Kanser Biyolojisi, Kök Hücreler ve Immünobiyoloji 2024 Ders Notları PDF

14. Kanser biyolojisi, kök hücreler ve immünobiyoloji DR. ÖĞR. ÜYESİ İLYAS ÖZÇİÇEK, Ph.D. İSTANBUL MEDİPOL ÜNİVERSİTESİ, 2024 ECZACILIK FAKÜLTESİ (TÜRKÇE) DERSİNE AİTTİR. ▪ Hücrenin çoğalması, canlının ihtiyaçlarına cevap verecek şekilde belli kontrol mekanizmaları ile düzenlenmektedir. ▪ Gelişimini tamamlamış bir bireyde hücre bölünmesi ve hücre ölümü genellikle bir denge halinde düzenlenmektedir. ▪ Örneğin eritrositler 120 gün sonunda ölürler ve bir o kadarı da kan sıvısına yeniden verilmektedir. Buna karşın beyin hücreleri çok uzun ömürlüdürler ve yenileri oluşmamaktadır. ▪ İnsan vücudundaki hücrelerin çoğalması, farklılaşması, yaşlanması ve ölüm programları, sayıları 100’den fazla olan değişik proteinler tarafından düzenlenmektedir. ▪ Bu proteinleri kodlayan genlerdeki mutasyonlar neticesinde kanser oluşabilir. ▪ Bu proteinleri 3 ana gruba ayırabiliriz: 1. Hücrenin çoğalmasından sorumlu olan ve bir çeşit yeşil ışık görevi yapan proteinler, 2. Hücre çoğalmasını durduran ve kırmızı ışık görevi yapan proteinler, 3. Hücrenin ömrünü noktalayan yaşlanma ve intihar proteinleri. ▪ Hücre döngüsü sürekli olarak çeşitli kontrol mekanizmaları ile regüle edilmektedir. Kontrolsüz hücre bölünmesi herhangi bir dokuda tümör oluşuma sebep olmaktadır. ▪ Tümörler iyi huylu (benign) olanlar ve kötü huylu (malign) olanlar olmak üzere 2 ana gruba ayrılmaktadır. ▪ Tümör yine etkilemiş olduğu doku grubu baz alınırsa; kemik, bağ ve kas doku hücrelerinden kaynaklanan sarkoma (%2); epitel doku hücrelerinden kaynaklanan karsinoma (%90) ve kan dokusundan kaynaklanan lösemi (%8) olmak üzere 3 gruba ayrılmaktadır. ▪ Sadece yarım santimlik bir tümör kitlesi 500 milyar tümörlü hücre barındırmaktadır. Bu hücreler besin ihtiyaçları için kan ve lenf yoluyla diğer dokulara yayılmaya başlarlar. ▪ Yapısal ve işlevsel olarak anormal bir doku kitlesi oluşmaya başlar. Hastalığın sonraki evrelerinde metastaz yoluyla tüm vücudu sarabilir. Normal olarak vücudumuzdaki birçok hücrenin serbest dolaşım hakkı bulunmamaktadır, doğdukları yerde yaşayıp ölmektedirler. ▪ Kanserli hücrelerin ölümcülleri ise ileri aşamalarda vücut içinde dolaşmaya başlarlar. Bu durum ise kanser tedavisinde önemli bir engeldir. ▪ Genelde bu tür dolaşan kanserli hücreler, T hücreleri tarafından yakalanıp etkisiz hale getirilirler. Buna rağmen bazı kanserli hücreler bu engelden de kurtularak çoğalmayı ve yayılmayı başarırlar. ▪ Buna rağmen bazı kanserli hücreler bu engelden de kurtularak çoğalmayı ve yayılmayı başarırlar. Her tümör, hücresel DNA molekülündeki bir ya da daha fazla mutasyon sonucu ortaya çıkmaktadır. ▪ Kanserli hasta gruplarının % 20’lik bölümünde kişinin doğumundan önce, ilgili kansere sebep olan mutasyon zigot ve ondan oluşan hücrelerde bulunmaktadır. ▪ Buna karşılık hastaların büyük çoğunluğundaki kusur, doğumdan sonraki dönemlerde sınırlı sayıdaki somatik hücrelerde açığa çıkmaktadır. ▪ Yapılan kanser istatistikleri göstermektedir ki, kanser her 3 erişkinden birini çeşitli düzeylerde etkilemekte, tüm ölümlerin ise % 20 kadarına sahip olmaktadır. ▪ Bunun yanında ülkelerin tedavi giderlerinin % 10’u kanser için harcanmaktadır ve kanser vakaları ise her geçen sene giderek artmaktadır. ▪ Kanserleşen hücreler kalıtsal olarak yavru hücrelere aktaracağı birtakım yeni özellikler kazanmaktadırlar. ▪ Kanserli hücrelerin genel özellikleri şunlardır: Kanserli hücreler bölünme kontrolünü kaybetmişlerdir. Gereksiz çoğalmayı önleyen inhibisyon mekanizması bozulmuştur. Kanserleşen hücre, dokuya özgü olan yapısal özelliğini ve morfolojik yapısını kaybetmiştir. Normal hücrelere göre daha küçük, ama nükleusları daha büyüktür. Kanserleşmiş bir dokuda bölünen hücrelerde normal farklılaşma gerçekleşmez. Kanserleşen hücrelerin arasında dokuya özgü kontakt inhibisyon oluşmaz. Kanserleşmiş hücrelerin metabolizması değişmiştir. Şeker alımı artmış ve anaerobik solunum düzeyi yükselmiştir. Kanserleşmiş hücrelerde normal dokuya özgü proteinlerin bir kısmı sentezlenmediğinden dolayı, bu hücreler normal fonksiyonlarını sürdüremezler. Kanserleşen hücrelerin enzimlerinde miktar ve fonksiyon açısından değişimler oluşur. Kanserleşen hücrelerin antijenik özellikleri değişime uğramıştır. Kanserli hücrelerde apoptozis (programlanmış hücre ölümü) mekanizması engellenmiştir. Kanserli hücrelerde telomeraz enzimi sürekli aktif olarak telomerleri onardığından dolayı, hücre ölmeksizin bölünmesini devam ettirir. ▪ Kanser sürecinde rol oynayan üç tip gen bulunmaktadır. 1. Tümör baskılayıcı genler (anti-onkogenler) 2. Proto-onkogenler (hücre büyümesini sağlayan genler) 3. Onkogenler (proto-onkogenlerin kanser etmeni genlere dönüşmesi) Tümör Baskılayıcı Genler (Anti-onkogenler): ▪ Tümör baskılayıcı genler ilk olarak, 1986’da Alfred Knudson tarafından retinoblastom üzerindeki çalışmalar sonucunda keşfedilmiştir. ▪ Kalıtsal veya kalıtsal olmayan birçok kanser türünde, kromozomlar üzerinde bazı gen lokuslarının ürünü olan proteinler anti-onkogen olarak görev yapmaktadırlar. ▪ Tümör baskılayıcı olan bu genlerin mutasyona uğraması sonucunda onkogenler oluşmaktadır. ▪ Bilinen en iyi tümör baskılayıcı gen 17. kromozomun p kolu üzerindeki 11. ekzonunda bulunan p53 genidir. ▪ Bu genden sentezlenen proteinin normal formu, hücre döngüsünü düzenleyen bir transkripsiyon faktörüdür. ▪ Eğer p53 geninde bir mutasyon oluşacak olursa, G1 hazırlık fazı tamamlanmadan S fazına geçiş olmaktadır. ▪ Özellikle sigaradaki benzopiren ve kuruyemişlerdeki aflatoksin maddesi p53 mutasyonuna sebep olmaktadır. ▪ Yine başka bazı genlerin onkogen haline gelmesi ve viral ürünler de p53’ün çalışmasını engellemektedir. ▪ Tüm kanserlerin % 15’i viral kökenlidir. p53 geninin önemli 2 fonksiyonu bulunmaktadır. 1. Mutasyon gerçekleşmesi durumunda hücre döngüsünü durdurmak suretiyle, DNA onarımına imkan sağlamak, 2. Gereken durumlarda apoptozise öncülük yapmak. ▪ Günümüzde kanserli hastaların % 60’ında p53 proteininin normal işlevini yapamadığı görülmüştür. ▪ p53’ün özellikle meme kanseri, beyin, akciğer ve bağırsak kanserlerinde inaktive olduğu gözlenmiştir. Onkogenler: ▪ Çeşitli tümör olgularında yapılan incelemeler sonucu, hücre kromozomlarında lokalize olmuş kanser genleri tespit edilmiştir. ▪ Onkogen olarak adlandırılan bu genler, kanser hücrelerindeki kontrolsüz çoğalmayı başlatan faktörlerdir. ▪ Onkogenlerin büyük bir bölümü; hücre büyümesi, çoğalması ve farklılaşmasının kontrolü ile ilişkili olan proto-onkogenler adlı normal genlerin mutasyona uğramış (aktive edilmiş) formlarıdır. ▪ Dolayısıyla, kanser oluşumu onkogen ürününün miktar olarak artışının ya da yapısal değişikliğe uğramasının bir sonucudur. ▪ Artmış onkogen ürünü proteinler ise birçok moleküler mekanizma ile hücre üzerinde çeşitli etkiler oluşturmaktadır. Kanser Genlerinin Aktivasyonunda Rol Oynayan Çevresel Etmenler: 1. Kimyasal mutajenler 2. Fiziksel etkenler (radyasyon ve ultraviyole ışınları) 3. Enfeksiyonlar (virüsler, bakteriler ve helmintler) 4. Alınan gıdalar 5. Sigara (kanserlerin %50-60’ına sebep olmakta) 6. Yaşlanmış hücrelerde biriken toksik maddeler 7. Çevre kirliliği 8. Isınma ve enerji amacıyla kullanılan yakıtların dumanları ve çeşitli endüstriyel atık maddeler ▪ Günümüzde insanoğlunun hizmetine sunulmuş olan 2-3 milyon civarında kimyasal madde bulunmakta olup, bunların çok azının mutajenik ve kanserojenik etkileri incelenmiştir. ▪ Kimyasal madde gruplarından kanser oluşturması kuvvetle muhtemel olanlar arasında; nitrozaminler, yangın söndürücü karbon tetraklorit, naylon yapımında kullanılan akrilonitril, arsenik, kadmiyum, nikel, kurşun, titanyum, kobalt ve krom yer almaktadır. ▪ Yine bir mantar türü olan Aspergillus ile enfekte olan fındık/fıstık gibi besinlerde oluşan aflatoksinler DNA mutasyonu ile karaciğerde kansere sebep olmaktadır. ▪ Besin zinciri ile insanlara ulaşan pestisitler, çoğu gıda katkı maddeleri, gıda boyalarının kanserojen oldukları bilinmektedir. ▪ Güneşten gelen UV ışınlarına maruz kalan kişilerde deri kanseri görülmektedir. Yine çeşitli radyasyonlar ve ışınlar da özellikle deri, kemik iliği ve tiroid kanserlerine yol açabilmektedir. ▪ Tüm kanserli ölümlerin yaklaşık %18’ini enfeksiyonlar teşkil eder. Bunların % 13’ü virüs, %5’i bakteri ve % 0.1’i ise helmintler tarafından ortaya çıkmaktadır. ▪ Sigarada özellikle benzopiren maddesi akciğer, üst solunum yolları, özofagus, pankreas, mide, karaciğer, bağırsak ve böbreklerde kansere yol açmaktadır. ▪ Dünya Sağlık Örgütü (WHO) verilerine göre dünyada 15 yaş üzeri nüfusun yaklaşık % 40’ı sigara kullanmaktadır. ▪ Diğer taraftan alkol ağız, gırtlak ve yemek borusu kanserine sebep olabilmektedir. Yaygın Kanser Türleri: 1. Akciğer kanseri: Kanserler içinde % 25 oranıyla en sık görülen kanser çeşididir. ▪ Büyük oranda sigara içenlerde görülür. ▪ Erken tanı için akciğer filmi çekilmelidir. ▪ Erken dönemde fark edilirse cerrahi yöntemler, kemoterapi ve radyoterapi ile tedavi mümkündür. ▪ Fakat ileri evrede tespit edilirse genelde tedaviler başarılı sonuçlar vermemektedir. 2. Meme kanseri: ▪ Kadınlarda en sık görülen kanser çeşididir, çok az oranda da olsa erkeklerde de görülebilir. ▪ Doğum yapmamış kadınlarda ve 40 yaş üzerindeki kadınlarda daha sık görülmektedir. ▪ 65 yaş üzerindeki kadınların neredeyse yarısında meme kanseri görülmektedir. ▪ Yine doğum yaptığı halde bebeğini emzirmeyenlerde, alkol-sigara kullanan kadınlarda, fazla kiloya sahip olanlarda, fazla hayvansal yağ tüketenlerde ve deodorant kullanımında meme kanseri riskinin artacağı ifade edilmiştir. ▪ Son yıllarda geliştirilen tedavi yöntemleri ve yeni ilaçlar sayesinde tedavi gören hastalarda % 70 oranında iyileşme görülmektedir. 3. Prostat kanseri: ▪ Erkeklerde akciğer kanserinden sonra en sık görülen kanser çeşididir. ▪ 50 yaş üzeri erkeklerde görülme sıklığı artmaktadır. ▪ İdrar yapmada zorluk, kanamalı idrar, sırt/bel ağrıları en önemli belirtileridir. ▪ PSA testi ile teşhis edilebilmektedir. ▪ Tedavi gören hastaların %80’inde iyileşme görülmektedir. 4. Kolon kanseri: ▪ Erkek ve kadınlarda görülme sıklığı bakımından 3. sırada yer almakta olup, vakaların % 25’i kalıtsaldır. ▪ Genelde 45 yaş üstünde görülmekte olup, hastalık kendisini kanlı dışkı ile belli eder. ▪ Cerrahi operasyonla tedavisi mümkün olup, hastaların beslenme şekilleri önemlidir. 