2.15: Somatik Kök Hücre ile Doku Yenilenmesi

Somatik kök hücreler, çok çeşitli dokuların bakım ve onarımında önemli bir rol oynar. Bu kök hücreler, ana embriyonik kök hücreleri gibi, neredeyse sınırsız bir şekilde kendini yenileme yeteneğine sahiptir. Bununla birlikte, çok çeşitli hücre tiplerine farklılaşabilen embriyonik kök hücrelerin aksine, somatik kök hücreler gelişimin daha sonraki dönemlerinde ortaya çıkar ve kaderleri belirli bir organın hücreleriyle sınırlıdır.

Bu video, doku rejenerasyonunun ilkelerini, bilim adamlarının yaralanma sonrası doku onarımında somatik kök hücrelerin rolünü nasıl incelediğini ve doku rejenerasyonunu indüklemek için somatik kök hücreleri kullanan bazı uygulamaları kapsayacaktır.

Yaralanma veya hasarı takiben doku rejenerasyonunun arkasındaki ilkeleri tartışarak başlayalım. Somatik kök hücreler beyin, kemik iliği, iskelet kası, kalp, karaciğer ve bağırsaklar dahil olmak üzere çeşitli dokularda tanımlanmıştır.

Genel olarak, bu yenilenebilir kök hücre kaynağı, sonuçta işlevsel olarak özelleşmiş hücrelere yol açmadan önce, önce kader kısıtlı progenitör hücrelere farklılaşır. Bunun klasik bir örneği, hematopoez adı verilen günlük fizyolojik süreçtir. Bu süreçte, kemik iliğinde bulunan somatik kök hücreler, kendi sistemlerinin hücrelerine daha da farklılaşan kan ve bağışıklık sistemi progenitör hücrelerini oluşturur.

Doku rejenerasyonu açısından bakıldığında, iskelet kasında bulunan somatik kök hücrelerin doku onarımında rol oynadığı gösterilmiştir. Bir kas hasar gördüğünde, bu hücreler yaralanma bölgesine alınır ve hasarlı hücrelerin yerini almak için farklılaşır.

Somatik kök hücreler işe koyulma zamanının geldiğini nasıl anlarlar? Hücreler hasar gördüğünde, somatik kök hücreleri yaralanma bölgesine toplayan kemokinler gibi çözünür kemoatraktanlar salgılarlar. Bu hücreler daha sonra hedef doku hücre tipine farklılaşabilir. Somatik kök hücreler, yeni hücre tedariki sağlamanın yanı sıra, yara iyileşmesini destekleyen yeni kan damarlarının oluşumu gibi yerel değişikliklere neden olabilir.

Endojen somatik kök hücrelerin rejeneratif kapasitesi, hastalıklı veya hasarlı dokuyu onarmak için her zaman yeterli olmayabilir. Bu nedenle, bilim adamları, ekzojen somatik kök hücre havuzlarının verilmesinin bu tür durumları tedavi etmek için nasıl kullanılabileceğini araştırıyorlar.

Artık doku rejenerasyonunun biyolojisini anladığınıza göre, bilim adamlarının somatik kök hücreleri nasıl izole edebileceklerine ve doku onarımını indüklemek için nasıl uygulayabileceklerine dair bir örneğe bakalım. Bilim adamları, aşağıdaki yöntemi kullanarak, uydu hücreleri olarak adlandırılan kas kök hücrelerinin, yaralanma sonrası doku yenilenmesine nasıl yardımcı olduğunu göstermektedir.

İlk olarak, iskelet kasları bir donör fareden çıkarılır ve örneğin kollajenaz gibi ayrıştırıcı bir enzim yardımıyla sindirilir. Daha sonra, uydu hücreleri izole edilir ve bunu yapmanın bir yolu, bu hücreleri manyetik boncuklara bağlı antikorlarla inkübe etmektir, bunlar daha sonra manyetik bir sütun üzerinde saflaştırılır. Saflaştırmayı takiben, uydu hücreleri kültürde büyütülür ve daha sonra farklılaşma ortamı eklenerek miyojenik progenitör hücrelere farklılaştırılır.

