Mezenkimal Kök Hücre ve Astım

MEZENKİMAL KÖK
HÜCRELER
ve
ASTIM
TUNÇ AKKOÇ
2011 ©
Kök Hücre Nedir ?
• Uzun süre bölünebilen ve kendini yenileyebilen hücreler
• Özelleşmemiş hücreler
• Çok sayıda farklılaşmış yeni hücreler oluşturma
• Bir hasar peşine yeni bir doku oluşturabilme
I- KÖK HÜCRELER UZUN ZAMAN DİLİMLERİ BOYUNCA
BÖLÜNEBİLME VE KENDİLERİNİ YENİLEYEBİLME YETENEĞİNE
SAHİPTİR.
Telomer Kontrol Noktası
• Doğrusal kromozomların ucunda yer alır.
• Sayıları binleri bulan kısa DNA tekrar dizilerini (TTAGGG) içerirler
• Kromozom uçlarının parçalanmasını, dağılmasını ya da diğer
kromozomlarla kaynaşmasını engeller.
Telomer Kontrol Noktası
• .
Yüksek Telomeraz Aktivitesi
Aktive İmmün Sistem
Hücrelerinde de yüksek
(CD8+T )
PROGERİA-ERKEN YAŞLANMADA TELOMERAZ?
Telomeraz Aktivitesi ve Kök Hücre
Telomeraz aktivitesi erişkin kök hücrelerle karşılaştırıldığında
embriyonel kök hücrelerde (EKH) daha yüksektir
EKH’ler yüksek telomeraz aktivitelerini korurlar ve uzun süre
çoğalma yetenekleri gösterirler.
II- KÖK HÜCRELER ÖZELLEŞMEMİŞLERDİR
Wnt : Kök hücrelerin farklılaşmadan çoğalmalarını sağlayan protein
Notch 1
HoxB4
Ling l, Gene 433; 2009
III- KÖK HÜCRELER ÖZELLEŞMİŞ HÜCRELERE KAYNAKLIK
EDEBİLİRLER
(FARKLILAŞMA)
• Totipotent (Morula)
• Pluripotent (Blastomer, embriyonik kök
hücre ES,embriyonik germ hücre (EG)
• Multipotent (Yetişkin hücreler)
IV- HASAR GÖREN ALICIYA NAKİL SONRASINDA, KAYNAK DOKUYU
İŞLEVSEL OLARAK YENİLEYEBİLME
Kök Hücre Çeşitleri
I. Embriyonik Kök Hücreler
II. Yetişkin Kök Hücreler
Hematopoetik kök hücreler
– Kemik iliği
– Kordon kanı
– Periferik kan
Mezenkimal kök hücreler (Stromal kök hücreler)
– Kemik
– Kıkırdak
– Yağ
Nöral kök hücreler
İskelet kas kök hücreleri
Embriyonik Kök Hücreler
Embriyonik kök hücre kaynakları
Düşük yapılmış fetüsten (kadavra kök hücreleri)
İn vitro fertilizasyon çalışmaları sırasında
kullanılmayıp artan embryolardan (fazlalık embryo’lar)
Laboratuarda sadece kök hücre elde etmek amacıyla
yaratılan embryolardan (araştırma embryoları)
Embriyonik Kök
Hücreler
Yüksek Proliferasyon
Uzun Telomer
Totipotent ve pluripotent
http://stemcells.nih.gov/info/scireport/chapter1.asp#figure1
İç Hücre Kitlesi EKH Kaynağı
Morula
Blastosist
ICM
T
Fusion
Somatic Cell
Nuclear Transfer
Totipotent
Cells
Blastocyst
Cultured Pluripotent Stem
Cells
EKH Dizinleri
• İç hücre kitlesinden elde
edilen embryonel kök
hücreler kültür ortamına
ekilirlerse embriyonel kök
hücre dizinleri elde edilebilir
• Bu olay embryonik kök
hücrelerin farklılaşmadan
çoğalmalarını sağlayacak
özel bir kültür ortamında
gerçekleşir
MEZENKİMAL KÖK HÜCRE (MKH)
Friedenstein AJ
(1968)
Kemik iliği stromal
hücreleri
Multipotent mezenkimal
kök hücre
MKH Özellikleri
Morfolojileri
Büyük ve yuvarlak çekirdekleri vardır
-Golgi aygıtı
-rER
-Mitokondri
-polyribozom
Farklılaşma kapasitesi
Osteoblast
Adipoz
Miyosit
Nöron tip hücre
Yüzey antijenleri ile tanımlanırlar
Uluslararası Hücresel Tedavi Derneği’nin
(International Society for Cellular Theraphy-ISCT)
Mezenkimal ve Doku Kök Hücre Komitesi insan
MKH’lerine ait minimal kriterleri
1.Standart kültür ortamında plastik yüzeylere yapışırlar.