5. Karaciğer Kanseri: ▪ Daha çok karaciğerin epitel hücrelerinde ortaya çıkmaktadır. ▪ Hepatit B/C virüsleri, alkol tüketimi, aflatoksin ve az da olsa kalıtsal faktörlerle ortaya çıkar. ▪ Tedavi oranı düşük olup, 2 cm’yi geçmeyen tümörler cerrahi operasyonla alınabilir. ▪ Kemoterapide henüz önemli bir başarı sağlanamamıştır. ▪ Karaciğer naklinde başarı oranı % 20’dir. Türkiye’nin Kanser Haritası Kanser Tedavisi ve Yeni Gelişmeler: ▪ Günümüz imkanları ile kanserli vakaların % 60’ı tedavi edilebilmektedir. ▪ Bu oran ortalama olup, kanser çeşidine ve tedavi aşamalarına göre farklılık göstermektedir. ▪ Örneğin deri kanserine karşı tedavi ile iyileşme oranı oldukça yüksek iken, pankreas kanserine karşı bu oran ancak % 5, akciğer kanserinde %15, böbrek kanserlerinde %50 civarındadır. ▪ Tedavilerde en önemli husus, erken tanı ve tedaviye düzenli olarak devam etmektir. Kanser tedavilerde uygulanan metotlar şunlardır: ▪ Cerrahi yöntemler ▪ Kemoterapi ▪ Radyoterapi ▪ Antiviral kimyasallar ▪ Damar yapımını önleyen ilaçlar ▪ Kanserli hücreyi normal hücreye dönüştüren ilaçlar ▪ Bağışıklık sistemiyle ilgili tedaviler ▪ Kanser aşıları ▪ Kemik iliği transplantasyonu ▪ Gen tedavisi SONUÇ: ▪ İlerleyen yıllarda kanser tedavisinde çok daha etkili, hedeflenmiş, daha kontrollü, sağlıklı hücreler için zararsız, maliyeti daha düşük tedaviler hedeflenmektedir. ▪ Özellikle nanoteknolojik yöntemlerin kullanılması büyük bir potansiyel taşımaktadır. Kansere yakalanmamak için öneriler: 1. Güneş ışığına uzun süre maruz kalmamak gerekir. 2. Alkolden uzak durulmalıdır. 3. Sigara kullanımını azaltmak gerekir, sigara içilen ortamlardan uzak durulmalıdır. 4. Kanserojen kimyasallara maruz kalınmamalıdır. 5. Günlük olarak optimal düzeylerde sebze ve meyve alınmalıdır. 6. Yeterli miktarda süt ve yoğurt tüketimi 7. Vücutta oluşan ve kansere sebebiyet veren serbest radikallere karşı glutatyon, E vitamini, C vitamini, karetonoidler gibi antioksidanlar yeterli düzeylerde alınmalıdır. 8. Turşunun aşırı tüketiminden kaçınılmalı 9. Aşırı tuz tüketiminden kaçınılmalı 10. Fazla kilo alımından uzak durulmalı, spor-egzersizlere devam edilmeli 11. İçecekler çok sıcak tüketilmemelidir. 12. Kızartılma/pişirilme sırasında yanmış olan ekmek ve et kısımları tüketilmemelidir. 13. Doymuş hayvansal yağlar yerine, doymamış bitkisel yağlar tercih edilmelidir 14. Fazla miktarda gıda katkı maddeleri ve gıda boyaları içeren besinlerden uzak durulmalıdır. 15. Küflenmiş besin maddelerinden kaçınmak gerekir. 16. Gereksiz yere ilaç alınmamalı, belirtilen dozlar aşılmamalıdır. 17. Kalıtsal kanser riski taşıyan ve risk grubundaki bireylerin düzenli aralıklarla test ve kontrollerden geçmesi gerekir. 18. Sonuncusu ve en önemlisi stresten uzak durulmalıdır. KÖK HÜCRELER ❑Kök hücreler vücudumuzda bütün doku ve organları oluşturan ana hücrelerdir. Uygun çevreye yerleşme Çoğalma Çok sayıda farklılaşmış yeni hücreler oluşturma Kendini yenileme ve sürdürme Bir hasar oluşumunda yeni bir doku oluşturabilme Doku onarımını sağlama ❑Henüz farklılaşmamış olan bu hücreler sınırsız bölünebilme ve kendini yenileme, organ ve dokulara dönüşebilme yeteneğine sahiptir. KÖK HÜCREYİ DİĞER HÜCRELERDEN AYIRAN ÖZELLİKLERİ TOTİPOTENT KÖK HÜCRELER ❑Erkeğin spermi ile kadının yumurtası birleştiğinde oluşan hücre (zigot) tek başına tüm organizmayı meydana getirebilecek genetik bilgiye ve güce sahiptir. ❑Bu hücrelere her şeyi yapabilen anlamına gelen totipotent hücre denir. ❑Döllenmeden sonraki ilk 4 gün içinde oluşan hücrelerin her biri totipotent hücredir ve her bir hücre ayrı bir organizmayı oluşturabilecek güce sahiptir. ❑Eğer anne karnında ilk 4 gün içerisinde herhangi bir nedenle bu hücreler birbirinden ayrılırsa, ayrılan her hücre kendi başına büyüyerek ayrı bir insan meydana getirir. ❑Genetik şifreleri aynı olan bu kişilere ‘tek yumurta ikizi’ denmektedir. PLURİPOTENT KÖK HÜCRELER ❑Döllenmeden sonraki 5. günden itibaren meydana gelen hücreler blastosist denilen küresel bir şekil alır. ❑Bu kürenin içindeki hücreler vücuttaki tüm hücrelere dönüşebilecek potansiyele sahiptirler. ❑Fakat, artık tek başlarına tüm organizmayı oluşturacak güce sahip değillerdir. ❑İşte bu tür hücrelere pluripotent hücre denir. MULTİPOTENT KÖK HÜCRELER ❑Anne karnındaki organizmanın sonraki gelişim aşamalarında hücreler biraz daha özel görevlere sahip olurlar ve erişkin kök hücrelerine dönüşürler. ❑Kan kök hücreleri, kemik iliğinde bulunur. ▪ Beyaz kan hücrelerine ▪ Kırmızı kan hücrelerine ▪ Trombositlere dönüşebilir. ❑Yine, deri kök hücreleri, deriyi oluşturan değişik deri hücrelerine dönüşebilirler. EMBRİYONİK KÖK HÜCRELER ❑Blastosist adı verilen hücre kümesinden alınan hücrelerin her birine embriyonel kök hücre denir. ❑Embriyonel kök hücreler, kültürlerde çoğaltılarak bilimsel araştırmalarda kullanılmaktadır. ❑Embriyonel kök hücreler genellikle tüp bebek ünitelerinden elde edilir. ❑Tüp bebek yönteminde başarı oranını artırmak için birden fazla yumurta hücresi dış ortamda sperm ile dölleniyor. Bu hücreler tüp bebek ünitelerindeki derin dondurucular içinde saklanır. ❑Eğer biriyle gebelik oluşmazsa diğer hücre kümesi rahme yerleştiriliyor. ❑Ancak gebelik olursa ve aile başka çocuk istemiyorsa depolanmış olan hücreler, yani embriyolar ailenin izni alınmak koşuluyla deneysel çalışmalarda kullanılabilmektedir. ERİŞKİN KÖK HÜCRELER ❑Farklılaşmış dokularda bulunan ancak henüz farklılaşmamış hücrelerdir. ❑Her yaştaki insanlarda bulunmaktadır. ❑İhtiyaç duyulduğunda bulundukları dokudaki değişik hücre türlerine dönüşebilirler. ❑Erişkin kök hücreler, organizma yaşadığı süre boyunca kendi kopyalarını üreterek çoğalıyorlar. ❑Bu hücreler bulundukları dokulardaki eskiyen, hastalanan veya ölen hücrelerin yerine yenilerini üreten yedek parça kaynakları olarak görev yapıyorlar. ❑Erişkin kök hücrelerinden tüm hücreler elde edilemiyor. ❑Ayrıca erişkin kök hücrelerinin kültür ortamında yetiştirilmesi embriyonel kök hücrelerinin yetiştirilmesinden oldukça zordur. ❑Çünkü erişkin kök hücrelerinin büyümeleri ve çoğalmaları daha uzun zaman gerektirmektedir. FETÜS KÖK HÜCRELERİ ❑Düşük yapan kadınlardan elde edilen ve sınırsız sayıda bölünebilip, kendini yenileme özelliğine sahip olan kök hücre tipleridir. ❑Bu hücreler, pluripotent yapıda yani gerekli koşullar sağlandığında çeşitli hücre türlerine dönüşebilen kök hücrelerdir. ❑Fetüsten elde edilen kök hücreler gelişimin daha geç safhasında elde edildiği için çoğalma potansiyeli embriyonik kök hücreye göre daha azdır. KÖK HÜCRELERİN GENEL KULLANIM ALANLARI ❑Kalp-damar hastalıkları ❑Akciğer hastalıkları ❑Sinir sistemi hastalıkları ❑Kas-iskelet sistemi hastalıkları ❑Endokrin sistem hastalıkları ❑Bağışıklık sistemi hastalıkları ❑Biyomalzeme temelli çalışmalar ❑Kanser ❑Kalıtsal metabolik hastalıklar ▪ Canlı organizmalar yaşamlarını sürdürebilmek için, patojen mikroorganizmalara; örneğin virüs, bakteri, fungus ve protozoaya karşı kendilerini koruyucu bir sistem geliştirmişlerdir. ▪ Bu koruyucu sistem aynı zamanda, tümör gibi zararlı oluşumların temizlenmesinde de görev yapar. ▪ Yabancı bir maddeye (antijen) geliştirilen bu mekanizmaya immünolojik sistem veya bağışıklık adı verilir. ▪ İmmün sistem birincil ve ikincil lenfoid doku ve organlardan oluşmuştur. ▪ Kemik iliği ve timus primer lenfoid organlarken; dalak, lenf düğümleri ve bademcik gibi yapılar sekonder lenfoid dokulardır. ▪ Mikroorganizmaların vücuda girişi çeşitli biyokimyasal ve fiziksel engellerle önlenmektedir, sadece sınırlı yollarla girebilmektedirler. ▪ Bunlar arasında; göz, ağız, burun, genital organlar ve derideki yaralar sayılabilir. ▪ Lizozim içeren gözyaşı, tükürük, burun akıntısı ve idrar bu girişlerden bakteri girişini engeller. ▪ Lizozim, bakterilerin hücre duvarlarını parçalayan ve enfeksiyon riskini azaltan özel bir enzimdir. ▪ Yine deri keratin dış tabakasıyla vücuda mikroorganizma girişini engeller. ▪ Bütün bu engellere rağmen vücuda giren bir mikroorganizma, vücudun aktif koruyucu immün saldırısına uğrar. ▪ Bunlar ya fagositler tarafından yakalanıp parçalanırlar, ya da lenfositler tarafından etkisiz hale getirilirler. ▪ Bütün bunlara rağmen vücutta kalmayı başaranlar, organizmada hastalık yapabilirler. ▪ İmmün sistemin bozulması sonucunda immün yetmezlik oluşabilir. Örneğin, HIV virüsünün sebep olduğu AIDS hastalığında, etken virüs vücudun immün sistemini bozduğundan dolayı; kişi virüsten ziyade diğer enfeksiyonlardan ölmektedir. ▪ Eğer immün sistem gereğinden fazla aktifleşirse, o zaman da alerjiyle sonuçlanan hipersensitive reaksiyonları gelişir. ▪ Eğer immün sistem kendisine karşı reaksiyon gösterirse, bu durumda oto-immün hastalıklar oluşacaktır. ▪ Antijenler: İmmün sistemde yer alan B ve T hücreleri tarafından tanınarak immün reaksiyonlara sebep olan herhangi bir madde antijen olarak adlandırılır. ▪ Antijenler antikorlara (immünoglobülinlere) bağlandıklarında, immün sistemi daha çok antikor yapmak için uyarırlar. Antijenlerin antikora bağlanan kısmına epitop ya da antijenik determinant adı verilir. ▪ Antijenler genellikle protein ve glikoprotein yapısındadırlar. Kendileri antijen olmadığı halde diğer moleküllere bağlandığında antijenik özellik gösterebilen moleküllere ise hapten denir. ▪ İmmün cevap, aktivasyon ve efektör aşaması olmak üzere iki temel aşamadan oluşmaktadır. ▪ Aktivasyon aşamasında mikroorganizma veya yabancı maddeler kendilerini tanıyan lenfositleri aktive ederler. ▪ Efektör aşamada ise, aktifleşen lenfositler kendilerini aktive eden kaynağı etkisizleştirirler. ▪ Doğal ve uyarlanmış olmak üzere iki tip immünite vardır. ▪ Doğal immünite, vücuda mikroorganizma girişlerinin önlenmesi ve fagositoz gibi, genel bir savunma mekanizması oluşturur. ▪ Uyarlanmış immünite ise her mikroorganizma için özgüldür ve lenfositler aracılığıyla olur. Özgüllük lenfositlerin yüzey reseptörlerinin, mikroorganizmaların antijenlerine bağlanması yoluyla olmaktadır. ▪ Yine uyarlanmış immünitenin bir başka özelliği ise hafızasının olmasıdır. Hafıza hücreleri söz konusu antijene bağlanma özelliğini kaybetmeden uzun süre yaşayabilmektedir. Uyarlanmış (adaptif) immünite hücresel ve humoral olmak üzere iki tiptir. ▪ Hücresel immünitede T hücreleri görev yapar; sitotoksik (öldürücü) T lenfositler ve efektör T hücreleri olmak üzere iki çeşittir. ▪ Sitotoksik T olanlar infekte olmuş anormal hücrelerin ölmelerini sağlar. Efektör T hücreleri ise diğer hücreleri daha da aktive ederek, enfeksiyon bölgesine gelmelerini ve immün cevabın yoğunlaşmasını sağlar. ▪ Humoral immünitede ise serum ve lenf sıvıları içindeki aracı moleküllerle bağışıklık sağlanır. B hücrelerinin üretmiş olduğu antikolar görev yapar. İmmün Sistemin Hücreleri: ▪ İmmün cevap temel olarak lökositler tarafından oluşturulmaktadır. Lökositler kemik iliğindeki kök hücrelerin farklılaşması ile oluşmaktadırlar. ▪ Lökositler; fagositler, lenfositler ve yardımcı hücreler olmak üzere üç ana grupta toplanabilir. 1. Fagositler: Monositler, makrofajlar, nötrofiller ve eozinofillerdir. Patojenleri ve yabancı partikülleri fagosite ederek etkisizleştirirler. 2. Lenfositler: B ve T lenfositler olmak üzere olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Uyarlanmış özgül immünitede etkin rol oynarlar. ▪ B lenfositlerin asıl görevleri antikor olarak da bilinen immünoglobülinleri üretmektir. ▪ B hücreleri çoğalarak antikor üreten plazma hücrelerine dönüşürler, humoral bağışıklıkta rol oynarlar. Plazma hücreleri saniyede 2000 kadar antikor üretebilirler. Bir kısmı ise hafıza hücrelerine dönüşür. ▪ B hücreleri antikor üretmenin yanında, T hücrelerine antijen de sunabilirler. ▪ T lenfositlerin olgunlaşma/farklılaşma yeri timus olup, hücresel bağışıklıkta rol oynarlar. ▪ Görevleri bakımından yardımcı T hücreleri (TH) ve sitotoksik T hücreleri (TC) olmak üzere iki tiptir. ▪ TH hücreleri immün cevabın kuvvetlenmesine yardımcı olurlar. TC hücreleri ise patojenleri ve tümörlü hücreleri tanıyarak öldürürler. 