Embriyonik Gelişim ve Kök Hücreler

Kök Hücre ve Farklılaşma

• Döllenme, anne ve babanın genlerinin çocuklara aktarılmasını ve yumurta aktivasyonunu sağlar
• Genetik çeşitlilik, crossing over ve homolog kromozomların rastgele dağılmasıyla sağlanır
• Yumurtanın çekirdeği, spermin çekirdeği ikinci mayozun metafaz aşamasında bekler
• Erkek nükleusu girdikten sonra ikinci mayoz tamamlanır

Farklılaşma Nasıl Sağlanır?

• Epigenetik mekanizmalar
• Gen düzenlemeleri
• Hücre içi haberleşme
• Hücre dışı uyarılar (büyüme faktörleri, matriks)
• DNA yeniden düzenlemeleri (rearrangements)
• Mutasyonlar ve onarım hataları (doğal çeşitlilik faktörleri)

Hücre Farklılaşması

• Transkripsiyon faktörleri ve epigenetik mekanizmalar
• Hücre bölünmesi
• Hücre göçü
• Hücre ölümü

Kök Hücre ve Özellikleri

• Kendini yenileyebilen ve farklılaşabilen hücrelerdir
• Embriyonik ve yetişkin kök hücreler olarak ikiye ayrılır
• Simetrik ve asimetrik şekilde bölünebilirler
• Embriyonik kök hücrelerin telomeraz aktivitesi vardır
• Farklılaşmamış hücrelerdir
• Organizma boyunca bölünüp farklılaşabilirler
• Hasar durumunda doku onarımını sağlayabilirler

Asimetrik Bölünme

• İki kardeş hücre oluşur
• Bir hücre yine kök hücre olarak kalırken diğer hücre farklılaşır
• Kök hücre havuzunu dengede tutar ve besler

Memeli Gelişimi

• Döllenmiş yumurta, tam potansiyellerdedir
• Embriyonik kök hücreler çok potansiyellidir (pluripotent)
• Gelişimde üç germ tabakasına farklılaşabilirler
• Kanser hücrelerine benzer bölünebilme yeteneğine sahiptir
• Çekirdek-düşük sitoplazma hacmine sahiptir

Zigot'tan Gastrula'ya Gelişim

• Zigot → Blastomerler → Morula → Blastula (Blastosist) → Gastrula → Organogenez ve büyüme evreleri sırasıyla gerçekleşir

Blastokist Aşaması

• İki hücre tipi bulunur
• Embriyoblast hücreleri (embriyo geliştirir)
• Trofoektoderm hücreleri (plasenta ve koryon geliştirir)
• Trofoblast hücreler uterus duvarına implantasyon başlatır
• Monozigotik ikiz gelişim burada gerçekleşiyor

Embriyonik Disk Yapısı

• İki tabakalı yapı (epiblast ve hipoblast)
• Üç germ tabakası (ektoderm, endoderm ve mezoderm) oluşur
• Embriyonik gelişimin sonraki aşamalarında tüm dokuların oluşumuna katkı sağlar

Gastrulasyon

• Farklılaşmanın başlangıcıdır
• Organ gelişiminin başladığı andır
• Hücre farklılaşması ile organogenez başlar
• Kök hücreler, hasar sonrası telafisi zor olan hücreler için alternatif tedavi olabilir

Üç Embriyo Tabakası

• Ektoderm (deri, sinir sistemi, diş)
• Mezoderm (kas, iskelet sistemi, kan)
• Endoderm (akciğer, bağırsak, karaciğer)

Anne RNA'ları

• Erken gelişimde yumurtada bulunur
• Embriyogenezisin farklı aşamalarında kullanılır ve parçalanır

Kök Hücre Çeşitleri ve Potansiyelleri

• Totipotent (tam potansiyel: her türlü hücreye dönüşebilir)
• Pluripotent (çok çeşitli hücrelere dönüşebilir ancak tam bir organizma oluşturmaz)
• Multipotent (sınırlı hücre çeşitlerine dönüşebilir)
• Oligopotent (daha az hücre çeşidine dönüşür)
• Unipotent (tek bir hücre tipine dönüşür)

Kök Hücre Mikroçevreleri (Niş)

• Kök hücrelerin bulunduğu ve işlevlerini yerine getirdiği ortamdır
• Kök hücrenin farklılaşmasını kontrol eder ve sayılarını korur
• Doku hasarı durumunda kök hücreleri harekete geçirir
• Çevreden gelen sinyallerle onarıma katılmayı sağlar

Yetişkin Kök Hücreleri

• Organizmanın gelişmiş dokularında bulunan kök hücrelerdir
• Morfolojileri, köken alındıkları dokuya göre değişiklik gösterir
• Organizmada doku yenilenmesini/onarımını gerçekleştirir
• Embriyonik kök hücrelere kıyasla daha sınırlı potansiyelle farklılaşma gösterirler

Kök hücre tedavisi hangi hastalıklarda kullanılabilir?

• Ortopedi ve Travmatoloji (eklem kıkırdağı, diz kireçlenmesi),
• Kardiyoloji (miyokard enfarktüsü, kalp yetmezliği),
• Nörolojik ve Nörodejeneratif Hastalıklar (beyin hasarı, MS, Parkinson)
• Deri hastalıkları,
• Yara ve skar onarımı ve birçok hastalıkta kullanılabilir.

Transdiferansiyasyon

• Yetişkin kök hücreleri, özgün sinyallerle farklı bir hücre tipine dönüşebilir
• Örneğin, mesodermal kökenli kök hücre, epidermal kökenli karaciğer hücresine dönüşebilir

Dediferansiyasyon

• İndüklenen Pluripotent Kök Hücreleri (iPS Hücreleri)
• Mevcut bir hücre tipinden, pluripotent bir hücreye dönüştürülmüştür
• Fibroblastlar, pluripotent hücrelere dönüştürülebilir

Kök Hücre Uygulamasının Riskleri

• Lokal/genel anestezi alerjisi, kanama/morarma, sinir/kan damarı hasarı, enfeksiyon, şişlik, ağrı, ek cerrahi gerektiren yapı oluşımı gibi riskler söz konusudur

Kök Hücre ve Geleceği

• Çeşitli kimyasal ve genetik uyarıcılarla farklılaşmayı kontrol etmek mümkündür
• Genetik aktarım, kök hücre elde etmede alternatif bir yöntemdir
• Kök hücreler, çeşitli dejeneratif hastalıkların tedavisinde umut vaat etmektedir.