich, T.D., Regenass, U., Stevens, L.C.: Mouse genital ridges in organ culture: the effects of temparature on maturation and experimental induction of teratocarcinogenesis. Differentiation. 24;60-64, 1983. 3. Kleinsmith, L.J., Pierce, Jr, G.B.: Multipotentially of single embryonal carcinoma cells. Cancer Res1964; 24:1544-1551. 4. Evans, M.J., Kaufman, M.H.: Establishment in culture of pluripotent cells from mouse embryos. Nature. 1981; 292:154-156. 5. Martin, G.R.: Isolation of a pluripotent cell line from early mouse embryos cultured in medium conditioned by terotocarcinoma stem cells. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1981; 78:7634-7638. 6. Pera, M.F., Cooper, S., Mills, J., Parrington, J.M.: Isolation and characterization of a multipotent clone of human embriyonal carcinoma cells. Differantiation, 1989; 42:10-23. 7. Bongsa, A., Fong, C.Y., Ng, S.C., Ratman, S.: Isolation and culture of inner mass cell from human blastocysts. Hum. Reprod. 1994; 9:2110-2117. 8. Thomson, J.A., Kalishman, J., Golos, T.G., During, M., Harris, C.P., Hearn, J.P.: Pluripotent cell lines derived from common marmoset (Callithrix jacchus) blastocysts. Biol. Reprod.1996; 55:254-259. 9. Thomson, J.A., Itskovitz-Eldor, J., Shapiro, S.S., Waknitz, M.A., Swiergiel, J.J., Marshall, V.S., Jones, J.M.: Embriyonic stem cell lines derived from human blastrocysts. Science,1998; 282:1145-1147. 10. Reubinoff, B.E., Pera, M.F., Fong. C.Y., Trounson, A., Bongso, A.: Embriyonic stem cell lines from human blastocyts: Somatic differentiation in vitro. Nat. Biotechnol. 2000; 18:399-4004. 11. Dani, C., Smith, A.G., Dessolin, S., Leroy, P., Staccini, L., Villageois, P., Darimont, C., Ailhaud, G. Differentiation of embriyonic stem cells into adipocytes in vitro. J.Cel.Sci. 1997; 110:1279-1285. 12. Fraichard, A., Chassande, O., Bilbout, G., Dehay, C., Savatier, P., Samarut, J.: In vitro differentiation of embriyonic stem cells into glial cells and functional neurans. J. Cell Sci. 1995; 108: 3181-3188. 13. Doetschman, T., Eistetter, H., Katz, M., Schmit, W., Kemler, R.: The in vitro development of blastocyte derived embriyonic stem cell lines: formation of visceral yols sac, blood islands and myocardium. J. Embryol. Exp. Morph.1985; 87:27-45. 14. Maltsev, V.A., Rohwedel, J., Hescheler, J., Wobus, A.M: Embriyonic stem cells differentiate in vitro into cardiomyocytes representing sinusnodal, atrial and ventricular cell typess. Mech. Dev. 1993; 44: 41-50. 15. Kramer, J., Hegert, C., Guan, K., Wobus, A.M., Muller, P.K., Rohwedel, J.,: Embriyonic stem cell-derived chondrogenic differentiation in vitro: activation by 59 SARGIN D. BMP-2 and BMP-4. Mech. Dev. 2000; 92:193-205y. 16. Nakano, T., Kodama, H., Honjo, T.: In vitro development of primitive and definitive erythrocytes from different precursors. Science,1996; 272:722-724. 17. Smith, A.G.: Origins and properties of mouse embriyonic stem cellsb Annu. Rev. Cell. Dev. Biol. 2001. 18. Yamashita, J., Itoh, H., Hirashimo, M., Ogawa, M., Nishikawa, S., Yurugi, T., Nakao, K.: Flk1- positive cells derived from embriyonic stem cells serve as vascular progenitors. Nature, 2000; 408:92-96. 