3. Yardımcı hücreler: Bazofiller, mast hücreleri ve plateletlerdir. ▪ Bazofiller ve mast hücreleri alerjik hastalıklarda rol oynarlar. ▪ Plateletler ise kanın pıhtılaşmasında görev alırlar. İmmünitenin Çözünmüş Molekülleri: Çeşitli hücrelerden salgılanan çok sayıdaki molekül, immün sistemin regülasyonunda görev alırlar. ▪ Bunların başlıcaları kompleman, kemokin, sitokin, antikor ve bazı serum proteinleridir. Enfeksiyon sırasında bunların kandaki düzeyleri artmaktadır. ▪ Kompleman: Kompleman sistem 20 kadar farklı proteinden oluşur ve inflamasyon (doku zedelenmesiyle oluşan kırmızımsı şişlik) bölgesi kontrol altında tutulur. ▪ Kan damarları genişletilerek kan enflamasyon bölgesine çekilir, ▪ İmmün hücrelerin bölgeye akın etmesi sağlanır, ▪ Bakteriler lizasyona uğratılır, fagositoz kolaylaştırılır. ▪ Kemokinler: 90-130 aa’dan oluşan küçük polipeptit yapısındaki moleküllerdir, kan hücrelerini enfeksiyon bölgesine çekerek kemotaksiye neden olurlar. ▪ Sitokinler: İmmün cevabın oluşması sırasında ve sonrasında ilgili hücreler arasında haberleşmeyi sağlar. Lenfosit tarafından salgılanan sitokinlere lenfokin adı verilir. Lenfokin çeşitleri şunlardır: İnterferon (IFN), özellikle virüslerin yayılmasını engelleyen sitokinlerdir. Yine henüz infekte olmamış hücrelerin enfeksiyona dirençli hale gelmesini de sağlar. İnterlökin (IL), T hücreleri tarafından salgılanırlar. Kendilerine özgü reseptörleri taşıyan belli başlı hücrelere bağlanarak onları aktifleştirir. İmmünoglobülinler (Ig): Kan santrifüj edildiğinde, sıvı plazma kısmı ve hücrelerden oluşan iki ayrı fraksiyona ayrılmaktadır. Plazma adlı sıvı kısmın içinde serbest haldeki çeşitli mikro/nano moleküller bulunmaktadır. Hücre fraksiyonunda ise eritrositler, lökositler ve plateletler yer almaktadır. ▪ Plazma kısmı çökelmeye bırakıldığında üstte kalan ve serum olarak adlandırılan sarı kısmın % 20 kadarını immünoglobülinler (antikorlar) oluşturmaktadır. ▪ Tek bir B hücresinin membran yüzeyinde yaklaşık olarak 80.000 kadar antikor molekülü sentezlenmektedir. Antikorlar, antijenlere özgül olarak bağlanarak onları etkisiz hale getirmektedir. ▪ IgG kan serumunda oranı en fazla olan antikordur. Salgılarda bulunan temel immünoglobülin molekülü ise IgA’dır. İmmünoglobülinler (Ig) geniş bir protein ailesini oluştururlar. ▪ Bütün immünoglobülinler glikoprotein yapısındadır. ▪ Her bir molekül iki ağır zincir ve iki hafif zincirden oluşmaktadır. Bu dört molekül disülfit (-S-S-) bağlarıyla birbirlerine bağlanarak işlevsel bir adet, Y harfi şeklindeki tetramerik immünoglobülin molekülünü oluşturur. ▪ Y harfinin iki kolundan her biri ayrı bir antijene bağlanır, tabanı ise lökositler üzerindeki Ig reseptörüne ya da kandaki kompleman moleküllerine bağlanır. ▪ Kollarına Fab (antijen bağlanma fragmenti), tabanına ise Fc (hücreye bağlanma fragmenti) adı verilir. ▪ Antijene bağlanan kısım büyük oranda farklılık gösterdiğinden, değişken (V) domain olarak adlandırılır. ▪ Geriye kalan kısım ise sabit (C) domainler olarak adlandırılır. Her bir hafif (L) zincir iki adet (V ve C) domainden oluşurken, her bir (H) zinciri ise dört adet (VH, CH1, CH2 ve CH3) domainden oluşur. ▪ Gerek ağır zincirlerin gerekse hafif zincirlerin antijenlere bağlanan uçları NH2 ile sonlandıklarından, bu uçlara amino-terminal uçlar denir. Tabandaki diğer uçlar ise COOH ile sonlandığından karboksi-terminal uçlar adı verilir. ▪ Karbonhidratlar ise ağır zincire bağlanırlar, böylece glikoprotein molekülü oluşur. ▪ H zincirleri immünoglobülin sınıflarını belirlemektedir. ▪ İmmünoglobülin G (IgG), M (IgM), D (IgD), A (IgA) ve E (IgE) olmak üzere 5 tip immünoglobülin sınıfı olmaktadır. ▪ Antijen Reseptörleri: Antijenlerin tanınması ilgili hücreler üzerindeki antijen reseptörleri aracılığıyla gerçekleşir. Üç tip antijen reseptörü bulunmakta olup, bunlar; 1. BCR (B hücre reseptörleri), 2. IgR (immünoglobülin reseptörleri) ve 3. TCR’ (T hücre reseptörleri)’dir. ▪ B hücre reseptörleri (BCR), sadece B lenfositler üzerinde bulunan protein kompleksidir. Ag- Ig kompleksi BCR’ye bağlandığında, B hücrelerinin bol miktarda antikor üretecek olan plazma hücrelerine dönüşmesini sağlar. Birkaç gün içinde çok sayıda aynı tipteki plazma hücresi oluşur. Bu olaya klonal seleksiyon adı verilir. ▪ İmmünoglobülin reseptörleri (IgR), değişik hücreler üzerinde bulunurlar ve her bir Ig sınıfı için özeldirler. Ag-Ig kompleksi IgR reseptörüne bağlanarak onu taşıyan hücreyi aktive eder. ▪ T hücre reseptörleri (TCR) T lenfositlerin zarında bulunan iki alfa (α) ve iki beta (β) zincirlerinden oluşan tetramerik bir yapı olup, her zaman CD3 denilen bir molekül grubuyla kompleks oluşturur. Antikor Moleküllerinin Günümüzdeki Yaygın Kullanım Alanları: 1. Antijenik özelliğe sahip bir protein molekülünün veya hücrenin, antikor yardımıyla; immünofloresans ışık, immüno-elektron mikroskobu veya blotlama yöntemiyle belirlenmesi, 2. SDS-Poliakrilamid Jel Elektroforezinde hareket ettirilen farklı proteinlerden herhangi birinin diğerlerinden ayırt edilmesi (western blotlama tekniği), 3. Biyolojik örneklerde bulunan organik moleküller arasından belli bir molekülün miktar bakımından belirlenmesi (ELISA), 4. Antijenik özellikte olan bir proteinin diğer moleküllerden izolasyonu ve saflaştırılması (immünoaffinite kromatografisi), 5. Tedavi amacıyla tehlikeli enfeksiyon ajanlarının insana bulaşma ihtimalinden hemen önce ya da hemen sonra insana enjeksiyonu, 6. Araştırma amacıyla kandan çeşitli hücrelerin saflaştırılması veya miktarının tespiti amacıyla kullanılması (FACS tekniği). AŞILAMA ❑Spesifik immun yanıt oluşturmak amacıyla bir hayvana-insana kontrollü olarak uygun doz ve yolla immunojen verilmesine aşılama denir. ❑Aşılama aktif immünizasyonla immun sistem cevabını düzenlemek amacıyla antijenleri vücuda verme yöntemidir. ❑Aşı, bir hastalığa karşı spesifik koruma sağlamak amacıyla hazırlanmış immuno- biyolojik materyaldir. ❑Aşı antijeniktir, ancak patojenik değildir. ❑Aşılamada amaç hastalıkları, oluşmadan önce önlemektir. ❑Dünya’da kullanılan ilk aşı çiçek aşısıdır. (1796-Edward Jenner) ❑Dünyadaki ikinci aşı kuduz aşısıdır. (1885- Louis Pasteur) Başarılı bir aşının Aşı tipleri: Aşı uygulama yolları: özellikleri: ❑ Canlı aşılar ❑ Attenüe canlı aşılar ▪ İntramusküler (İM) ▪ Etkinlik ❑ İnaktive aşılar ▪ İntravenöz (İV) ▪ Stabilite ❑ Toksoid aşılar ▪ Deriyi çizmek ❑ Polisakkarid ve polipeptit ▪ İntradermal ▪ Ucuzluk (hücresel fraksiyon) ▪ Subkutan ▪ Güvenlilik aşıları ▪ Buruna damlatmak/püskürtmek ▪ Erişilebilirlik ❑ Biyoteknolojik aşılar ▪ Ağızdan vermek 13. SİTOGENETİK DR. ÖĞR. ÜYESİ İLYAS ÖZÇİÇEK, Ph.D. İSTANBUL MEDİPOL ÜNİVERSİTESİ, 2024 ECZACILIK FAKÜLTESİ (TÜRKÇE) DERSİNE AİTTİR. ▪ Hücre çekirdeğindeki genleri taşıyan kromozomların yapı ve fonksiyonlarını inceleyen bilim dalına sitogenetik adı verilmektedir. ▪ İnsanda yapısal ve fonksiyonel bozukluklara yol açan kromozom düzensizliklerini, bunların oluşum mekanizmalarını ve yol açtıkları hastalıkları inceleyen sitogenetik alanına ise tıbbi sitogenetik denir. ▪ İnsan kromozomları ilk olarak 1857’de Virchow tarafından görülmüş, 1888’de ise Waldeyer tarafından ilk olarak kromozom sözcüğü kullanılmıştır. ▪ 1917 yılında Wieman, X ve Y kromozomlarını tanımlamıştır. İlk defa 1956’da, Tjio ve Levan tarafından, fetal akciğer dokusundan yapılan fibroblast kültüründe, insan kromozom sayısının 46 olduğu gösterilmiştir. ▪ Bu kromozomlardan cinsiyetin belirlenmesiyle ilişkili olan X ve Y kromozomlarına gonozomlar, geriye kalan 44 kromozoma ise otozomlar adı verilmektedir. ▪ İnsan kromozom sayısı bulunduktan sonra, bazı kalıtsal hastalıkların kromozomlardaki sayısal ve yapısal düzensizliklerden kaynaklandığı bulunmuştur. ▪ 100’den fazla tanınabilir genetik sendroma yol açan spesifik kromozom bozukluğu vardır. Bu genetik sendromların yarısının sebebi doğumsal kusurlardan kaynaklı olup, geriye kalan yarısının sebebi hala araştırma aşamasındadır. ▪ Doğumsal kusurların % 30-40 kadarı genetik kaynaklı olup, % 5-10 kadarı ise çevresel kaynaklıdır. Kromozom kusuru bulunan gebeliklerin büyük çoğunluğu (%60) gebeliğin daha 13. haftasında düşükle sonuçlanmaktadır. ▪ Tıbbi genetikte kromozom analizleri önemli bir tanı işlemi halini almıştır. İnsan Kromozomlarının Yapısı ve Morfolojisi: Kromozom kelimesinin anlamı renkli cisimdir. ▪ DNA’nın çeşitli histon proteinlerine sarılarak oluşturduğu yoğun yapılardır. İnterfaz evresinde kromozomlar çözülmüş kromatin iplik yumağı halindedirler. ▪ Hücre bölünme evresine geçtiğinde ise kromatin iplikler spiral biçimde kıvrılarak kısalıp-kalınlaşır. Sonuç itibariyle yoğun bir görünüm kazanarak kromozom halini alır. ▪ Kromozom genetik materyali hücre bölünmesi sırasında yavru hücrelere eşit olarak dağıtıp aktaran gen taşıyıcı araçlardır. ▪ Vücudumuzdaki hücrelerde (somatik hücreler) 23’ü anneden, 23’ü babadan gelmek üzere; 2 haploit (n) takımın zigotta birlemesi sonucunda, diploit (2n = 46) kromozom seti bulunmaktadır. ▪ 22 çift kromozom her iki cinste aynı olup otozomaldir. Bir çift kromozom ise gonozomal olup dişide XX, erkekte ise XY şeklindedir. ▪ Kromozom şeklinde paketlenmenin en yoğun olduğu evre metafaz olup, her bir kromozom burada 2 kardeş kromatitden oluşmaktadır. ▪ İnsanda çekirdekteki DNA’nın uzunluğu yaklaşık 2 metredir. kromozom haline geldiğinde ise DNA’nın başlangıçtaki boyu 10.000 kat kısalmaktadır. ▪ Kromozom sayıları canlı organizmalarda türler arasında büyük farklılıklar göstermektedir. Fakat aynı tür için sabittir. ▪ Kromozom sayısı canlı türünün gelişmişlik düzeyiyle orantılı değildir. Örneğin insanda ve moli balığında 46, maymunda 48, tavuk ve köpekte 78, eğrelti otunda 500’dür. ▪ Fakat genomun büyüklüğü ile organizmanın gelişmişlik düzeyi birbiri ile yakın ilişkilidir. ▪ Kromozomların büyüklükleri türler arasında farklılık göstermekte olup, 1-30 mikron aralığındadır. İnsan kromozomlarının boyu ise 2-15 mikron aralığındadır. ▪ Mitoz bölünmenin metafaz evresinde ışık mikroskobundaki 100’lük objektiften kromozomlar incelendiğinde çeşitli morfolojik özellikler taşıdıkları gözlenmiştir. ▪ Sentromer, kromozomun en soluk boya alan kesimi olup, dar bir yerdir. Kromozom üzerindeki yerleşimi kromozomun şeklini belirlemektedir. ▪ Danver sınıflandırma sistemine göre ayrılan bu kromozom şekilleri; metasentrik, submetasentrik, akrosentrik ve telosentrik olmak üzere 4 çeşittir. 1- Metasentrik kromozomlarda, sentromer ortada ve iki kolu birbirine eşittir. 2- Submetasentrik kromozomlarda, sentromer merkezden biraz uzak ve kollar birbirine eşit değildir. 3- Akrosentrik kromozomlarda, sentromer kromozomun bir ucuna çok yakındır. 