Kök Hücrelerin Yapısı Nasıldır?

Siz bunu okurken, dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar, bir gün tek hücrelerden nasıl yeni dokular ve organlar yetiştireceklerini bulmak için laboratuvar tezgahlarındalar. Bunun bir bilim kurgu filminden fırlamış gibi olduğunu düşünüyorsanız, yalnız değilsiniz. Yine de bu araştırma, tıp uzmanlarının gerçek dünyada çok çeşitli insan hastalıklarını tedavi etme şeklini değiştiren bilimsel bir atılım sağlayabilir.

Bu araştırmanın nihai hedefleri geniş olabilir, ancak araştırma konusu o kadar küçük ki çıplak gözle bile göremezsiniz. konu kök hücreler. Eşsiz özellikleri sayesinde bu muhteşem hücreler bilimin ve tıbbın geleceğini değiştirme potansiyeline sahiptir.
Kök hücre araştırmalarının avantajları ve dezavantajları hakkında daha fazla bilgi edinin.

Eşeyli üremenin bir sperm hücresi ile bir yumurta hücresinin bir araya gelip bir araya gelmesini gerektirdiğini biliyorsunuz. zigot gübreleme yoluyla. Bu tek ökaryotik hücre, tam bir genetik bilgi tamamlayıcısı içerir ve sizin gibi karmaşık çok hücreli bir organizmaya bölünme potansiyeline sahiptir.

Peki bu tek hücrenin bir insan vücudundaki trilyonlarca ve trilyonlarca hücreye nasıl bölündüğünü hiç merak ettiniz mi? Ve sadece bir hücre nasıl bu kadar çok farklı hücre tipine yol açabilir - örneğin hem deri hücreleri hem de beyin hücreleri?

Zigot bölünmeye başladığında (rahim içine yerleşmeden önce) ortaya çıkan hücreler aslında kök hücrelerdir. Bilim adamları, bu esnek hücrelerin her ikisinin de çoğalan ve pluripotent. Bu, hücrelerin çok daha fazla hücre üretmek için kolayca bölündüğü ve kök hücre yoluyla herhangi bir özel hücre tipine dönüşebilecekleri anlamına gelir. farklılaşma.
Hücre uzmanlığının açıklaması hakkında daha fazla bilgi edinin.

İlk bakışta, bir kök hücrenin parçaları yüzeyde o kadar da özel görünmüyor. İnsan vücudundaki tüm hücreler gibi, kök hücreler de birkaç ortak yapıyı paylaşır. Bunlar şunları içerir:

• bir hücre zarıBazı maddelerin hücreye girmesine izin veren ve diğerlerini dışarıda tutan hücreyi çevreleyen bir lipit çift tabakası olan.
  
• sitoplazma, hücrenin içindeki sıvı et suyu.
  
• bir çekirdekDNA olarak depolanan tüm hücrenin genetik bilgisini içeren.

Fallop tüplerinde döllenme ile rahme implantasyon arasında, embriyo basit bir kök hücre tabakasından organize bir hücre grubuna dönüşecektir. gastrula - üç ile mikrop katmanları. Bunlar nihayetinde bir bütün (hala çok küçük olsa da) insan fetüsünü oluşturan birçok hücre tipini, dokusunu ve organlarını meydana getirecektir.

En dış katman olarak adlandırılan ektoderm, cilt hücrelerine ve sinir sistemi dokularına yol açar. Orta katman veya mezoderm, fetüsü canlı tutan kan hücreleri, bağ dokusu, kas hücreleri ve plasenta dokusu verir. rahimde. adı verilen iç katmandır. endoderm, bağırsak, akciğerler ve ürogenital sistemin astarlarını oluşturur.

Pluripotens sayesinde kök hücreler, implantasyondan sonra farklılaşabilir ve bu hücre tiplerinden herhangi birine dönüşebilir. Normal embriyo gelişimi ile ilişkili bu kök hücreler, bilim adamları tarafından kullanılan üç tip kök hücreden biridir. Araştırmacılar onları insan embriyonik kök hücreleriveya hESC'ler.

Bilim adamları tarafından kullanılan embriyonik kök hücreler asla gerçek bir insanın fallop tüplerindeki geleneksel döllenmeden kaynaklanmaz. Bunun yerine, bilim adamları bunları kullanarak test tüplerinde oluştururlar. laboratuvar ortamında döllenme (IVF). Bu embriyonik kök hücreler genellikle, aileleri oluşturmak için IVF kullanan insanlar süreci bitirdikten ve fazladan donmuş embriyoları (onları yok etmek yerine) bilime bağışladıktan sonra araştırma laboratuvarlarında toplanır.

Araştırmacılar için, diğer kök hücre türlerine kıyasla embriyonik kök hücreleri kullanmanın belirli faydaları vardır. Embriyonik kök hücrelere ulaşmak oldukça kolaydır ve kültürde büyütmek kolaydır. En önemlisi, embriyonik kök hücreler, kök hücre farklılaşması üzerine esas olarak herhangi bir hücre tipine yol açabilen gerçekten boş levhalardır.