19. Brustle, O., Janes, K.N., Learish, R.D. Karram, K., Choudhary, K., Wiesther, O.D., Duncan, I.D, McKay, R.D.: Embriyonic stem cell-derived glial precursors: a source of myelinating transplants. Science.1999; 285:754-756. 20. Lutnelsky, N., Blandel, O., Laeng, P., Velasco, I., Ravin, R., McKay, R.: Differantiation of Embriyonic stem cells to Insulin-Secreting Structures similar to Pancreatic Islets. Science.2001; 292:1389-1394. 21. Alison, M.R., Poulsom, R., Jeffery, R., Dhillon, A.P., Quaglia, A., Jacob, J., Novelli, M., Prentice, G., Williamson, J., Whright, N.A.: Hepatocytes from non-hepatic adults stem cells. Nature. 2000; 406-257. 22. Cutler, C., Antin, J.H.: Peripheral blood stem cells for allogeneik transplantation: a review. StemCells.2001; 19:108-117. 23. Brazelton, T.R., Rossi, F.M., Keshet, G.I., Blau, H.M.: From marrow to brain: expression of neuronal phenotypes in adult mice. Science. 2000; 290:17751779. 24. Krause, D.S., Theise, N.D., Collector, M.I., Henegariv, O., Hwang, S., Gardner, R., Neutzel, S., Sharkis, S.J.: Multi-organ, multi-lineage engraftment by a single bone marrow-derived stem cell. Cell. 2001; 105: 369-377. 25. Lagasse, E., Connors, H., Al Dhalimy, M., Reitsma, M, Osborne, L., Wang, X., Finegold, M., Weissman, I.L., Grompe, M.: Purified hematopoietic stem cells can differentiate into hepatocytes in vivo Nat.Med.2000; 6:1229-1234. 26. Kocher, A.A, Schuster, M.D., Szabolcs, M.J.: Neovascularization of ischemic myocardium by human bone marrow derived angioblast prevents cardiomyocyte apoptosis, reoluces remodeling and improves cardiac function. Nat.Med.2001; 7:430-436. 27. Pittenger, M.F., Marshak, D.R.: Mesenchimal stem cells of human adult bone marrow. Marshak, D.R., Gardner, D., Gottlieb, D. Eds. (Cold Spring Harbor. NewYork: Cold Spring Harsor Laboratory Press). 2001; 349-374. 28. Prockop, D.J.: Marrow stromal cell as stem cell for nonhematopoietic tissues. Science. 1997; 276:71-74. 29. Pittenger, M.F., Mackay, A.H., Beck, S.C.: Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science. 1999; 284:143-147. 30. Bjornson, C.R., Rietze, R.L., Reynolds, B.A., Magli, M.C., Vescovi, A.L.: Turning brain into blood: a hemato poietic fate adopted by adult neural stem cells in vivo. Science. 1999; 283:534-537. 60 Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi 31. Childs, R., Chernoff, A., Contentin, N., Bahceci, E., Schrump, D., Leitman, S., Read, E.J., Tisdale, J., Dunbar, C., Linehan, W.M. Young, N.S. Barrett. A.J.: Regression of metastatic renal cell carcinoma after nonmyelooblative allogeneic peripheral blood stem cell transplantation. N. Engl. J.Med. 2000; 343:750758. 32. Joshi, S.S., Tarantolo, S.R., Kuszynski, C.A., Kessinger, A.: Antitumor therapeutic potent of activated human umbilical cord blood cells against leukemia and breast cancer. Clin. Cancer. Res.2000; 6:4351-4358. 33. Lin, S.J., Yang., M.H., Chao, H.C., Ku, M.L., Huang. J.L.: Effect of Interleukin-15 and Flt-3 ligand on naturam killer cell expansion and activation: Umbilical cord vs. adult peripheral blood mononuclear cells. Pediatr. Allergy Immunol. 