4- Telosentrik kromozomlarda ise sentromer en uçta olup normal insanda görülmezler. ▪ Sentromer yapısı her bir kromozomda bir tane olup, hücre bölünmesi sırasında kromozomların iğ ipliklerine tutunmasını sağlamaktadır. Sentromer bölgelerinde sabit ve değişmez heterokromatin yapı bulunmaktadır. ▪ Mikroskop görüntülerinde her biri bir kardeş kromatit üzerinde olmak üzere 2 kinetekor içerdiği görülmektedir. Kinetekorlar DNA ve proteinlerden oluşmaktadır ve mikrotübüllere bağlanmaktadır. Kromozomların hareket ederek sonraki nesillere aktarılmasında oldukça önemlidirler. ▪ Sentromeri olmayan bir kromozom hücre bölünmesinde kaybolur ve aktarılamaz. ▪ Bazen ise çift sentromerli (disentrik) hatalı kromozomlar da görülebilir. Burada yeni oluşan yalancı sentromere neosentromer adı verilir. Bu tür durumlarda kardeş kromatit ayrılmasında çeşitli hatalar olmaktadır. ▪ İkincil darlık, sentromerden farklı özellikler taşıyan darlıklar olup, bazı somatik kromozomların hafif boyanan açık renkli, küçük-kabarık kısımlarıdır. ▪ Sadece belli kromozomlarda bulunmaktadır (1, 9, 16 ve Y). Genellikle kromozomların uzun kollarında olup, farklı uzunluktadırlar. ▪ İkincil darlıklar mitozun sonlarında çekirdekciğin yeniden oluşmasına katılmaktadırlar. Onun için bu kesimlere “nükleolar organize edici bölge NOR” adı verilmektedir. ▪ Uydu (satellit), bazı kromozomların kollarına ince bir sapla bağlanan yuvarlak kromatin materyaldir. ▪ Akrosentrik kromozomlarda görülmekte olup, kısa kola bağlıdır. ▪ İnterfaz evresinde satellitler birbirlerine çok yaklaşarak çekirdekçik (nükleolus) yapısını oluştururlar. ▪ Kromomer, kromozomlada ışık mikroskobu altında görülen, yoğunlaşmış enine bantlar şeklinde göze çarpan yapılardır. ▪ Her hücre tipi için yer ve büyüklük bakımından sabit ve karakteristik bir yapısı vardır. ▪ Her kromozom için de evrelere bağlı olarak belli bir yerde, sayıda ve kalınlıktadır. ▪ Kromatin iplik, interfaz evresindeki genetik materyalin yumak halindeki şekli olup DNA ve proteinlerden oluşmaktadır. Heterokromatin ve ökromatin olmak üzere 2 tiptir. ▪ Bölünme aşamasında yoğunlaşsa da, interfaz evresinde gevşek çözülmüş şekilde görünen; nükleik asit bakımından zengin ve genetik yönden aktif kromatin bölgelerine ise ökromatin adı verilir. ▪ Hücre döngüsü boyunca çözülmeden kalan koyu boyanan kısımlar heterokromatin kısımlardır. Heterokromatin bölgeler ya hiç gen içermezler ya da inaktif genler taşırlar. ▪ Yapısal ve değişken heterokromatin olmak üzere ikiye ayrılırlar. ▪ Daha önce de anlatıldığı üzere kadınlarda X kromozomlarından bir tanesi dengeyi sağlamak adına inaktif durumdadır. ▪ Bu inaktivasyon olayı, baskılayıcı özellikteki heterokromatin ile paketlenme suretiyle olmaktadır. Böylece kromozomdaki gen ifadesi önlenmiş olur. ▪ X kromozomu inaktivasyonu ilk kez genetikçi Mary Lyon tarafından tanımlandığından, bu olaya liyonizasyon da denilmektedir. ▪ İnaktive edilmiş X kromozomu interfaz evresindeki hücre çekirdeğinde Barr cisimciği olarak adlandırılan heterokromatin şeklinde görülür. Kromozomların Adlandırma Sistemi: Kromozom düzensizliklerinin uluslararası düzeyde adlandırmasını standardize edebilmek amacıyla; çeşitli ülkelerde 1960’lı ve 1970’li yıllarda bir dizi toplantı gerçekleştirilmiş ve Danver sistemi geliştirilmiştir. ▪ Bu ortak adlandırmaya göre; tüm bilgiler bir formülde toplanmakta, önce toplam kromozom sayısı yazılmakta, eşey kromozom yapısı ve daha sonra ise kromozom bozukluğu belirtilmektedir. ▪ Kromozom tanısında 5 adet kriter belirlenmiştir: 1- Kromozomun total uzunluğu 2- Ayrı ayrı kol uzunlukları 3- Sentromerin pozisyonu 4- İkincil (sekonder) darlığın varlığı/yokluğu 5- Kromozomların bant özellikleri ▪ Bu özellikler dikkate alındığında, kromozomlar A’dan G’ye kadar 7 gruba ayrılmaktadır. ▪ Cinsiyet kromozomları hariç tutulacak olursa, geriye kalan 22 çift kromozom büyükten küçüğe doğru numaralandırılır. ▪ Kromozomların belli bir sisteme göre gruplandırılarak sıralanması işlemine karyotip adı verilmektedir. ▪ A grubu kromozomlar: 1, 2 ve 3 numaralı olan ve sentromeri ortada olan en büyük kromozomlardır. ▪ 1 ve 3. kromozomlar metasentrik, 2. kromozom ise submetasentrik özellik taşır. ▪ B grubu kromozomlar: Her ikisi de submetasentrik olan 4 ve 5 numaralı kromozomlardır. ▪ C grubu kromozomlar: Orta büyüklükteki 7 çift kromozom olup (6-12), her biri submetasentrik özellik taşımaktadır. Bunun yanında 9 numaralı kromozomda sekonder darlık göze çarpmaktadır. ▪ D grubu kromozomlar: Bu gruptakiler 13, 14 ve 15. kromozomlar olup akrosentriktirler. Her üç çifttin kısa kollarında satellit bulunmaktadır. ▪ E grubu kromozomlar: 16, 17 ve 18 numaralı kromozomlar bu grupta olup, kısa submetasentrik kromozomlardır. 16 numaralı kromozomda sekonder darlık bulunmaktadır. ▪ F grubu kromozomlar: Kelebeğe benzeyen 19 ve 20. kromozomlar olup, en küçük metasentrik gruptur. ▪ G grubu kromozomlar: 21 ve 22. kromozomlar olup, en küçük akrosentrik gruptur. ▪ Bir de bunların haricinde eşey kromozomları olan X ve Y kromozomları bulunmaktadır. Kromozom Elde Etme Yöntemleri: ▪ İnsan kromozomları ışık mikroskobu ile mitoz bölünmenin metafaz safhasında incelenmektedir. ▪ Bunun için hücrelerin ve dokuların in vitro koşullar altında kültür edilmesi gerekmektedir. ▪ Kromozom analizleri sayesinde, bantlar ortaya çıkmaktadır. ▪ Bu bantlar, genlerin yerlerinin belirlenmesine olanak sağlar, aynı zamanda sayısal ve yapısal değişiklikler de değerlendirilmiş olacaktır. ▪ En kolay hücre elde edilebilecek doku periferik kandır. ▪ Fitohemaglutinin gibi bir uyarıcı faktör varlığında kolayca süspanse kültür elde edilebilir. ▪ 48-78 saatlik kültür sonucunda lenfositler kullanılabilir. ▪ Hamilelik dönemi içerisinde kromozom bozukluklarını analiz etmek için ise amniyon sıvısı bir materyal olarak kullanılabilir. ▪ Gerek anne, gerekse fetüs açısından güvenilir ve risk oranı düşüktür. Özellikle riskli gebeliklerde, anormal doğum olasılıkları, gelişimsel bozukluklar, nöral tüp bozuklukları incelenebilir. ▪ Bunlara ilaveten fetal cinsiyet tayini, çeşitli enzimsel ve biyokimyasal testler, DNA analizleri yapılabilmektedir. ▪ Amniyotik sıvı gebeliğin 15. haftasından itibaren 20 ml kadar alınabilir. ▪ Bunun yanında doğum öncesi tanı amacıyla, gebeliğin ilk üç ayında biyopsi yapılarak çok küçük bir (CVS) koryonik villus örneği (plasenta parçası) alınabilir. ▪ Bu erken tanı (prenatal tanı) sayesinde gebelik sonlandırılabilir. ▪ Gebeliğin 10. haftasından itibaren uygulanabilir. 10 mg kadar villus dokusu uzun süreli kültür için gerekli minumum örnek miktarıdır. Kültür öncesinde, villusların kan ve mukustan arındırılması gerekmektedir. ▪ Test sonuçları 14. gebelik haftasından önce hazırdır. ▪ Doğrudan bölünen hücreler elde edilebildiğinden kemik iliği de kromozom analizleri için tercih edilmektedir. ▪ Hücre kültürüne bağlı olan dış faktörler ortadan kalktığından dolayı, sonuçlar gerçek in vivo koşullara oldukça yakındır. ▪ 4-12 saat gibi kısa bir sürede sonuç alınabilmekte olup, metot oldukça basittir. ▪ Yine kemik iliği hücrelerinin kendiliğinden mitoz kabiliyeti oldukça yüksektir. ▪ Bazen ise kan dışındaki diğer dokuların kullanılması da gerekebilmektedir. En sık kullanılan kan dışı materyal ise deri biyopsisidir. ▪ Yapılan doku kültürü neticesinde, fibroblast hücrelerinden kromozom eldesi sağlanmaktadır. ▪ Bazı hallerde ise ölüm sonrası kromozom analizi yapmak gerekebilir. Deri, kas ve kıkırdak dokuları ölümden sonra 3 gün kadar daha canlı kalabilmektedirler. ▪ Yine fetal zarlardan, embriyonik dokulardan, uterus dokusundan, koryonik villus gibi cerrahi olarak tahliye edilen dokulardan da kromozom eldesi yapılabilmektedir. Kromozom Bantlama Yöntemleri: ▪ İnsan kromozomlarının sayıları ve morfolojik özellikleri bu teknikler sayesinde incelenmektedir. Birçok kromozom boyama ve bantlama tekniği geliştirilmiştir. ▪ Bazı bantlar ve polimorfik bölgeler kişiden kişiye farklı şekillerde elde edilseler de, bir tür içindeki kişilerde benzer olmaktadırlar. ▪ Kromozom bant şekilleri her hücre bölünmesinde doğru olarak korunmaktadır. ▪ Kromozom bantlamada kullanılan çok sayıda yöntem bulunmaktadır. 1- Floresan bantlama yöntemi (Q bantlama): İlk ve en basit metot olup, kromozomlar DNA’ya bağlanan Quinacrine floresan boyaya maruz kalmaktadır. Sonra UV donanıma sahip floresan mikroskopta incelenir. 2- Giemsa bantlama yöntemi (G bantlama): Bu teknikte ön muamele için proteolitik bir enzim olan tripsin ve bunu takiben Giemsa boyası kullanılır. Kromozom boyunca açık ve koyu bantlar meydana gelir ve bu bantlar kalıcıdır. Böylece kromozom bölgeleri kolayca tanınabilir. 3- Sentromer bantlama yöntemi (C bantlama): Kromozomların sadece sentromer bölgelerinin boyanmasını sağlayan bir tekniktir. 4- Nükleolar bölge bantlama yöntemi (NOR bantlama): Akrosentrik kromozomların kısa kollarındaki satellitlerin farklı boyanma özelliklerinden faydalanılarak, polimorfizmler ve satellit yapısı araştırılmaktadır. 5- Ters bantlama yöntemi (RBG): Bu yöntemle kromozomlar G-bantlamanın tam tersi bir görünüm alırlar. ▪ Özellikle kromozom uç bölge hasarlarının tespitinde kullanılır. 6- Yüksek çözünürlüklü bantlama yöntemi (HRB bantlama): Bu teknikte kullanılan kromozomlar, elde edilirken metafaz evresi yerine profaz evresi tercih edilir. ▪ Böylece daha küçük düzensizlikler ve sendromlar ortaya konulabilmektedir. 7- Floresan İn Situ Hibridizasyon Yöntemi: Bu teknik floresan moleküllerle işaretli olan bir probun; kromozomlardaki DNA veya interfaz hücrelerindeki DNA ile (hibridizasyon) esasına dayanır. ▪ Çok daha ayrıntılı bir tanı sağlayabilmektedir. Doğum Öncesi (Prenatal) Tanı Kromozom Endikasyonları: ▪ Prenatal tanı ile anne karnındaki fetüse ait örneklerde kromozom veya gen düzeyinde incelemeler yapılmaktadır. Böylece mümkün olan en erken vakitte gebelik sonlandırılabilir. ▪ Eğer anne adayının yaşı ileri ise kromozom anomalisi riski de fazladır. 