Canlı bir rahme implantasyondan sonra hücrelerin yaptığı gibi, laboratuvardaki embriyonik kök hücreler doğal olarak bir araya toplanırlar. embriyoid cisimler ve özelleşmiş hücrelere farklılaşmaya başlar. Kültürde embriyonik kök hücre yetiştiren bilim adamları, bunun olmasını önlemek için yetiştirme ortamında belirli koşulları sağlamalıdır.

Bilim adamları, kök hücrelerin farklılaşmadan çoğalmasına izin vererek, embriyonik kök hücre hatları. Bilim adamları daha sonra bu hücre dizilerini dondurabilir ve araştırma projeleri veya daha fazla kültür için diğer laboratuvarlara gönderebilir. Bir hücre dizisi olarak nitelendirilmek için embriyonik kök hücreler:

• En az altı ay boyunca hücre kültüründe farklılaşmadan büyütün.
• Pluripotent olun veya herhangi bir hücre tipine farklılaşma yeteneğine sahip olun.
• Genetik anormallikleri yok.

Araştırmacılar, embriyonik bir kök hücre dizisindeki hücrelerin belirli bir hücre türü gibi belirli hücre türleri haline gelmesi için hazır olduklarında. araştırma projesi, kök hücreyi tetiklemek için kültür ortamını değiştirir veya belirli genleri kök hücreye enjekte ederler. farklılaşma.

Anlaşılan o ki, tam gelişmiş insan vücudundaki birçok olgun doku, yağmurlu bir günde bazı farklılaşmamış hücrelere tutunuyor. Bunlar yetişkin kök hücreler - bazen denir somatik kök hücreler – vücudun yeni hücrelere ihtiyacı olduğunda aktive olur. Bu, normal hücre döngüsü ve büyümesini hesaba katmak ve ayrıca bir yaralanma veya hastalıktan sonra dokuyu onarmak için olur.

Bilim adamları, aşağıdakiler gibi çok çeşitli organ ve dokularda yetişkin kök hücreler buldular:

• Kan damarları.
• Kemik iliği.
• Beyin.
• Bağırsak.
• Kalp.
• Karaciğer.
• yumurtalıklar
• Periferik kan.
• İskelet kası.
• Diş.
• testisler.

Yetişkin kök hücreler genellikle belirli bölgelerde bulunur. kök hücre nişleri. Herhangi bir hücre tipine farklılaşabilen embriyonik kök hücrelerin aksine, yetişkin kök hücre farklılaşması sınırlıdır ve dokuya özgüdür. Bu, yetişkin kök hücrelerinin tipik olarak yalnızca içinde bulundukları dokuyla ilişkili hücre tiplerine farklılaştığı anlamına gelir.

Örneğin, beyindeki yetişkin kök hücreler yalnızca sinir hücreleri veya nöronal olmayan beyin hücreleri olacaktır. İşte diğer bazı iyi bilinen yetişkin kök hücreler ve bunların özelleşmiş hücre tipleri:

• Hematopoietik kök hücreleri kemik iliğinde bulunur ve kırmızı kan hücreleri ve bağışıklık sistemi hücreleri dahil olmak üzere kan hücrelerine yol açar.
• Mezenkimal kök hücreler kemik iliğinde (ve diğer bazı dokularda) bulunur ve kemik hücrelerine, kıkırdak hücrelerine, yağ hücrelerine ve stromal hücrelere yol açar.
• Epitelyal kök hücreler bağırsak astarının derinliklerinde bulunur ve emici hücreler, kadeh hücreler, enteroendokrin hücreler ve Paneth hücreler.
• Deri kök hücreleri derinin bazal tabakasında bulunur ve neden olur keratinositler cilt yüzeyinde koruyucu bir tabaka oluşturur.

Bilim adamları, deneylerde bazı yetişkin kök hücrelerin özel hücrelere farklılaştığını gözlemlediler. embriyonik kök hücrelerin değerli pluripotensine benzeyen beklenen hücre tipi dışında. ama, bu farklılaşma Nadirdir ve meydana geldiğinde kök hücrelerin yalnızca küçük bir bölümünü etkiler. Araştırmacılar, insanlarda olup olmadığından emin değiller.

Yetişkin kök hücrelerin bilim adamları için bazı dezavantajları vardır. Nadirdirler ve laboratuvarda yetiştirilmeleri zordur. Ayrıca ne kadar bölünebilecekleri ve ne tür hücrelere dönüşebilecekleri konusunda da sınırları vardır. Bununla birlikte, yetişkin kök hücrelerin belirgin bir avantajı vardır: Muhtemelen daha az tetiklenme olasılıkları vardır. bağışıklık reddi çünkü bir hastanın kendi vücudundan hasat edilebilirler.