2.Yüzeylerinde CD73, CD90, ve CD105 eksprese ederler.
3.Yüzeylerinde CD11b, CD14, CD19, CD31, CD34, CD45,
CD79, HLA-DR eksprese etmezler.
4.Osteoblast, Adipoz ve chondroblasta farklılaşabilirler.
5.İmmunomodülatör fonksiyondadırlar
MKH Kullanım Avantajları
-Kolay elde edilebiliyor
-Çalışmalarda daha az etik sorunlar
-Düşük immünojenite
-Doku mühendisliği
-Rejeneratif tıpta
-Otoimmün hastalıkların tedavisinde
MKH kaynakları
-Kord kanı
-Plasenta
-Adipose doku
-Wharton’s jelly
-Kas
-Synovial membran
-Synovial sıvı
-Trabecular kemik
-Articular cartilage
-Erişkin fare akciğeri
Kemik İliği Kökenli MKH’ler
Mesenchymal
stem cells
(MSC)
Hematopoietic
stem cells
BLOOD
BONE
FAT
CARTILAGE
BONE
MARROW
MUSCLE
NERVOUS
SYSTEM
HEART
VESSELS
KIDNEY
MKH yüzey işaretleri
İnsan MKH
Murine MKH
CD10
−
+/−
CD11b
−
−
CD13
+
+/−
CD19
-
-
CD29
++
++
Endotel progenitör
hücre
CD31
−/+
−
Endotel hücre
CD34
−
−/+
CD44
++
++
CD45
−
−
-
-
Monosit
B hücre
Hematopoietik
hücre
Eritroblast
Glikoprotein A
MKH yüzey işaretleri
İnsan MKH
Murine MKH
CD73
++
0
CD90
++
+/−
CD105
++
+
CD106
++
+
CD117
−/+
−
Stro-1
+
+
Flk-1
+/−
−
Sca-1
−
+/−
MKH’ler ve İmmünmodülasyon
T
Hücre/hücre teması
MKH
Mediatörler
B
NK
DC
Ida Rasmusson
EXPERIMENTAL CELL RESEARCH312(2006)2169–2179
İnsan MKH’leri monositten DH farklılaşmasını
ve fonksiyonunu baskılar
Jiang, XX, 2005 Blood
CD14(+) Monosit +GM-CSF + IL-4
( 7 gün)
+ LPS (48 saat)
MKH
MKH +
MKH -
DC
Monosit
Fibroblast/monosit oranı 1:4 olduğunda
Monosit
X
DC
Chomarat P, 2000,Nat immunol.
MKH/monosit oranı 1:10 olduğunda
Monosit
X
DC
Jiang, XX, 2005 Blood
BUNUNLA BERABER;
Olgun DC fonksiyonlarını da baskılıyor
IL-12
IFN-g
MKH
DC
IL-10
Jiang, XX, 2005 Blood
Fare MKH’leri Naive T hücre aktivasyonunu
baskılıyor
Yang SH, 2009 Exp Mol
T hücresi + MKH
0
24
36
48
72 saat
BUNUNLA BERABER;
Önceden aktive olmuş T hücreleri de baskılar
Yang SH, 2009 Exp Mol
+ MKH
T hücresi
0
24
36
48
72 saat
- DOKU HASARINI MI TAMİR ETMEK ?