35 yaş üstü tüm gebeler için sitogenetik inceleme için prenatal tanı önerilmektedir. ▪ Anne serumundaki analizlerde bir risk artışı tespit edilmişse yine önerilebilir. ▪ Önceki doğumdaki çocukta bir kromozom bozukluğu saptanmış ise yine mutlaka prenatal tanı önerilir. ▪ Anne veya babada kromozom sayı ve yapı düzensizlikleri varsa bu da bir endikasyon sebebidir. Doğum Sonrası (Postnatal) Tanı Kromozom Endikasyonları: ▪ Postnatal tanı için kullanılabilecek örnekler periferik kan ve doku örnekleridir. ▪ Kalıtsal bir hastalığın taşıyıcısı olma ya da bu hastalığa sahip olma, kromozomal bozukluk tanısı almış olma, genetik hastalığa sahip çocukların bulunması gibi endikasyon sebepleri bulunmaktadır. Kromozom Düzensizlikleri: ▪ Kromozomlar normal koşullarda belli bir organizmanın belli bir hücresinde; şekil, büyüklük ve sayı bakımından her canlı türü ve ait olduğu kişi için sabit ve karakteristiktir. ▪ Kuşaktan kuşağa kromozomların taşımış olduğu genlerin bütünlüğü, değişmezliği ve sürekliliği korunmaktadır. ▪ Kromozomlarda çeşitli düzensizlikler olduğu takdirde gerek sayı gerekse yapı bakımından çeşitli düzensizlikler yaşanmaktadır. ▪ Hem kromozom hem de gen düzeyinde yaşanan mutasyonlar, fenotipte kendisini çeşitli düzeylerde göstermektedir. ▪ Kromozom düzeyindeki bozukluklar bir sonraki kuşağa tahmin edilebilir bir şekilde aktarılmaktadır. ▪ Kromozom bozuklukları son derece yaygın olup, tüm gebeliklerin en az % 7.5’i bundan etkilenmektedir. Bu tür gebeliklerin çoğu ilk üç ay içerisinde kendiliğinden düşükle sonuçlanmaktadır. ▪ Canlı doğumlarda kromozom bozukluğu sıklığı % 0.6’dır. Yaklaşık her 12 hamileliğin 1 tanesinde karyotipik düzensizlikler saptanmıştır. ▪ Kromozom düzensizlikleri sayısal ve yapısal olmak üzere 2 grupta incelenmektedir. Sayısal Kromozom Düzensizlikleri: ▪ Normal bir insanın eşey hücrelerinin kromozom sayısı 23 olup, vücut hücrelerinde bu sayı 2n = 46’dır. ▪ Normal diploit sayı dışındaki herhangi bir kromozom sayısına heteroploidi adı verilir. ▪ Kromozom sayısındaki değişmeler (artış ya da azalışlar) temel kromozom sayısının tam katları şeklinde oluyorsa buna öploidi, ▪ Katları şeklinde olmuyorsa anöploidi adını almaktadır. ▪ Öploidi: Kromozomdaki sayısal artış temel gametik sayının tam katı kadardır. Böylece 3n, 4n, 5n gibi poliploidik durumlar oluşmaktadır. ▪ Öploidinin oluşma mekanizması çekirdek bölündüğü halde, sitoplazmanın bölünmeden kalmasıdır. Bunlara ilaveten; polar cismin atılamamasından, bir yumurtanın iki spermle döllenmesinden veya eşey ana hücrelerinde önceden var olan bir öploididen kaynaklanabilir. ▪ 3n = 69 olması durumunda bir triploididen bahsedilebilir. Bu tip durumlarda düşük olmakta, fetüs yaşayamamakta, doğsa bile prematüre doğum olmakta ya da ölü doğumlar olmaktadır. ▪ 4n = 92 durumunda ise bir tetraploididen bahsedilebilir. Bugüne kadar bu şekilde 1 bebek tıbbi kayıtlara girmiştir, bebek fazla yaşamadan ölmüştür. Tetraploidik durumlar, triploidi ile karşılaştırıldığında çok nadir gerçekleşmektedir. - Anöploidi: Kromozom bozuklukları arasında en sık görüleni ve önemli olanıdır. - Temel kromozom sayısının katları kadar olmayan artma ya da azalmalar durumu olup, tanı konmuş gebeliklerin % 3-4’ünde gözlenmektedir. ▪ Homolog kromozomlardan birisinin eksikliğine o kromozomun monozomisi, bir kromozomun fazlalığına ise o kromozomun trizomisi adı verilmektedir. ▪ İlgili kromozomdan 2 tane fazla olması durumunda ise tetrazomiden bahsedilebilir. ▪ Döllenme sırasında, anöploidi oluşma sıklığı yaklaşık olarak % 10 civarıdır. ▪ Anöploidik anormal döllerin büyük çoğunluğu kendiliğinden düşüklerle ve doğum öncesi ölümlere bağlı olarak elimine edilmektedir. Anöploidik kusurlar 2 yolla oluşmaktadır: 1. kromozomların ayrılamaması 2. kromozomların anafazda geri kalması 1. Kromozom Ayrılamaması: Bazen hücre bölünmesinde, bir veya daha fazla kromozom uzunlamasına bölünemez ve eşit/doğru olarak zıt kutuplara gidemezler. Bu ayrılmama olayı hem mitoz hem de mayoz bölünmede gözlenebilir. 2. Kromozomların Anafazda Geri Kalması: Kromozom ayrılmamasına oldukça benzer olup, anafaz evresinde kromozomlar zıt kutuplara doğru hareket ederken, bazen birisi geride kalabilmektedir. Sonuçta bir hücrede bu kromozomdan bir tane bulunurken, diğer hücrede bu kromozomdan hiç bulunmayacaktır. ▪ Mitoz bölünmedeki kromozom ayrılmaması, döllenmeden sonraki evrelerde oluşacak olursa; kişinin hücrelerinin kromozom sayısı bir kısmında normalden fazlayken, diğer kısım hücrelerde ise normalden daha az kromozom taşıyacaktır. ▪ Bu tür kişilere mozaik kişiler adı verilir. ▪ Yani kişinin hücrelerinin bir kısmı monozomik, bir kısmı ise trizomik olacaktır. ▪ Mitoz bölünme neticesinde oluşan bu mozaisizm ile kişinin hücreleri değişik sayılarda kromozomlar içerecektir. ▪ Mozaisizmin şiddeti kişinin yaşı ile ters orantılıdır. ▪ Mitozda zigot bölünürken kromozom ayrılmaması ne kadar erken evrede başlarsa mozaiklik derecesi o kadar fazla, doğumdan sonra geç evrelerde ortaya çıkacak olursa mozaiklik şiddeti o kadar az olacaktır. ▪ Mozaiklik en fazla cinsiyet kromozomlarında meydana gelmektedir. ▪ Bunun yanında otozomal kromozomlar olan 21, 18, 13 ve 8. kromozomlarda da mozaik durum gözlenebilmektedir. 21. kromozomdakine diğer otozomlara göre daha sık rastlanmaktadır (orta sıklıkta). ▪ Mozaisizme benzeyen diğer başka bir olgu da kimerizm olayıdır. Böyle vakalarda kişiye birden fazla zigottan kaynaklanmış 2 ya da daha çok genotip ya da hücrenin bulunması olayı olmaktadır. ▪ Örneğin, farklı cinsiyetten olan çift yumurta ikizlerinde doğumdan hemen sonra kromozom analizi yapıldığında, ikizlerden birisinde hem XX hem de XY kromozomları içeren hücreler bulunabilir. Çünkü plasenta aracılığıyla bu ikizler arasında intraüterin kan transfüzyonu olmaktadır. ▪ Kimerizmin daha az rastlanan formuna tetragametik kimerizm adı verilmektedir. Farelerde, birçok memeli türünde ve insanda bu duruma rastlanmıştır. Yine hermafroditlerde bu duruma rastlanmıştır (46 XX, 46 XY). ▪ Yarı koyun/yarı keçi, yarı at/yarı zebra gibi canlılar görülebilmektedir, insanlarda daha az sıklıkla rastlanmaktadır. ▪ En sık görülen kromozom ayrılmaması mayoz bölünme esnasında görülenidir. Gametler oluşurken gerçekleşen bu tür durumlarda, bazen bir gamette ilgili kromozom hiç bulunmazken, diğer gamette ise aynı kromozomdan bir yerine iki adet bulunacaktır. Bunun sonucunda monozomik veya trizomik bireyler oluşacaktır. ▪ Monozomik duruma; Turner Sendromu (45, X0) ve Monozomik G Sendromu örnek olarak verilebilir. Trizomik duruma ise; Down Sendromu (trizomi 21) ve Klinefelter Sendromu (47, XXY) örnek olarak verilebilir. ▪ Mayoz bölünmede ayrılmamanın en önemli nedeni artan anne yaşıdır. Örneğin; yirmi yaşındaki bir kadında, 1000 yeni doğumda % 0.4 trizomi 21 görülürken, 45 ve üzeri yaşlarda bu riskin 42 kat arttığı gözlenmiştir. ▪ Baba yaşının ise daha düşük bir etkisinin olduğu görülmüştür. ▪ 35 yaş üzerindeki kadınların hamileliklerinde % 10-15 arasında anöploidi oluşmaktadır. Anöploidi tiplerine bakacak olursak; kromozomdaki artma ve eksilmeye göre, hiperploidi ve hipoploidi olmak üzere 2 gruba ayrılır: ▪ Hiperploidi, insandaki normal diploit sayıdan bir veya daha çok sayıda kromozom bulunması durumudur. ▪ Hipoploidide ise karyotipteki diploit kromozom sayısından bir ya da daha çok kromozomun eksik olması durumu söz konusudur. TRİZOMİK SAYISAL KROMOZOM HASTALIKLARI: Normal diploit sayıdan bir fazla kromozom bulunması durumudur. ▪ Gametlerden birisinde 23 yerine 24 kromozom bulunmaktadır. Dolayısıyla oluşacak zigotta 47 adet kromozom bulunacaktır. Hem gonozomal hem de otozomal kromozomlarda olabilmektedir. Birçok trizomik olguda erken dönemde spontan olarak düşük gözlenmektedir. ▪ Sadece 3 otozomal anöploidik trizomide uzun yaşama durumu olmaktadır. Bunlar; 13, 18 ve 21 trizomili kişiler olup sadece trizomi 21 vakaları ergin yaşa kadar veya daha da uzun yaşayabilmektedirler. Diğer iki trizomi vakası ise % 90 olasılıkla 1 sene içinde ölmektedir. ▪ Bunlara ilaveten gonozomal trizomi vakaları da olabilmektedir. Gonozomal trizomik vakalar daha hafif fenotipik durumlar göstermektedir. Genelde kısırlık ya da fertilite azalması durumları gözlenmektedir. Trizomi 21 (Down Sendromu, Mongolizm): Canlı doğan bebeklerde en sık görülen trizomi tipidir. İlk kez 1866’da Langdan Down tarafından tanımlanmış, yaygın bir sendromdur. ▪ 21 numaralı kromozom mayoz bölünmede ayrılmadığından olmaktadır. Hastanın kromozom formülü; 47, XX, +21 ya da 47, XY, +21 şeklindedir. ▪ Bu sendromla doğan çocukların oldukça karakteristik bir fenotipleri olmaktadır. Boyları genellikle kısa, yuvarlak hatlara sahip bir yüz/baş yapısı, ağzın açık kalmasına sebep olan kısmen çıkık bir dil, gözlerin kenarında katlanmalar, noktalı bir iris yapısı olmaktadır. ▪ İlaveten küçük/kıvrık kulaklar, kısa/geniş/gevşek derili bir boyun yapısı, küçülmüş bir burun yapısı, intrauterin/ekstrauterin gelişim bozukluğu taşırlar. ▪ Yine doğumsal kalp hastalıkları, immün yetmezlik, parmak gelişim bozuklukları, zihinsel gerilik ve zeka geriliği gibi birçok özellik taşımaktadırlar. ▪ Yaşam süreleri genellikle kısa olmaktadır. ▪ Down sendromunun canlı doğumlar arasındaki görülme sıklığı 1/700 dolayındadır. ▪ Annenin yaşı arttıkça görülme sıklığı artmaktadır. Tizomi 18 (Edward Sendromu): ▪ Burada ise 18. kromozom 2 yerine 3 tane olmaktadır. ▪ Vakaların % 90’dan fazlası ilk yıl içinde ölmektedirler. ▪ Çeşitli doğumsal kusurlar ve ağır gelişim gerilikleri görülmektedir. ▪ Bunun yanında; geniş ve yüksek bir alın, küçük bir alt çene, şekilleri bozuk kulaklar, beyin, kalp, böbrek ve bağırsak bozuklukları olmaktadır. Trizomi 13 (Patau Sendromu): ▪ 13. kromozomdan bir tane fazla olmaktadır. ▪ Vakaların % 10’undan daha azı bir yaşından daha uzun yaşayabilmektedirler. ▪ Bu tür hasta bebeklerde ağır zeka geriliği, sağırlık, yarık dudak/damak yapısı ve çoklu parmak yapısı görülmektedir. ▪ Anne ve babanın yaşının ileri olduğu durumlarda daha sık görülmektedir. Klinefelter (47, XXY) Sendromu: İlk olarak 1942’de Klinefelter ve arkadaşları tarafından keşfedilmiştir. Fenotipik olarak erkektirler ve fazladan bir X kromozomu taşımaktadırlar. ▪ Bu tip bireyler kısır olup, testisler küçük olmaktadır. Dış görünüşleri normal olup, uzun boylu bireylerdir. ▪ Vücuttaki testosteron düzeyleri düşük olduğundan sekonder cinsiyet karakterleri gerilemektedir. ▪ Her ne kadar erkeksi gelişmeler olsa da, kadınımsı cinsel gelişim yapısı tam olarak baskılanmamıştır. ▪ Örneğin bu tür hasta erkeklerde göğüslerin hafifçe büyümesi oldukça yaygındır. Bu ikili cinsel gelişim interseksüalite olarak ifade edilmektedir. ▪ Toplumdaki erkek çocuk doğumlarında görülme sıklığı 1/1000 oranındadır. ▪ Sendromun oluşmasına neden olan fazla X kromozomunu % 47 sıklıkla maternal (anneye ait), % 53 sıklıkla paternal kökenlidir. XYY Sendromu: ▪ Tüm canlı erkek doğumlarda 1/1000 oranda görülmektedir ve belirgin bir fenotipik farklılık göstermemektedir. ▪ Bazı durumlarda uzun boyluluk, antisosyal davranış bozuklukları ve zihinsel gerilikler göstermektedirler. Triple-X Sendromu: ▪ Karyotipte 2 yerine 3 adet X kromozomunun bulunması durumudur (Süper dişi / 47,XXX). ▪ Bu tip dişilerde inaktif kromozom sayısı 2 adet olmaktadır. ▪ Uzun boylu ve normal görünüşlü bireylerdir. ▪ Bu tür dişiler genellikle kısır bireylerdir. ▪ Buna ilaveten zeka geriliği, şizofreniye yatkınlık, davranış bozuklukları görülebilmektedir. ▪ Toplumlarda görülme sıklığı her 1000 kız doğumda 0.8’dir. TETRAZOMİK DURUMLAR: ▪ Normal olması gereken kromozom sayısından 2 fazla kromozom bulunması durumudur. ▪ Otozomal artış olabileceği gibi, gonozomal artış da olabilir. ▪ Otozomal tetrazomi durumlarında değişik düzeylerde şekil bozuklukları gözlenmektedir. ▪ Gonozomal tetrazomi bulunan bireylerde ise zeka geriliği gözlenmektedir. HİPOPLOİDİK DURUMLAR: ▪ Karyotipteki diploit kromozom sayısından bir ya da daha çok kromozomun eksik olması durumudur. ▪ Bir kromozom eksik olduğunda monozomi durumu gözlenmektedir. ▪ Bu eksiklik hem cinsiyet hem de otozomal kromozomlarda görülebilmektedir. 