2000;11:168-174. 34. Bittner, R.E., Schofer, C., Weipoltshammer, K., Ivanova, S., Streubel, B., Hauser, E., Freilinger, M., Hoger, H., Elbe-Burger, A., Wachtler, F: Recruitment of bone marrow derived cells by skletal and cardiac musele in adult dystrophic mdx mice. Anat. Embryol. (Berl) 1999; 199:391-396. 35. Kobari, L., Pflumio, F., Giarratana, M., Lix., Titeux, M., Izac, B., Leteurtre, F., Coulombel, L., Douby, L.: In vitro and in vivo evidence for the long multilineage (myeloid, B, Nkand T) reconstitution capacity of ex vivo expanded human CD34+cord blood cells. Exp.Hematol 2000; 28:1470-1480. 36. Shapiro, J., Lakey, J.R.T., Ryan, E.A., Karbutt, G.S., Tath, E., Warnock , G.I., Kneteman, N.M., Rajatte, R.V.: Islet transplantation in seven patients with type 1 diabetes mellitus using a glucocorticoid-free immunosupressive regimen. N.Engl.J.Med.2000; 343: 230-238. 37. Dufayet de la Tour, D., Halvorsen, T., Derneterca, C., Tyrberg, B., Itkin-Ansari, P., Loy, M., Yoo, S.J., Hao, S., Bassie, S., Levine, F.: b-cell differentiation from a human pancreatic cell line in vetro and in vivo. Mol. Endocrinol.2001; 15:476-483. 38. Itkin-Ansari, P., Demeterca, C., Bassie, S., Dufayet de la Tour, D., Beattie, G.H., Novassat, J., Mally, M.I., Havek, A., Levin, F.: PDX-1 and cell-cell contant act in synergy to promote d-cell development in a human pancreatic endocrine precursor cell line. Mol. Endocrinol. 2001; 14:814-822. 39. Bonner-Weir, S., Taneja, M, Weir, G.C., Tatakiewicz, K., Song, K.H., Sharma, A., O’Neil, J.J.: In vitro cultivation of human islets from expanded ductal tissue. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 2000; 97:7999-8004. 40. Soria, B., Roche, E., Berna, G., Lean-Quinto, T., Reig, J.A., Martin, F.: Insulin-secreting cells derived from embriyonic stem cells normalize glycemia in streptazotocin-induced diabetic mice. Diabetes, 2000; 49:157-167. 41. Traynor, A.E., Schroeder, J., Rosa, R.M., Cheng, D., Stefka, J., Mujais, S., Baker, S., Burt, R.K.: Treatment of severe systemic lupus erytematosus with high dose chemotherapy and haematopoietic stemcell transplantation: a phase I study. Lancet. 2000; 356,707. XXX. Ulusal Hematoloji Kongresi Mezuniyet Sonras› E¤itim Kursu Kök Hücre ve Kök Hücre Tedavisi SARGIN D. 42. Quinn, N.P.: The clinical application of cell grafting techniques in patients with Parkinson’s disease. Prog. Brain Res. 1990; 82:619-625. 43. Deacon, T., Schumacher, J., Dinsmore, J., Thomas, C., Palmer, P., Kott, S., Edge, A., Penney, D., Kassissich, S., Dempsey, D., Isacson, O.: Histological evidence of fetal pig neural cell. Survival after transplantation into a patient with Parkinson’s. Nat.Med.1997; 3:350-353. 44. Orlic, D., Kajstura, J., Chimenti, S., Jakonivk, I., Anderson, S.M., Li, B., Pickel, J., McKay, R., Nadal-Ginard, B., Bodine. D.M, Leri, A., Anversa, P.: Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium. Nature, 2001; 410:701-705. 45. Hughes, S.: Cardiac stem cells J. Pathol. July 2002; 197 (4): 468-478. XXX. Ulusal Hematoloji Kongresi Mezuniyet Sonras› E¤itim Kursu 61
