39.1: Zigotik Gelişim ve Kök Hücre Oluşumu

Tüm çok hücreli organizmaların gelişimi, sperm ve yumurta adı verilen haploid hücrelerin birleşerek diploid bir zigot oluşturmasıyla başlar. Zigot, tam bir organizmaya dönüşebilen totipotent bir hücredir. Zigot, 8 hücreli bir kütle oluşturmak için hücre bölünmesine veya bölünmeye uğrar. Bu aşamaya kadar hücreler küreseldir, gevşek bir şekilde tutunur ve totipotent kalır. Totipotent hücreler hem embriyonik hem de ekstraembriyonik dokuları geliştirme yeteneğine sahiptir. Ancak bölünmeye devam ettikçe blastosist adı verilen 64 hücreli aşamaya ulaşırlar. Hücreler iki farklı gelişim yoluna farklılaşır ve iç hücre kütlesini (ICM) ve trofektoderm (TE) hücrelerini oluşturur. ICM, embriyonik kök hücrelerin veya ES hücrelerinin kaynağıdır. ICM ve TE kendi kendini yeniler ancak yalnızca sınırlı hücre tiplerine farklılaşabilir.

ICM daha sonra embriyonik dokulara farklılaşır ve embriyonun tüm hücre tiplerini (nöral hücreler, epitel hücreleri, kas hücreleri ve kan hücreleri) oluşturan üç germ katmanını (mezoderm, endoderm ve ektoderm) oluşturur. Buna karşılık TE hücreleri, büyüyen embriyoyu kaplayan plasenta, amniyon ve koryon gibi ekstraembriyonik dokuları oluşturur. Blastosist rahim duvarına implante edildikten sonra daha fazla embriyonik gelişime uğrar.

Doğumdan sonra her yetişkin doku, yetişkin kök hücreleri adı verilen kök hücrelerin bir kısmını muhafaza eder. Yetişkin kök hücreler, hasar görmüş veya ölü hücrelerin değiştirilmesine ve doku bütünlüğünün korunmasına yardımcı olmak için belirli bir doku tipindeki hücreleri oluşturabilir. Yetişkin kök hücreler arasında kemik iliğinin hematopoetik kök hücreleri ve deri, bağırsak, beyin, akciğer veya karaciğerin epidermal kök hücreleri bulunur.

Tüm çok hücreli organizmalar, zigot adı verilen tek bir döllenmiş yumurta hücresinden ortaya çıkar. Zigot, sekiz hücreli bir kütle oluşturmak için mitotik olarak bölünür.

Bu aşamada, hücrelere implantasyon üzerine çoğalabilen, yenilenebilen ve farklı dokulara özelleşebilen totipotent kök hücreler denir.

Bölünen kök hücreler, blastosist adı verilen 64 hücreli bir kütle oluşturur, trofektoderm veya TE adı verilen bir dış tabaka ve iç hücre kütlesi veya ICM adı verilen gevşek bağlı hücrelerden oluşan bir çekirdek oluşturur.

TE, ilk epiteli oluşturan, birbirine sıkıca yapışmış tek bir hücre katmanından oluşur. Bu hücreler daha sonra ekstraembriyonik dokular oluşturmak üzere farklılaşırken, ICM embriyoyu üretir.

Bir bebek büyüyerek bir yetişkine dönüştüğünde, deri, kaslar ve bağırsak gibi dokular bazı kök hücreleri tutar. Yetişkin kök hücreler sadece içinde bulundukları spesifik dokuyu oluşturabilir ve hasarlı veya ölü hücrelerin yerini alabilir.