45, X, Turner Sendromu: ▪ İlk kez 1938 yılında Turner tarafından tanımlanmış olup, X kromozomlarından bir tanesi eksiktir. Yaklaşık olarak 4000 canlı dişi doğumda 1 ortaya çıkmaktadır. ▪ Bu tür hastalar kısa boylu, fibröz hale gelmiş gonadlar, kısırlık, meme uçlarının normalden daha aralıklı olması, düşük kulaklar, yaşlı insan yüzüne sahip olma gibi durumlar gözlenmektedir. ▪ Buradaki monozomi X durumu anne ya da babanın herhangi birindeki kromozom ayrılmaması sonucu oluşabilmektedir. KROMOZOMLARDAKİ YAPISAL DÜZENSİZLİKLER: ▪ Bu tip yapısal düzensizlikler, hücre döngüsünün herhangi bir evresinde kromozomlarda oluşan kırılmalar ve yeniden düzenlenmeler şeklinde ortaya çıkmaktadırlar. ▪ Bu tip kırılmalar nadir de olsa kendiliğinden oluşabileceği gibi; iyonize radyasyon, viral enfeksiyonlar ve çeşitli kimyasal ajanlarla da oluşabilmektedir. ▪ Fenotipin etkilenme riski kromozom kırık sayıları arttıkça yükselmektedir. Dengeli Yeniden Düzenlenmeler: ▪ Bu tip durumlarda, kromozomda genetik materyal kaybı ya da kazancı olmadığından fenotipik etkileri yoktur ve bu kişiler normal görünüşlüdürler. ▪ Fakat bunun için kırılma noktalarının gen fonksiyonlarını etkilememesi gerekmektedir. ▪ Dengeli yeniden düzenlenmeler, kişinin kendisi için zararsız olsalar da, sonraki kuşaklar için tehlikeli olabilirler. Bazen dengesiz gametler de oluşabilmektedir. ▪ İnversiyon ve translokasyon çeşitleri bulunmaktadır. 1. Ters Dönme (İnversiyon): ▪ Bir kromozomda oluşan 2 kırık sonucu kopan parçanın kaybolmaksızın, kendi ekseni etrafında 180° dönerek yine eski yerine ters olarak yapışmasına inversiyon adı verilmektedir. ▪ İki türlü ters dönme şekli bulunmaktadır. Bunlar; parasentrik ve perisentrik inversiyonlardır. ▪ Parasentrik inversiyonda, kırılma olayı sentromerin dışında uzun ya da kısa kollardan birisinde olur ve aradaki kromozom parçası ters dönmektedir. ▪ Görünüş değişmez fakat gen sırası değişmektedir. Bu tip inversiyonların teşhisi güç olup, floresan problu FISH yöntemiyle ortaya konabilir. ▪ Görülme sıklığı her 1000 doğumda % 0.09-0.49 oranında olup, genelde taşıyıcılarda anormal fenotipe sebep olmazlar. ▪ Fakat bu kişiden üretilen gametlerle oluşan çocuklarda risk oldukça yüksektir ve genelde canlı bebekler doğmayacaktır. ▪ Perisentrik inversiyonda ise, kromozomun uzun ve kısa kollarında iki kırılma sonucu, kırılan sentromerli aradaki parça kendi ekseni etrafında 180° dönerek eski yerine yapışmaktadır. ▪ Bu inversiyon sonucunda gen sırası değiştiği gibi, kromozomun şekli de değişmektedir. Oluşan şekil değişikliğinden dolayı perisentrik inversiyonların sitogenetik olarak ortaya konmaları daha kolay olmaktadır. ▪ İnsan kromozomlarında en sık görülen inversiyon, 9. kromozomdaki küçük perisentrik inversiyon toplumda % 1 sıklıkla görülmektedir. ▪ Bunun bilinen zararlı bir etkisi olmamaktadır. Bazı zararlı inversiyonlar ise üreme bozukluklarına sebep olabilmektedir. 2. Yer Değiştirme (Translokasyon): ▪ Bu tip durumlarda, bir kromozomdan kopan bir parça, eş olmayan başka bir kromozoma yapışmaktadır. ▪ Eğer gen sayısı ve niteliği aynı kalıyorsa dengeli bir translokasyon, gen sayısı ve niteliği değişerek fenotipik düzensizlikler oluşuyorsa dengesiz bir translokasyondan bahsedilebilir. ▪ Translokasyonun kendi içerisinde üç ana tipi bulunmaktadır. Bunlar; resiprokal, robertsonian tipi ve insersiyonel tiptir. Karşılıklı (resiprokal) translokasyon: ▪ Oluşan kırılma sonucunda, homolog olmayan iki kromozomdan kopan parçaların karşılıklı yer değiştirmesi ile oluşmaktadır. ▪ Oldukça sık gerçekleşmekte olup, yaklaşık olarak her 600 yeni doğanda bir görülmektedir ve genellikle zararsızdırlar. Robersonian (sentrik kaynaşma) translokasyon: ▪ Akrosentrik kromozomlarda görülen özel bir tiptir. Burada, 2 kromozomun sentromer bölgesinde kırıklar oluşur. ▪ Daha sonra uzun kollar birleşir ve genelde kısa kollar ise kaybolurlar. Bu olaya sentrik kaynaşma olayı adı verilmektedir. Yeni oluşan kromozom monosentrik olabileceği gibi, disentrik de olabilir. ▪ Sonuç olarak karyotipte 45 kromozom bulunur. İki akrosentrik kromozomun kısa kollarının kaybı fenotipi çok etkilememektedir, fakat dengesiz gametler üretebilirler. İnsersiyonel (Transpozisyon) Tip Translokasyon: ▪ Bu tip durumlarda, homolog olmayan 2 kromozomdan birinde iki noktada, diğerinde ise bir noktada kırılma olmaktadır. ▪ Kopan parça, tek kırıklı kromozomla normal ya da ters dönerek yapışır. Bu tip bir insersiyon, 3 kırılma gerektirdiğinden dolayı çok nadir gerçekleşen bir translokasyon tipidir. ▪ Kromozomlardan birinde eksilme olurken, diğerinde artma olmaktadır. Bu tür dengeli kromozom taşıyıcıları sağlıklı olsalar da, dengesiz gametler oluşturma riskleri vardır. Dengesiz Yeniden Düzenlenmeler: ▪ Kromozomlarda oluşan çeşitli kırılmalar sonucu ya da dengeli kromozom bozukluğu taşıyıcı kişilerin gametlerindeki dağılmalar sonucu oluşmaktadır. ▪ Bu tip dengesiz düzenlenmeler çeşitli düzeylerde fenotipi etkilemektedir. ▪ Delesyon, mikrodelesyon, duplikasyon, ring kromozom, izokromozom, marker kromozom, frajil bölgeler gibi çeşitleri bulunmaktadır. 1. Delesyon (Eksilme): ▪ Kırılma sonucunda kromozomun bir parçası kaybolmaktadır. Oluşan parça kaybı çok büyükse, genelde çocuk doğmadan düşük olmaktadır. ▪ Delesyonların tanısı, bir kromozomun metafaz plağındaki diğer eşiyle eşleştirilmesi yoluyla olmaktadır. Klinik sonuçlar; eksilen parçanın büyüklüğüne, içerdiği genlerin sayısına ve kaybolan genlerin işlevlerine bağlı olarak değişecektir. ▪ Otozomal delesyonlar, 7000 canlı doğumda bir sıklıkla görülmektedir. ▪ Eğer kopan parçada sentromer bulunmuyorsa, iğ ipliklerine tutunamayacak ve anafaz hareketi yapamayacağı için kaybolacaktır. ▪ Kopan parçada sentromer varsa, iğ ipliklerine tutunup, kutuplara çekileceğinden hücrede kendisini gösterebilecektir. ▪ Terminal uç delesyonlar daha nadir görülmektedir. ▪ En tipik terminal otozomal uç delesyon, 5p delesyonu (kedi miyavlaması) olup, 50.000 doğumda bir görülmektedir. ▪ Beşinci kromozomun kısa kolunun ucunda büyük bir kayıp olmaktadır. ▪ Bebeklikte kedi sesine benzeyen bir ağlama, mikrosefali, yuvarlak bir yüz, küçük bir çene yapısı, zeka geriliği ve çeşitli gelişimsel bozukluklar gösterirler. 2. Mikrodelesyonlar: ▪ Bu tip sendromlar yüksek çözünürlüklü bantlama teknikleri ve FISH yöntemiyle ortaya konabilmektedir. ▪ Sendromun yol açmış olduğu fenotip, delesyona uğrayan parçadaki birçok ardışık genin eksikliğinden kaynaklanmaktadır. ▪ Örneğin DiGeorge Sendromu önemli klinik sonuçları olan bir mikrodelesyon çeşididir ve 3000 canlı doğumda bir görülmektedir. ▪ Bu tip hastalarda karakteristik bir baş-yüz şekil bozukluğu, zeka geriliği ve kalp bozuklukları bulunmaktadır. ▪ Diğer rastlanan mikrodelesyon çeşitlerine ise Prader-Willi/Angelman sendromu, Williams sendromu, İktiyozis ve Nörofibromatozis örnek olarak verilebilir. 3. Duplikasyon (Artma): İki homolog kromozomdan birinden, meydana gelen çift darbe sonucunda bir parça kopmakta ve diğer homolog kromozomda tek darbe sonucu oluşan aralığa girmekte ve kaynaşarak duplikasyona yol açmaktadır. ▪ Tekrar parçada bulunan genler ardışık konumdaysa tandem tipi duplikasyon, ters ardışık halde bulunuyorlarsa ters tandem duplikasyon adını alırlar. ▪ Bu tip durumlar mayoz bölünme sırasında oluşan hatalardan kaynaklanmakta olup, daha az zararlıdırlar. ▪ Bloom ve Rett Sendromu gibi kromozomal hastalıklar duplikasyon sonucunda meydana gelmektedir. 4. Halka (Ring) Kromozom: ▪ Bir kromozomun her iki ucunda iki darbe sonucu oluşan kırılma neticesinde, bu kırık uçların birleşmesiyle halka ya da yüzük şeklinde bir kromozom yapısı ortaya çıkmaktadır. En sık olarak 13 ve 18. kromozomlarda gözlenmektedir. ▪ Bazen dengesiz kırılmalar sonucu aynı kromozomun büyük ve küçük parçaları oluşabilir. ▪ Fenotipi etkilemesi, kaybolan kromozom parçasının uzunluğuna ve taşıdığı genlerin sayısı/niteliği ile ilgilidir. 5. İzokromozom: ▪ Kromozomların anafaz evresinde normal olarak uzunlamasına bölünecekleri yerde bilinmeyen nedenlerle enine olarak ikiye ayrılması durumudur. ▪ Bu durumda yavru hücrelerden birinde kromozomların sadece kısa kolları bulunurken, diğerinde sadece uzun kolları bulunacaktır. Dolayısıyla her iki hücrede belli genler eksik olacaktır. ▪ En sık görülen biçimi X-kromozomu uzun kol izokromozom sendromu olup Turner sendromlu kişilerde görülmektedir. ▪ Bunun yanında 12. ve 18. kromozomlarda da görülmüştür ve bu tip kromozomlar daha çok tümörlü/hematolojik hastalarda gözlenmiştir. 6. Marker Kromozom: ▪ Normal kromozom setine ilaveten bulunan ve kesin olarak tanımlanamayan çok küçük kromozomlardır. ▪ Çeşitli kromozomlardan kopan parçalardan oluşmaktadırlar ve çoğunlukla heterokromatin yapıdadırlar. ▪ Özellikle kanserli vakalarda görülmektedir. 7. Kromozom Frajil Bölgeleri: ▪ Frajilite, kromozom üzerinde gözlenebilen açılmalar, kırıklar, delesyonlar gibi spesifik bölgelerdir. ▪ Gecikmiş replikasyon ve tamamlanamayan kromozom yoğunlaşmaları neticesinde oluşmaktadır. ▪ İlk olarak, X kromozomu üzerinde tespit edilen Frajil-X-sendromu (FXS) tanımlanmıştır. ▪ Birçok frajil bölgenin kanserle ilişkisi tespit edilmiştir. ▪ Bunun yanında frajil bölgeler; yanlış beslenme, sigara-alkol kullanımı, kronik hastalıklar, ilerlemiş yaş ve viral enfeksiyonlar gibi etkenlerle de oluşabilir. Frajil-X-Sendromu (FXS): ▪ Tek gendeki bozulmayla oluşmaktadır ve toplumda Down’dan sonra en yaygın görülen, zeka geriliğine sebep olan bir sendromdur. ▪ X kromozomuna bağlı bir kalıtım göstermektedir ve boyanmayan bir boşluk şeklinde kendini ışık mikroskobunda göstermektedir. ▪ FXS’nin erkeklerde görülme sıklığı 1/1250 ve kadınlarda ise 1/2500’dür. ▪ Bu sendromdan sorumlu olan gen FMR-1 adlı gen olup, sendrom oluştuğunda gen çalışamaz hale gelir. Genin normal ürünü, beyinde ifade edildiği bilinen bir RNA bağlanma proteinidir. ▪ Bu tip FXS bireylerde ergenlik döneminden önce davranış bozuklukları ve gelişme geriliği görülmektedir. ▪ Ergenlik sonrasında da zeka geriliği ve fiziksel özellikler kendisini göstermektedir. Uzun bir yüz yapısı, büyük kulaklar, ileri doğru çıkmış alın ve çene; çeşitli genital, ortopedik, kardiyak ve dermatolojik anormallikler göze çarpmaktadır. ▪ Dişilerde fenotipik bulgular daha hafif seyretmektedir. Çünkü diğer normal X kromozomunda fonksiyonel bir allel bulunmaktadır. 