2006'da araştırmacılar bir tür kök hücre daha keşfettiler: uyarılmış pluripotent kök hücrelerveya iPSC'ler. Bunlar, bilim adamlarının daha çok embriyonik kök hücreler gibi davranmak üzere yeniden programladığı yetişkin kök hücrelerdir. Bununla birlikte, uyarılmış pluripotent kök hücreler ile embriyonik kök hücreler arasında anlamlı klinik farklılıklar olup olmadığı henüz net değildir. Bilim adamları, iPSC'leri ilaç geliştirme ve araştırma amacıyla insan hastalıklarını modelleme gibi önemli işler için zaten kullanıyorlar.

Araştırmacıların bu uyarılmış pluripotent kök hücreleri daha doğrudan uygulamalar için kullanabilmesi için aşılması gereken teknik engeller var. Bu kök hücrelerin temel olarak embriyonik kökten farklı olmadığını doğrulamanın yanı sıra Araştırmacılar, ilk aşamada indüklenmiş pluripotent kök hücreler yapmak için yeni teknikler tasarlamalıdır. yer. Mevcut yöntem, hayvan çalışmalarında kanser gibi ciddi yan etkiler gösteren yeniden programlama için bir araç olarak virüsleri kullanır.

Bilim adamları, ilaç endüstrisi için yeni ilaçları taramanın ve araştırma projeleri için hastalık modelleri olarak hizmet etmenin yanı sıra, kök hücrelerin yeni (ve heyecan verici) olabileceğine inanıyorlar. hücre bazlı tedaviler mümkün. Bu, bir gün laboratuvarların, organ ve doku bağışçılarına güvenmek yerine, nakil ihtiyacı olan insanlar için yeni organlar ve dokular üretebileceği anlamına geliyor.

Bu, kronik kalp hastalığı olan insanlara nakledilebilecekleri kalp kası hücreleri yapmak için kök hücreleri kullanan bilim adamlarına benzeyebilir. Mevcut hayvan çalışmaları, kesin mekanizma hala belirsiz olmasına rağmen, kemik iliğinden gelen stromal kök hücrelerin bu uygulama için umut verdiğini göstermektedir. Bilim adamları, kök hücrelerin yeni kalp kası hücrelerini mi yoksa kan damarı hücrelerini mi oluşturduğundan veya tamamen başka bir şey yapıp yapmadıklarından emin değiller.

Başka bir teorik örnek tip 1 diyabettir. Bilim adamları, insan embriyonik kök hücrelerini insülin üreten hücrelere ayırmayı umuyorlar. Diyabetli kişilerin bağışıklık sistemleri bu hücreleri bozar ve işlerini yapmalarını engeller. Bilim adamları, bir gün kök hücreleri insülin üreten hücrelere ayırabileceklerini ve bunları hastalara nakletebileceklerini merak ediyorlar.

Kalp hastalığı ve diyabete ek olarak, bilim adamları bu tıbbi ilerlemenin etkileyebileceğine inandıkları diğer insan hastalıkları ve durumları geniştir ve şunları içerir:

• Yanıklar.
• Görme kaybına neden olabilen makula dejenerasyonu.
• Osteoartrit ve romatoid artrit.
• Uyuşukluk, fonksiyon kaybı veya felce neden olabilen omurilik yaralanması.
• İnme.

Tabii ki, bu yeni tedavileri gerçek hastalara getirmek, bilim insanlarının bu teorik sürecin her adımında ustalaşmasını gerektirecektir. Bu, şunları yapmaları gerektiği anlamına gelir:

• Doku veya organı fiziksel olarak oluşturmaya yetecek kadar kök hücre büyütün.
• Doğru hücre tipine farklılaşmak için kök hücreleri uyarın.
• Farklılaşmış kök hücrelerin hastanın vücudunda yaşayabildiğinden emin olun.
• Farklılaşmış kök hücrelerin hastanın vücudundaki alıcı dokulara düzgün şekilde entegre olduğundan emin olun.
• Makul olarak, yeni doku veya organın, hastanın tüm yaşamı boyunca inşa ettiği işi yapmasını bekleyin.
• Yeni hücrelerin hastaya kanser gibi ikincil bir zarar vermediğinden emin olun.

Kök hücre tanımına göre, bu adımlar embriyonik kök hücreler kullanılarak gerçekleştirilebilir gibi görünse de, birçok cephede uzun yıllar ciddi araştırmalar gerektirecektir. Bu nedenle kök hücre araştırmaları profesyonel bilimlerde bu kadar aktif bir alandır ve aynı zamanda birçok fen bilgisi öğretmeni ve öğrencisi için akılda ilk sırada yer alır.

Kök hücre araştırmalarının nihai sonucu hala yolun aşağısında olsa da, genel anlayışı arttırmak kök hücre yapısı ve kök hücre farklılaşmasının nasıl çalıştığı, ortaya çıkan bu sürecin bir parçası olmak için harika bir yoldur. Bilim.