39.11: Kök Hücre Kültürü

Kök hücre araştırmaları, hücresel hasarı yenilemek ve onarmak için kök hücreleri kullanmanın yollarını bulmayı amaçlamaktadır. Zamanla çoğu yetişkin hücre, yaşlanmanın getirdiği aşınma ve yıpranmaya maruz kalır ve bölünme ve kendilerini onarma yeteneklerini kaybeder. Kök hücreler belirli bir morfoloji veya işlev göstermez. Çoğu dokuda küçük bir hücre alt kümesi olarak bulunan yetişkin kök hücreler, bölünmeye devam eder ve genellikle o doku tarafından oluşturulan çok sayıda özel hücreye farklılaşabilir. Bu hücreler vücudun vücut dokularını yenilemesini ve onarmasını sağlar.

Farklılaşmamış bir hücrenin özelleşmiş bir hücreye dönüşmesini sağlayan mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır. Laboratuvar ortamında, büyümenin fiziksel ve kimyasal koşullarını değiştirerek kök hücrelerin özelleşmiş hücrelere farklılaşmasını sağlamak mümkündür. Deneysel olarak çeşitli kök hücre kaynakları kullanılır ve kökenlerine ve farklılaşma potansiyellerine göre sınıflandırılır. İnsan embriyonik kök hücreleri (hESC'ler) embriyolardan ekstrakte edilir ve pluripotenttir. Pek çok organda ve kemik iliği ve deri gibi farklılaşmış dokularda bulunan yetişkin kök hücreler çok potansiyellidir ve farklılaşmaları bu dokularda bulunan hücre türleriyle sınırlıdır.

Göbek kordonu kanından izole edilen kök hücreler de süt dişlerinden (süt dişleri) alınan hücreler gibi multipotenttir. Araştırmacılar yakın zamanda fare ve insan yetişkin kök hücrelerinden uyarılmış pluripotent kök hücreler (iPSC'ler) geliştirdiler. Bu hücreler, embriyonik kök hücreler gibi işlev gören, genetik olarak yeniden programlanmış çok potansiyelli yetişkin hücrelerdir; üç germ katmanının tümünün karakteristik hücrelerini üretme yeteneğine sahiptirler.

Kök hücreler, bölünme ve özel hücrelere farklılaşma kapasiteleri nedeniyle diyabet ve kalp hastalığı gibi hastalıklar için potansiyel bir tedavi sunmaktadır. Hücre bazlı terapi, hasar görmüş veya tahrip olmuş hücreleri veya dokuları onarmak için bir büyüme kabında farklılaşmaya teşvik edilen kök hücrelerin hastaya enjekte edildiği tedaviyi ifade eder. Hücre temelli tedavinin uygulanabilmesi için birçok engelin aşılması gerekmektedir. Embriyonik kök hücreler neredeyse sınırsız bir farklılaşma potansiyeline sahip olsalar da, hastanın bağışıklık sistemi tarafından yabancı olarak görülürler ve reddedilmeyi tetikleyebilirler. Ayrıca embriyonik kök hücreleri izole etmek için embriyoların yok edilmesi önemli etik ve hukuki soruları da beraberinde getirmektedir.

Bunun aksine, bir hastadan izole edilen yetişkin kök hücreler vücut tarafından yabancı olarak görülmez ancak sınırlı bir farklılaşma aralığına sahiptir. Bazı kişiler çocuklarının kordon kanını veya süt dişlerini biriktirerek, bu kök hücre kaynaklarını ileride çocuklarının ihtiyaç duyması halinde kullanmak üzere saklarlar. İndüklenmiş pluripotent kök hücreler, embriyonik kök hücrelerin yasal, etik ve immünolojik eksiklikleri ortadan kaldırdığı için bu alanda umut verici bir gelişme olarak kabul edilmektedir.

Kök hücre kültürü, kök hücrelerin en uygun koşullar altında in vitro olarak büyütülmesi işlemidir.

Kök hücreler, doku ve organ yenilenmesi gibi çok çeşitli tıbbi uygulamalara sahiptir.

Kök hücre örnekleri genellikle yetişkin veya embriyonik dokulardan çıkarılır.

Bu örnekler daha sonra, gerekli hücreler arası etkileşimleri ve besinleri sağlayan inaktive edilmiş fare embriyonik fibroblast hücrelerinden oluşan bir besleyici tabaka ile kaplanmış plastik kültür kaplarına aktarılır; ve kök hücrelerin kendiliğinden farklılaşmasını önler.

Kültür kabı, esas olarak büyüme hormonları ve temel besinleri içeren ortamlarla desteklenir. Kök hücreleri bölünerek kültür kabına yayılarak koloniler oluşturmak için besler.

İstenilen boyuta ulaştıktan sonra, bu koloniler nazikçe çıkarılır ve saf ve sürekli büyüyen bir hücre hattı oluşturmak için birden çok kez yeniden kaplandıkları veya alt kültürlendikleri geçişe tabi tutulur.

Yerleşik bir hücre dizisi, in vitro olarak milyonlarca kök hücreye yol açabilir. Bu nedenle, bu kültürlenmiş kök hücrelerin bir kısmı ileride kullanılmak üzere dondurulabilir.