Kök Hücresine Giriş (Kavramlar-Yapı-İşlev) Prof.Dr. Alp Can Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Histoloji ve Embriyoloji ABD

Neden Kök Hücreler? Dejeneratif hastalıklar ve bozuklukların tedavisinde kullanılma potansiyelleri Parkinson, MS Diyabet, Kanser (lösemi vb) Kİ desteği Doku onarımları (spinal kord yaralanmaları vb) Hastalıkların etyolojisini öğrenmek İlaç keşfi ve geliştirmesi Gelişim ve hücre biyolojisini öğrenmek

Embriyonik Kök Hücreler (EKH) Non-Embriyonik Kök Hücreler Fetüs Kaynaklı Gelişimini sürdüren dokularda bulunan ve kısmen farklılaşmış veya farklılaşmamış hücreler Belli zaman dilimi içinde ve belli bölgelerde (geçici ve göç eden) bulunurlar Nöral krista KH Pankreas adacık progenitörleri Kemik iliği KH Kordon kanı KH Kordon stroması Amnion sıvısı Dokuya özgü KH (Yetişkin KH, Somatik KH) Yetişkinin farklanmış dokularındaki farklanmamış hücreler Organizmanın yaşamı boyunca kendilerini kopyalayabilme özelliği (???) Mezankimal Kök Hücreler (MKH) Hematopoetik Kök Hücreler

Dokuya Özgü Kök Hücrelerin Avantajları EKH’lerin aksine, DÖKH kanseröz yapı oluşturmazlar. Hazır kaynak olarak düşünülebilir. Bireylerden hızlıca alınabilir. Daha az etik probleme neden olur.

Dokuya Özgü Kök Hücrelerin Dezavantajları Tanımlanmaları ve saflaştırılmaları zordur. Büyük miktarlarda çoğaltılmaları zordur (sınırlı büyüme kapasitesi) Zaman içinde potansiyellerini kaybedebilirler Belli hücre tiplerine dönüşmezler Alıcıda yüksek oranda bağışıklık yanıtı ortaya çıkarırlar.

Mezankimal Kök (Stromal) Hücreler (MKH) (Fetus/Yetişkin kökenli) Nomenklatür: Multipotent Mezankimal Stroma Hücresi (Int. Soc. for Cell Therapy, 2005) Erişkinde hazır kök hücre kaynağı İşlevsel hücrelere dönüşebilme yeteneği (Mezankimal seriler, nöron, hepatosit) Koloni oluşturma ve kendini yenileme yeteneği Heterojen morfoloji (adheran, fibroblastik) Sınırlı yaşam süresi (50-100 hücre döngüsü) Belli yüzey belirteçleriyle izole edilebilmeleri (CD44, Stro-1, CD29, CD105 vs) Bazı hücre tedavilerindeki yeri kanıtlandı Osteogenezis imperfecta (Horwitz et al, 2002) Hematopoetik iyileşme (Koç et al, 2000) Kemik dokusu onarımı (Petite et al, 2000)

KEMİK YAĞ DOKUSU TENDON MEZANKİMAL KÖK HÜCRE KAS Kİ STROMASI KIKIRDAK LRP-5/Wnt sinyali Telomerase Cbfa-1 Wnt sinyali (Wnt 10b) Mekanik iletim sinyali MEZANKİMAL KÖK HÜCRE Hücre adezyonu SMAD’lar WISP-3/ Wnt sinyali MAPK ECM ilişkileri Sox 9 Sitokinler (IL-6, IL-11) bHLH KAS Kİ STROMASI KIKIRDAK

Yetişkinde multipotent MKH kaynakları Kemik İliği Adiposit Astrosit, nöron Kardiyomyosit Kondrosit, Osteoblast, Kas Hepatosit Mezangiyal hücre Stroma hücresi (fibroblast) Kas dokusu Adiposit, myotüp Endotel hücresi Nöron Kondrosit, Osteosit Spongiyoz kemik Adiposit, kondrosit, osteoblast Dermis Adiposit, kondrosit, kas, osteoblast Yağ dokusu Kondrosit, kas, osteoblast Periosteum Kondrosit, osteoblast Perisit Kondrosit Osteoblast Periferik kan Adiposit, fibroblast, osteoblast, osteoklast Kordon kanı Osteoblast, nöron, endotel hücresi Sinovial zar Adiposit, kondrosit, kas, osteoblast Amnion sıvısı Adiposit, kondrosit Diş pulpası

İnterlökin 1 tip-II reseptörü (IL1R2) MKH farklanmasında rol aldığı düşünülen gen sayıları (Song et al, 2006) osteogenez adipogenez kondrogenez Period homolog 1(PER1) Nebulette (NEBL) NR-CAM FK506-BP 5 İnterlökin 1 tip-II reseptörü (IL1R2) Çinko parmak protein 145 (ZNF145) Doku inhibitörü MMP 4 (TIMP4) Serum amiloidi A2

Sato ve ark(11)’dan alınmıştır. İnsan EKH’de yapılan DNA mikroarray sonuçlarına göre 918 gen bölgesinin işlevlerine gore dağılımı (%). Sato ve ark(11)’dan alınmıştır.

KÖK Hücresi Kavramları Kendini yenileme (self renewal) Somatik hücreler=80 popülasyon İleri proliferasyon gösterenler=160 popülasyon (örn: EKH, NKH) Farklılaşma potansiyeli ve yönü (differentiation) toti, multi, pluri, uni (kök hücre, prekürsör, progenitör) İleri farklılaşma, geri farklılaşma, öteye farklılaşma Klonalite (clonality) Kök hücreler/destekleyici hücreler=karma popülasyon Köklülük (stemness) Transkripsiyonel profil (kök hücrelere özgü ortak parmak izi?)

Kendini yenileme LIF Oct4 Nanog Notch/Wnt sinyal yolakları gp130 reseptörü üzerinden JAK-STAT ve SHP2-Erk yolaklarının uyarılmasıyla STAT3’ün uyarılması ve çekirdekte ilgili genlerin transkripsiyonu Oct4 morula evresinde trofoektoderm ve iç hücre kitlesinin gelişiminden sorumlu Nanog ilkel endodermin oluşumda ve gastrülasyonda etkilidir. Notch/Wnt sinyal yolakları EKH ve erişkin kök hücrelerde

Köklülük (Stemness) Ortak moleküler davranışlar? (moleküler imza) Geniş sinyal molekülü profiline yanıt vermek TGF, Notch, Wnt ve Jak/Stat Hücre döngüsü genlerini kontrol etmek G1 arresti Telomerin korunmasını sağlayan faktörleri barındırma Artmış telomeraz aktivitesi Özgün kromatin modeli DNA metilaz’lara, Histon diasetilaz’lara duyarlı Özgün posttranszisyonel modifikasyonlar RNA helikaz’larca regüle edilir Hücresel strese dayanıklılık İlaçlar, protein katlanması, detoksifikasyon yolları

KÖK HÜCRELER’in özgün yapı ve işlevlerini anlayabilmek için Doğru Sorular Sormak – Doğru Yanıtlar Aramak