KÖK HÜCRE İLE HEDEF
- İMMÜNMODÜLAYON MU SAĞLAMAK ?
Kontrol
Kronik Astım Modeli
Akkoc T, Allergy Asthma Proced.2008
Deneysel Astım modeli
Kronik ve akut havayolu inflamasyonu
Proximal havayolu
Distal havayolu
kontrol
akut
kronik
© H Renz
kronik astım modelinde goblet hücre
hiperlazisi
Proksimal
havayolu
PAS, x100
Distal
havayolu
PAS, x50
PBS
OVA hafta 1
OVA hafta 12
© H Renz
F Barry Stripp, Duke University, North Carolina, USA
Rawlins and Hogan
IgE
NFAT, GATA3
c-Maf,NIP-45
B
Jak/STAT6
Allerjen
ASH IL-4
Th2
IL-4
IL-4
IL-4 r
IL-5
IL-13
IL-6
IL-4
Naive T
Hava yolu
hiperreaktivitesinde
artış meydana gelir.
İnflamasyon mediatörleri
salgılanır
* akut bronsiyal konstriksiyon
mukus üretiminin artması
düz kas kütlesinde artış
hava yolu epitelinin zarar görmesi
Eosinofil
mast
İnsan MKH’lerin Farelerde Astım Üzerine Etkisi
Bonfield TL. J. of Inf. 2010
Allerjik sensitizasyon (OVA+ALUM)
Challenge (OVA)
0
14 15 16 17 18 19
1
2
veya
Neg kont. BMDM
Poz kont.
3
Dexamethasone
4
İnsan MKH
i.v.
gün
İnsan MKH’leri astım grubunda akciğere göç ediyor.
Bonfield TL. J. of Inf. 2010
0
14 15 16 17 18 19
gün
Bonfield TL. J. of Inf. 2010
0
14 15 16 17 18 19
gün
Bonfield TL. J. of Inf. 2010
Akciğerde inflamasyon derecesine göre MKH’ler yanıt veriyor
Bonfield TL. J. of Inf. 2010
0
14 15 16 17 18 19
gün
MKH’ler kronik astım modelinde
histopatolojik değişiklikleri engelliyor
Fırıncı, F. 2011 int.imp
Sağlıklı
Astım
Astım + MKH
fKİ-MKH’lerinin mast hücre fonksiyonlarını üzerine etkisi
Brown JM. Clin&Exp Allergy 2011
C57BL6
İn-vitro fKİ-MKH’ler (hücre-hücre temaslı kültür)
Mast hücre degranülasyonunu,kemotaksisini ve TNF- baskılıyor.
İn-vivo fKİ-MKH’ler (i.v.)
PCA modelinde deride ve peritoneal degranülasyon yönteminde mast hücre
degranülasyonunu baskılıyor.
fKİ-MKH’lerde COX2 ekspresyonu artıyor. Mast hücrelerinde EP4 reseptörü
aktive oluyor.
fKİ-MKH’leri BALB/c Ragweed allerji modelinde TGF-
aracılı allerjik yanıtı baskılıyor
Nemeth K, PNAS, 2010
fKİ-MKH’leri BALB/c Ragweed allerji histopatolojik değişiklileri baskılıyor
Nemeth K, PNAS, 2010
Saline
Ragweed
Ragweed+ fKİ-MKH
BAL
IL-4
IL-5
IL13
IgG1
IgE
TGF-
fKİ-MKH’leri BALB/c Ragweed allerji modelinde Akciğere göçleri
Nemeth K, PNAS, 2010
Q-dot pozitif fKİ-MKH’leri BALB/c Ragweed allerji modelinde Akciğere
hücre süspansiyonundaki oranları
Nemeth K, PNAS, 2010
Q-dot pozitif fKİ-MKH’leri BALB/c Ragweed allerji modelinde Akciğere
hücre süspansiyonundaki oranları
Nemeth K, PNAS, 2010
IL-4 ve IL-13 fKİ-MKH’lerinin TGF- salınımı indükler
Nemeth K, PNAS, 2010