12. MENDEL ve MENDEL DIŞI KALITIM DR. ÖĞR. ÜYESİ İLYAS ÖZÇİÇEK, Ph.D. İSTANBUL MEDİPOL ÜNİVERSİTESİ, 2024 ECZACILIK FAKÜLTESİ (TÜRKÇE) DERSİNE AİTTİR. GREGOR MENDEL ▪ Gregor Mendel genetik üzerindeki deneyleri yapan ilk kişidir. ▪ O yüzden kendisine “Modern genetiğin babası” ünvanı verilmiştir. ▪ Mendel, genetik biliminin temellerini atmıştır. Mendel deneylerinde yetiştirilmesi ve kontrolü kolay olan, aynı zamanda farklı özellikleri gösterebilen bezelye bitkisini (Pisum sativum) seçmiştir. Mendel kalıtımı rahatlıkla takip edilebilen 7 farklı özellik seçmiştir: Tanelerin sarı veya yeşil renkte oluşu Tane yüzeylerinin düzgün veya buruşuk oluşu Çiçek renginin kırmızı veya beyaz oluşu Çiçeklerin uçta veya koltuk altında oluşu Kabuğun düz veya buruşuk oluşu Kabuğun sarı veya yeşil oluşu Çiçek sapının kısa veya uzun oluşu - Mendel’in birinci yasası bağımsız ayrılma ilkesidir. - Mendel’in ikinci yasası, eşey hücrelerinin birleşmesi rastgeledir. Gamet oluşumunda bağımsız ayrılma ve rastgele birleşme MONOHİBRİT ÇAPRAZLAMA ▪ Mendel bir karakterin farklı durumunu gösteren 2 bireyi çaprazladığında (tozlaştırdığında), bütün bireylerin = F1 (filial, kuşak) ebeveynlerden birisine benzediğini bulmuştur. ▪ Birinci kuşak bireylerin (F1) tümünde görülen ve ebeveynlerden birine ait olan özelliğe baskın (dominant), ▪ Diğer bir ebeveyn tarafından taşınan ve birinci kuşakta gizli kalarak, ikinci kuşakta (F2) kendisini gösteren diğer özelliğe de çekinik (resesif) özellik denir. F1 kuşağı kendi içinde çaprazlandığında, F2 kuşağı elde edilir. GERİ ÇAPRAZLAMA (KONTROL TESTİ) ❑Bu test sayesinde dominant fenotipe sahip bir bireyin, genotipinin homozigot mu, yoksa heterozigot mu olduğu bulunabilir. ❑Dominant fenotipe sahip olan bireyler, homozigot resesif ebeveyn ile çaprazlanır. DİHİBRİT ÇAPRAZLAMA ❑Bezelye tanelerinin renk ve biçimlerini beraberce inceleyen Mendel, dihibrit çaprazlama deneyleri yapmıştır. ❑Sarı (YY) ve düzgün taneli (RR) bitkilerle, yeşil (yy) ve buruşuk taneli (rr) bireyleri çaprazlamıştır. ❑F1 kuşağındaki bütün bitkilerin sarı ve düzgün taneli olduğu görülür (%100 YyRr). ❑F1 bireyleri kendi içinde çaprazlandığında ise, her bir ebeveyn 4 çeşit gamet üretebilir. ❑Her iki ebeveyn için de yatay ve dikey olarak gametler punnet karesine yerleştirildiği takdirde, F2 kuşağında oluşabilecek zigotlar saptanabilir. Fenotip oranı 9:3:3:1’dir (sarı-düzgün, sarı-buruşuk, yeşil-düzgün ve yeşil- buruşuk olmak üzere). TRİHİBRİT ÇAPRAZLAMA YARI DOMİNANTLIK (EKSİK DOMİNANTLIK) ❑Bu tür durumlarda allel gen çiftindeki genler arasında, bir dominantlık ve resesiflik söz konusu değildir. ❑Heterozigot bireylerde tamamen yeni bir fenotip göze çarpmaktadır. ❑Örneğin akşam sefası (Mirabilis jalapa) bitkisinde kırmızı, pembe ve beyaz çiçekli bireyler bulunmaktadır. ❑Pembe renkli fenotip heterozigot bireylerde ortaya çıkmaktadır. ❑Teknik olarak her iki allel büyük ve farklı harflerle gösterilmektedir. KODOMİNANSİ ❑Eğer iki allel belirgin ve ayrı ayrı iki gen ürününü (fenotipi) aynı bireyde ortaya çıkarabiliyorsa, kodominansiden söz edilebilir. ❑İnsanlarda MN kan grubu buna örnek olarak verilebilir. ÇOK ALLELLİK (MULTİPL ALLELLİZM) ❑Bir özelliğin farklı durumlarını kontrol eden ve birbirinin aynısı olmayan 3 veya daha fazla allele multipl allel denir. ❑Çok allelliğe en iyi örnek yaban tavşanındaki post rengidir. ❑C diğer tüm allellere baskın olup, yabanıl rengi oluşturmaktadır. ❑Chinchilla fenotipi, cch alleli ile ortaya çıkar ve C dışındaki tüm allelere baskındır. ❑ch alleli ise ca alleline baskındır ve himalaya kürk rengine sebep olmaktadır. ❑ca ise albino kürke yol açmaktadır. ❑Böylelikle, baskınlık sırası C > cch > ch > ca şeklindedir. ▪ Kan gruplarının çoğu da multipl allellik tipi kalıtım göstermektedir. En tanınmış kan grubu sistemi AB0 ve Rh kan gruplarıdır. GENETİK SOYAĞACI UYGULAMALARI İNSANLARDAKİ ÇEKİNİK VE BASKIN ÖZELLİKLER CİNSİYETE BAĞLI KALITIM OTOZOMAL RESESİF KALITIM SIK GÖZLENEN OTOZOMAL RESESİF HASTALIKLAR OTOZOMAL DOMİNANT KALITIM SIK GÖZLENEN OTOZOMAL DOMİNANT HASTALIKLAR MULTİFAKTÖRİYEL (POLİGENİK) KALITIM ❑Bazı özelliklerin ortaya çıkmasında, çok sayıda gen ve gene bağlı olmayan faktörün etkisi söz konusu olabilmektedir. ❑Bu tür kalıtım biçiminde, bir özelliğin oluşumunu etkileyen genlerin dominant allelleri, genelde katıldığı oranda etkilidir. ❑Dominant alleller arttıkça özellik daha belirgin olarak ortaya çıkmaktadır, buna kümülatif poligenik kalıtım adı verilir. ❑Buna en iyi örnek insandaki deri, saç ve göz rengini oluşturan genlerdir. ❑Deride melanin pigmentinin oluşumu, birbirine kodominant olan 2 gen ile kontrol edilmektedir. ❑Her genin kendi allellerinden birisi diğerine dominanttır (AaBb). ❑Dolayısıyla koyudan albinoya doğru sıralarsak; zenci, siyahi, melez, esmer, beyaz olmak üzere 5 tip genel fenotipten bahsedilebilir. (NOT: Normalde beyaz kişiler arasında bile çok fazla ton farkı bulunabilmektedir. Deri rengi kalıtımında 20 farklı genin rol oynadığı düşünülmektedir.) KÜMÜLATİF POLİGENİK KALITIM GÖSTEREN İNSANDA DERİ RENGİ OLUŞUMU POPULASYON GENETİĞİ ❑Populasyon genetiği, populasyonlardaki allel frekanslarını incelemektedir. Sonuçlar hem mevcut durumu öğrenmemize, hem de değişimin evrim sürecine etkilerini anlamamıza yardımcı olacaktır. ❑Gen frekansları üreme yoluyla aktarılma dışında; mutasyon, göç, seleksiyon ve genetik sürüklenme gibi faktörlerle değişmektedir. ❑Aynı türün bireylerinin bir araya gelerek oluşturdukları topluluğa populasyon adı verilmektedir. ❑Bir populasyondaki genlerin tümüne gen havuzu adı verilmektedir. ❑Populasyon genetiği tek tek bireyler yerine, populasyonun genetik yapısı ile ilgilenmektedir. ❑Populasyon genetiği hesaplamalarında kullanılmak üzere, Hardy-Weinberg tarafından bir formül geliştirilmiştir. ❑Bu eşitlikler ideal bir populasyonun koşullarını açıklamaktadır. ❑İdeal bir populasyonda, bir gen lokusunda A ve a allellerinin olduğunu kabul ettiğimizde; dominant A allelinin frekansını p ile, resesif a allelinin frekansını ise q ile gösterebiliriz. ❑p ve q allellerinin frekansı toplamı, o gen için populasyonun % 100’ünü temsil ettiğinden; p + q = 1’dir. ❑Allel frekansları, genotip birey frekanslarını belirlemektedir. Yani p2 (AA) homozigotların, 2pq (Aa) heterozigotların, q2 ise (aa) resesif homozigotların birey frekansıdır. ❑Bu durumda, p2 + 2pq + q2 = 1 olur. ❑ İdeal bir populasyonda, populasyon içindeki eşleşmeler rastgeledir; populasyon içinde mutasyon, göç ve genetik sürüklenme yoktur; populasyonun bireyleri arasında üreme ve yaşama gücü bakımından farklılık yoktur. ÖRNEK GENETİK SORULAR 1. ÖRNEK: 4.000 kişilik dengeli bir popülasyonda, her yüz kişiden 16’sı düz saçlı ise (kıvırcık saç, düz saça baskındır), aşağıdaki değerleri hesaplayınız. A) Dominant ve resesif allel gen frekanslarını bulunuz. B) Heterozigot birey sayısı kaçtır? C) Homozigot gen taşıyan birey frekansı kaçtır? ÖRNEK GENETİK SORULAR 2. ÖRNEK: AABbCcDdFf x AaBbCCDdFF çaprazlaması neticesinde, genler bağımsız ise oluşan bireyler arasında, AaBBCcDDFF genotipindekilerin oranı nedir? ÖRNEK GENETİK SORULAR 3. ÖRNEK: Deri rengi bakımından, siyahi (AaBB) bir erkekle, melez (AaBb) bir kadının evlenmesi neticesinde, zenci bir erkek çocuğun oluşma oranı nedir? ÖRNEK GENETİK SORULAR 4. ÖRNEK: Yaban tavşanlarındaki post rengi ile ilgili olarak, C cch x ch ca çaprazlaması neticesinde, chinchilla post rengine sahip dişi tavşan oluşma olasılığı yüzde kaçtır? ÖRNEK GENETİK SORULAR 5. ÖRNEK: Kan grubu fenotipleri 0 Rh (+) MN olan bir çocuğun, annesinin fenotipi A Rh (-) MN’dir. Aşağıdakilerden hangisi babanın fenotipi olabilir? A. AB Rh (+) M B. A Rh (+) MN C. B Rh (-) MN D. 0 Rh (-) N ÖRNEK GENETİK SORULAR 6. ÖRNEK: ÖRNEK GENETİK SORULAR 7. ÖRNEK: I. 1 numaralı birey homozigottur. II. 2 numaralı birey bu özelliği fenotipinde gösterir. III. 3 numaralı birey taşıyıcıdır. IV. 4 numaralı birey heterozigottur. 11. Hücre Bölünmeleri, Hücre Yaşlanması ve Ölümü DR. ÖĞR. ÜYESİ İLYAS ÖZÇİÇEK, Ph.D. İSTANBUL MEDİPOL ÜNİVERSİTESİ, 2024 ECZACILIK FAKÜLTESİ (TÜRKÇE) DERSİNE AİTTİR. Hücre bölünmesi ile hücre sayısı arttığından dolayı, hücre çoğalması meydana gelmektedir. ▪ Eğer canlı tek hücreli ise hücre bölünmesi yoluyla birey sayısı da artacağından, canlının üremesi gerçekleşmiş olacaktır. ▪ Çok hücreli canlılarda ise hücre çoğalması ile; doku, organ ve sistemlerin büyüyüp gelişmesi ve rejenerasyon olayı gerçekleşmektedir. Hücre Döngüsünün Evreleri: Belirli bir büyüklüğe ulaşan hücreler; ya büyümeyi durdurmaktadırlar ya da bölünmektedirler. ▪ Kalp kası, sinir hücreleri (nöronlar) ve eritrositler (alyuvarlar) gibi hücreler olgunlaştıktan sonra bölünmezler. ▪ Bölünme yeteneği olan hücrelerin birbirini takip eden, büyüme ve bölünme şeklindeki hücresel faaliyetine hücrenin döngüsü adı verilmektedir. ▪ Bir döngünün tamamlanması için geçen süreye de generasyon süresi adı verilmektedir. ▪ Hücre döngüsünün toplam süresi; türden türe ve dokudan dokuya farklılık göstermektedir. Genel olarak insan hücrelerinde bu süre 24 saat olarak belirlenmiştir. ▪ Bölünme haricindeki safhaya interfaz (büyüme) safhası adı verilmektedir. ▪ Ökaryotik hücrelerde bölünme, çekirdek bölünmesi ve sitoplazma bölünmesi olmak üzere 2 evrede gerçekleşir. ▪ Hücrenin kromozom sayısı ve içeriği, ebeveyn hücre ile aynı olan 2 ayrı yavru çekirdeğe bölünmesine mitoz, sitoplazmanın bölünmesine ise sitokinez adı verilmektedir. İnterfaz Evresi: İki bölünme arasında kalan evreye interfaz adı verilir ve döngünün %95’ini kapsamaktadır. Mitoz ise döngünün sadece 1/24’ü kadardır. Hücrenin oldukça aktif olduğu interfaz evresi; ❑Genetik materyalin replike olduğu sentez evresi (S), ❑Sentez evresinden önceki evre olan (G1), ❑Son hazırlık evresi olan (G2) olmak üzere üçe ayrılmaktadır. ▪ G1 evresinde yapısal proteinler, RNA ve hücre organelleri sentezlenerek miktar ve sayıca artmaktadır. ▪ G1 evresinin sonuna doğru, DNA replikasyonu için gereken enzimlerin sentezi yapılır. ▪ S evresinde, DNA duplikasyonu gerçekleşmektedir. ▪ Kromatin iplikler sentromer kısımlarından birbirlerine bağlı, protein örtüden yoksun ve düzgün iplikler halinde görülmektedir. ▪ S evresi bittikten sonra hücre, G2 evresine girmektedir. ▪ Çok hızlı bölünen embriyonik hücrelerde, G1 ve G2 evreleri bulunmaz. ▪ G2 evresi, bölünmeye geçmeden önceki son hazırlık evresi olup, yoğun bir şekilde protein sentezi olmaktadır. ▪ Yine MTOM’den, iğ ipliklerini oluşturacak mikrotübüller meydana gelmektedir. ▪ Sentrozom eşlenmesi gerçekleşmektedir. ▪ G2 evresinin sonunda kromatin iplikler kısalıp kalınlaşır. ▪ Proteinlerle örtülerek, kromozom halini alır. ▪ Sentromer kısımlarından birbirine bağlı olan kromozom kollarına kromatit adı verilmektedir. Her bir kromozomda, iki adet kromatid bulunmaktadır. ▪ Mitoz geçirmekte olan hücreler mikroskobik olarak, kromozomlar sayesinde tanınabilirken, İnterfaz evreleri, sadece biyokimyasal olarak ayırt edilebilir. ▪ Hücrenin bölünme döngüsüne girişi, çevreden gelen ekstraselüler sinyallere ve çeşitli iç sinyallere bağlıdır. ▪ Ekstraselüler uyarı, çeşitli büyüme faktörleri ile gerçekleşmektedir. ▪ Omurgalılara ait hücreler, serum olmaksızın standart hücre kültürü ortamında gerekli tüm besinler ve şartlar sağlansa dahi G0’da kalırlar. ▪ Bu nokta, R noktası (restriksiyon point) olarak adlandırılır. ▪ Eğer ortama omurgalı serumu ilave edilirse, hücreler bölünmeye devam ederler. ▪ Serumda, hücre bölünmesi ile ilgili çok düşük konsantrasyonlarda (10-9 - 10-11 M) büyüme faktörleri bulunur. ▪ Büyüme faktörlerinin yokluğunda, hücreler R noktasını geçemez ve G0 dinlenme fazına girerler. ▪ Büyüme faktörü uyarısına bağlı olarak, D-tipi siklin sentezi artmaktadır. ▪ Eğer siklin D ve büyüme faktörü arasındaki düzenleme bozulursa kanserleşme olabilir. Yaygın Büyüme Faktörleri: PDGF → Platelet kökenli büyüme faktörü, özellikle bağ dokusu hücrelerini uyarır. EGF → Epidermal büyüme faktörü, çoğu hücre tipini uyarır. TGF-β → Transforme edici büyüme faktörü, hücre farklılaşmasını düzenler. FGF → Fibroblast büyüme faktörü, fibroblast ve endotel hücrelerini uyarır. IL-2 → İnterlökin-2, T lenfositlerin çoğalmasını uyarır. NGF → Nöral büyüme faktörü, duyu ve merkezi sinir sistemi nöronlarının hayatta kalma süresini uzatır. ▪ Hücrenin çoğalması, canlının ihtiyaçlarına cevap verecek şekilde belli kontrol mekanizmaları ile düzenlenmektedir. ▪ Gelişimini tamamlamış bir bireyde, hücre bölünmesi ve hücre ölümü genellikle bir denge halinde düzenlenmektedir. ▪ Örneğin eritrositler 120 gün sonunda ölürler ve bir o kadarı da kan sıvısına yeniden verilmektedir. ▪ Buna karşın beyin hücreleri çok uzun ömürlüdürler ve yenileri oluşmamaktadır. ▪ Hücre döngüsü, evreler arasındaki ilişkileri düzenleyen 3 kontrol noktasına sahiptir: 1. G1 kontrol noktası 2. G2 kontrol noktası 3. M kontrol noktası ▪ Eğer bu noktalardan önceki döngüsel olaylar düzensiz veya hatalı olmuşsa, bu noktalarda ‘DUR’ sinyali verilerek döngü sonlandırılır. ▪ Böylece hasarlı kromozomların replike olup, yavru hücrelere geçişi engellenir. 