Bu arada, bir alıcı fare, kas güçsüzlüğü veya kas distrofisi ile sonuçlanan bir toksinin kas içi enjeksiyonu ile hazırlanır. Hazırlanan miyojenik progenitör hücreler daha sonra distrofik farenin iskelet kaslarına enjekte edilir. Sonuç olarak, donör hücrelerin başarılı entegrasyonu ve farklılaşması immünohistokimya ile belirlenebilir. Distrofik fenotipin fonksiyonel iyileşmesi bir koşu bandı testi ile değerlendirilebilir.

Artık somatik kök hücrelerin bir doku rejenerasyon deneyinde nasıl izole edilebileceğini ve manipüle edilebileceğini gördüğünüze göre, bu benzersiz hücre sınıfının in vitro ve in vivo uygulamalarından bazılarına bakalım.

Somatik kök hücreleri in vivo hayvan modellerine enjekte etmenin yanı sıra, bilim adamları bu hücrelerin kaderini in vitro olarak manipüle etmenin yollarını da geliştiriyorlar. Bu deneyde, bilim adamları önce çapalı bir petri kabı hazırlayarak kök hücreleri fonksiyonel iskelet kası hücrelerine ayırdılar. Kök hücreler daha sonra kültürlendi, bir kollajen ve jel matrisi içinde karıştırıldı ve özel olarak tasarlanmış petri kapları içine yerleştirildi.

Daha sonra, bu ankrajlı kök hücreler, farklılaşma kültürü ortamına yerleştirilen elektrotlar tarafından elektriksel olarak uyarıldı ve bu da fonksiyonel, olgun kas yapılarının in vitro oluşumuna yol açtı. İmmünofloresan, farklılaşmış iskelet kası hücresi belirteçlerinin ekspresyonunu doğruladı: kırmızı renkte aktin ve yeşil renkte miyozin.

Somatik kök hücreler ayrıca merkezi sinir sistemi bozuklukları için potansiyel rejeneratif tedaviler olarak umut vaat etmektedir. Bu yöntemde, bilim adamları önce yeşil floresan proteini eksprese eden transgenik bir sıçan fetüsünden donör nöronal doku topladılar ve izole edilen nöronal kök hücreler, bir büyüme faktörü kokteyli ile bir fibrin matrisinde muamele edildi. Daha sonra, tedavi edilen nöronal kök hücreler, alıcı farenin omurilik lezyonunun bulunduğu bölgeye enjekte edildi. Greftlenmiş donör hücrelerin iyi entegre olduğu ve omurilik lezyonundaki boşlukları doldurduğu gösterildi.

Somatik kök hücrelerin bir konakçıya enjekte edildikten sonra dokulara nasıl entegre olduğunu daha iyi anlamak için, bilim adamları enjeksiyondan önce in vitro olarak floresan olarak etiketlemek için bir yöntem geliştirdiler. Bu deneyde, bilim adamları fare kemik iliğinden somatik kök hücreler topladılar ve bunları bir viral vektör sistemi kullanarak farklı floresan protein genleri ile stabil bir şekilde transfekte ettiler. Zamanla, alıcı fareden organlar alındı ve çeşitli dokulardaki hücrelerin yerini izlemek için floresan mikroskobu kullanıldı.

Az önce JoVE'nin somatik kök hücreler hakkındaki videosunu izlediniz. Bu video, somatik kök hücreler tarafından doku rejenerasyonunun arkasındaki ilkeleri, bu hücrelerin nasıl izole edilebileceğini ve incelenebileceğini ve rejeneratif tıptaki potansiyel uygulamalarını kapsıyordu. Somatik kök hücreler çok çeşitli dokuların rejenerasyonunda çok kritik bir rol oynadığından, bu hücre sınıfını düzenleyen mekanizmaları anlamak, rejeneratif tıpta aktif bir araştırma alanıdır. Her zaman olduğu gibi, izlediğiniz için teşekkürler!