1. G1 kontrol noktası oldukça önemli olup; G1’den S’ye geçişi kontrol eder. ▪ Hücre yeterli düzeyde gelişerek büyümüşse ve DNA’sı hasarsızsa, S’ye geçişe izin verilir. Aksi halde hücre G0 evresine girer. ▪ DNA’da hasar varsa, tamir için hücreye fırsat verilir. ▪ G1 kontrol noktasındaki bu baskılama, p53 tümör baskılayıcı gen ile sağlanmaktadır. ▪ Kanserli hücrelerde, p53 geninin mutasyona uğradığı gözlenmiştir, ▪ Böylece kontrolden çıkmış bir hücre bölünmesi olmaktadır. ▪ Bilinen en iyi tümör baskılayıcı gen, 17. kromozomun p-kolu üzerindeki 11. ekzonunda bulunan p53 geni’dir. Bu genden sentezlenen proteinin normal formu, hücre döngüsünü düzenleyen bir transkripsiyon faktörüdür. ▪ Eğer p53 geninde bir mutasyon oluşacak olursa, G1 hazırlık fazı tamamlanmadan S fazına geçiş olmaktadır. ❑Özellikle sigaradaki benzopiren ve kuruyemişlerdeki aflatoksin maddesi, p53 mutasyonuna sebep olmaktadır. ❑Yine başka bazı genlerin onkogen haline gelmesi ve viral ürünler de, p53’ün çalışmasını engellemektedir. ▪ p53 geninin önemli 2 fonksiyonu bulunmaktadır. 1. Mutasyon gerçekleşmesi durumunda hücre döngüsünü durdurmak suretiyle, DNA onarımına imkan sağlamak, 2. Gereken durumlarda, apoptozise öncülük yapmak. ▪ Günümüzde kanserli hastaların % 60’ında, p53 proteininin normal işlevini yapamadığı görülmüştür. ▪ p53’ün özellikle meme kanseri, beyin, akciğer ve bağırsak kanserlerinde inaktif olduğu gözlenmiştir. 2. G2 kontrol noktası, replike olmamış DNA ve hasarlı DNA’ya karşı oldukça duyarlı olup, döngü gerektiğinde hemen durdurulur. ▪ Bekleme sırasında hatalar giderilirse, döngü devam ettirilir. 3. Metafaz kontrol noktasında, kromozomların ekvatoryal düzlemde düzgünce dizilme durumları ve iğ ipliklerine tutunması kontrol edilir. ▪ Bu sayede kromozomlar yavru hücrelere düzgün olarak dağılırlar. ▪ İnsan vücudundaki hücrelerin çoğalması, farklılaşması, yaşlanması ve ölüm programları, sayıları 100’den fazla olan değişik proteinler tarafından düzenlenmektedir. ▪ Bu proteinleri kodlayan genlerdeki mutasyonlar neticesinde kanser oluşabilir. ▪ Bu düzenleyici proteinleri 3 ana gruba ayırabiliriz: 1. Hücrenin çoğalmasından sorumlu olan ve bir çeşit yeşil ışık görevi yapan proteinler, 2. Hücre çoğalmasını durduran ve kırmızı ışık görevi yapan proteinler, 3. Hücrenin ömrünü noktalayan yaşlanma ve intihar proteinleri. ▪ Hücre döngüsünün evrelerinin kontrolü, genel olarak protein kinazlar ile yapılmaktadır. ▪ Mitoz başlatıcı faktör olan MPF tüm somatik hücrelerde ve yumurta hücrelerinde bulunan, G2 evresinden M evresine geçişi düzenlemekte olup; dimer yapısında bir protein kinazdır (Siklin B ve Cdk 1). Mitoz Evresi (M-Evresi): Mitoz sayesinde, ana hücrenin kromozomları hiçbir değişikliğe uğramadan aynı sayı ve çeşitle, oğul hücrelere aktarılmaktadır. ▪ Kromozomlar eşit olarak dağıldıktan sonra sitoplazma bölünmesi olur ve sitoplazma miktarı yarıya iner. ▪ Mitoz; profaz, metafaz, anafaz ve telofaz olmak üzere 4 alt evreye ayrılmaktadır. 1.Profaz: Kromatin iplikler kısalıp kalınlaşır ve kromozom halini almaya başlar. ▪ Sentromer kısımlarından birbirine bağlı olan kromozom kollarına kromatit adı verilmektedir. Her bir kromozomda, 2 kromatit bulunmaktadır. ▪ Kromatitler, sentromer adlı bölgelerinden birbirlerine bağlanmışlardır. ▪ Bu kısımda, kinetokor adlı iğ ipliklerine bağlanma bölgeleri yer almaktadır. ▪ Sentromer bölgesinde yer alan kohezin proteinleri sayesinde, kardeş kromatitler bir arada tutulmaktadır. ▪ Sentromerde; α-satellit adlı çok sayıda DNA tekrar dizileri ve sentromer proteinlerinden (CENP) oluşan heterokormatin yapıdaki bölge bulunur. ▪ Günümüze kadar 20 çeşit CENP (sentromerik protein) tanımlanmıştır. ▪ Profaz evresinde, sentrozomlar ayrılarak zıt kutuplara hareket ederler. ▪ Sentrozomlardan kutuplara doğru yönelen ve tubülinden oluşan mikrotubüllere, astral iplikler, ▪ Sentriyoller arasında uzanan mikrotubüllere ise iğ iplikleri adı verilir. ▪ İğ iplikleri, sentromerik ve polar olmak üzere ikiye ayrılır, kromatidler sentromerik olanlara bağlanmaktadırlar. ▪ Profazın sonuna doğru nükleus zarı ve nükleolus da parçalanır. ▪ Profaz oldukça uzun bir mitoz evresidir. ▪ Mitotik mikrotübüllerin, (-) uçları kutuplardan birine, (+) uçları ise ekvatoryal bölgeye doğru uzanmaktadır. ▪ Kromozom temasını, (+) uçlar sağlamaktadır. ▪ Polar MT’ler, mikrotübül bağlayıcı proteinlerle birbirlerine çapraz bağlanırlar. ▪ Kinetokor bölgeleri, anafaz esnasında kromozomları kutuplara çekmek için uygulanan gücün etkilendiği bölgedir. ▪ Daima kutuplara doğru dönüktür. ▪ Kinetokorlar, mikrotübüllerin (+) ucuna bağlanır ve bir taraftan da (+) ucu, cap gibi görev yaparak depolimerizasyondan korur. ▪ Mikrotübüllerin (-) ucunu da, kutuplarda yer alan sentrioller depolimerizasyondan korurlar. 2. Metafaz: İyice kısalıp belirgin hale gelen kromozomlar, hücrenin ekvatoryal düzlemine dizilirler ve metafaz plağı oluşur. 3. Anafaz: Kardeş kromatitlerin birbirinden uzaklaşmaya başlaması ile anafaz başlar ve kromatitler zıt kutuplara doğru çekilirler. ▪ Bu andan itibaren artık her bir kromatit, bağımsız bir kromozom adını alır. ▪ Kardeş kromatidleri bir arada tutan kohezin proteinler yıkılır. ▪ Kromozomlar bu evrede zıt kutuplara çekilirken, ters V şeklinde görülürler. ▪ Anafazın başlamasında, hücre içindeki Ca+2 düzeyindeki artış rol oynamaktadır. ▪ Kinetokor mikrotübüllerinin kısalmasıyla birlikte, kromatidlerin kutuplara doğru çekilmesi Anafaz A safhasıdır. ▪ Anafaz A’da, kinetokor mikrotübüller, (+) uçtan yıkılırlar. ▪ Mikrotübülün yıkılması, bizzat kinetokorun pasif hareketine sebep olur. Anafaz B: ▪ Polar mikrotübüllerin (+) ucunun uzamasıyla birlikte, kutupların birbirinden uzaklaşması Anafaz B safhasıdır. ▪ Anafaz B → ATP hidrolizi yardımıyla gerçekleşir. 4. Telofaz: Kromozomların kutuplara ulaşmasıyla birlikte telofaz başlar. ▪ Bu evrenin süresi profaza eşittir. ▪ Kromozomlar açılıp, incelmeye ve uzamaya başlarlar. ▪ Nükleus zarı ve nükleolus yeniden oluşur. Sitokinez Evresi: Mitozun tamamlanmasını takiben, 2 oğul hücre oluşturacak olan sitokinez başlar. ▪ Sitokinez hayvan hücrelerinde, plazma zarının hemen altında aktin ve miyozin II tarafından oluşturulan kontraktil halka ile gerçekleştirilir. ▪ Halka metafaz plağının olduğu yerdedir ve bölünme iğ ipliklerine dik olarak gerçekleşir. ▪ Sitoplazma filament kasılmasını takiben ortadan boğumlanarak ikiye ayrılır. Mitoz Bölünmenin Sıklığı: Yetişkin hayvan hücreleri, hücre çoğalma sıklığına göre, üç gruba ayrılabilir: 1. İnsandaki nöronlar ve kalp kası hücreleri, bölünme yeteneklerini tamamen kaybetmiştir. 2. Ergin hayvandaki çoğu hücreler ise G0 evresinde beklerler, yaralanma olduğunda G0’dan çıkarak hücre döngüsüne yeniden girerler. ▪ Deri fibroblast hücreleri, düz kas hücreleri, damar endotel hücreleri, karaciğer, pankreas, böbrek, akciğer, prostat gibi organların epitel hücreleri bu gruba girmektedir. 3. Bu gruptaki hücreler ise kan hücreleri, deri ve bağırsak epitel hücrelerini içermektedir. ▪ Ömürleri kısa olup, sık sık yenilenmesi gerekmektedir. ▪ Farklılaşmış olduklarından kendileri bölünemezler, fakat daha az farklılaşmış olan ve kök hücreler adlı hücreler bölünerek ölenlerin yerini doldurmaktadır. ▪ Örneğin bütün kan hücresi tipleri, kemik iliği kök hücrelerinden çoğalırlar. Mayoz Bölünme: ▪ Vücudumuzdaki hücreler diploit kromozom (2n) sayısına, yani biri anneden diğeri babadan gelen bir çift kromozom takımına sahiptirler. ▪ Bu kromozom çiftlerine homolog kromozomlar adı verilir. ▪ Ebeveynler mayoz bölünme ile haploit kromozom sayısına (n) sahip gametleri (üreme hücrelerini) oluştururlar. ▪ Mayoz bölünme sadece eşey ana hücrelerinde görülmektedir. ▪ Mayoz bölünme; mayoz I ve mayoz II olmak üzere birbirini izleyen 2 evreden oluşur. Her bir bölünmede; ❑Profaz, ❑Metafaz, ❑Anafaz, ❑Telofaz evreleri görülür. ▪ Mayoz I sonucu kromozom sayısı yarıya indiğinden (homolog kromozom ayrılması), bu bölünmeye redüksiyon bölünmesi denir. Mayoz I (Redüksiyon Bölünmesi): Profaz I, metafaz I, anafaz I ve telofaz I evrelerinden oluşur. ▪ Profaz I: Mayoz bölünmenin oldukça yavaş ve karmaşık bir evresidir. ▪ Profaz I, kendi içinde; Leptoten, Zigoten, Pakiten, Diploten, Diyakinez olmak üzere 5 alt evreye ayrılmaktadır. 1. Leptoten evresi: Kromozomların homologları ile birlikte tek tek görünür hale geldiği evredir. ▪ İnterfazdaki S evresinde DNA replike olduğundan, her bir kromozom ikişer kromatitli olarak görülür. 2. Zigoten evresi: Kromozomlar daha da kısalıp kalınlaşırlar ve homolog kromozomlar karşı karşıya gelerek eşleşirler. ▪ Birbirlerine paralel olarak uzanan homolog kromozomlar arasındaki bu ilişkiye sinapsis adı verilir. ▪ Nükleolus parçalanmaya, sentriyoller ayrılarak kutuplara çekilmeye başlar. 3. Pakiten evresi: Eşleşmesi tamamlanmış olan homolog kromozomlar en kısa formunu alırlar. Eşleşen homolog kromozomlar kromatidleri ile birlikte dört kollu olarak görülürler, bu komplekse tetrat veya bivalent denir. ▪ Tetrat evresinde sinaps ilişkisine giren kromozomlar arasında sinaptonemal kompleks oluşur. Bu kompleks ile homolog kromozomlar bir arada tutulur. ▪ Bu yakın ilişki sırasında kardeş olmayan kromatitler arasında krossing over adlı parça değişimi gerçekleşir. Bu genetik çeşitliliğin sağlanmasında oldukça önemlidir. ▪ Yine sentriyoller kutuplara çekilmeye devam eder. 4. Diploten evresi: Sinaptonemal kompleks kaybolur ve homolog kromozomlar birbirinden ayrılmaya başlar. ▪ Homolog kromozomlar yine de kiyazma bölgelerinden birbirlerine bağlı kalırlar. Kiyazma noktaları parça değişiminin olduğu yerlerdir. 5. Diyakinez evresi: Homolog kromozomlar arasındaki ilişki tamamen sonlanır. ▪ Sentriyoller tamamen ayrılarak zıt kutuplara yerleşir. ▪ Nükleolus kaybolur ve nükleus zarı tamamen parçalanır. ▪ Metafaz I: Tetratlar serbest kalarak ekvatoryal düzlemde dizilirler. Her bir kromozom sadece tek kutuptan gelen iğ ipliğine bağlanır. ▪ Anafaz I: Sentromerik iğ ipliklerinin bağlanma tarzı mitozdakinden farklıdır. Burada, sentromer bölgesi, sadece tek kutuptan gelen iğ ipliğine bağlanır. ▪ Mayoz anafaz I’de, tek taraflı bir bağlanma ve çekim olduğundan kromatidler ayrılmaz, homologlar farklı kutuplara giderler. ▪ Homologlar ayrıldığından dolayı 2n kromozom sayısı artık, n sayıya düşer (redüksiyon bölünmesi). ▪ Telofaz I: Bu evrede haploit sayıya sahip kromozomların zıt kutuplara çekilmesi tamamlanır ve sitoplazma bölünmesi başlar. ▪ İki mayoz evresi arasında tipik bir interfaz bulunmaz. ▪ İnterkinez adlı kısa süreli bir hazırlık evresinden sonra, hemen ikinci profaz başlar. ▪ DN

Kanser Biyolojisi, Kök Hücreler ve Immünobiyoloji 2024 Ders Notları PDF

Document Details

Tags

Related

Summary

Full Transcript

Upgrade to continue