KÖK HÜCRELERİN TARİHSEL GELİŞİMİ, BUGÜNÜ VE GELECEĞİ Dr. Fahri ŞAHİN Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi İç Hastalıkları AD, Hematoloji BD 3. Geleneksel EBİLTET Kök Hücre Sempozyumu 30 NİSAN 2011, İZMİR

PROMETHEUS

JESUS

Hasara uğramış bir organın fonksiyonlarını restore etmenin, yerine yenisini koymaktan daha iyi bir yol var mıdır?

Frankenstein, or The Modern Prometheus

Kök hücre için milat “Omnis cellula e cellula” Tüm hücreler başka hücrelerden gelir 1876 Virchow

Ord. Prof. Dr. Süreyya Tahsin Aygün Veterinerlik, mikrobiyoloji ve tıp alanlarında önemli çalışmalar yapmış ve dünyada “kök hücre” kavramını ilk kez ortaya atan bilim insanlarının arasında yer almıştır

Kök Hücreler ; Kendilerini yenileme potansiyelinde (self-renewal) Farklı hücrelere yönlenebilen (Differentiation) Klonal “Engraftment” yapabilen (Repopulation) Catherine Verfaille ASH 2000

Kök Hücre Tipleri Kaynağına göre Farklılaşma potansiyeline göre Embriyonik KH Totipotent Pluripotent Erişkin KH Multipotent iPS Unipotent

Zaman Çizgisinde Embriyonik Kök Hücre (1981-2005) Fare blastosistinden EKH izole edilmesi - Embriyonik Kök Hücre tanımının yapılması (M. Evans & M.Kaufman) 3.5 günlük blastosistin iç hücre kitlesinden sürekli çoğalan fare embriyonik kök hücreleri elde edildi Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos Evans MJ, Kaufman MH. Nature. 1981 Jul 9;292(5819):154-6

Embriyonik Kök hücrenin eldesi ve kullanımı İç hücre kitlesinin izolasyonu Dış hücreler (Plasenta) İç hücreler (fetus) 5-6.gün Blastosist Hücrelerin kültürü The inner cell mass (the part that would form the fetus) of the embryo is isolated and disrupted to form embryonic cell lines. This process destroys the embryo. Under special culture conditions, the cells of the embryonic lines can be coaxed to form certain kinds of differentiated cell types. In theory, these differentiated cells could be used to repair or replace defective cells or tissues. “Özel soslar” Kalp onarımı KC Böbrek Kalp kası 14

Zaman Çizgisinde Embriyonik Kök Hücre (1981-2005) Fare blastosistinden EKH izole edilmesi - Embriyonik Kök Hücre tanımının yapılması (M. Evans & M.Kaufman)

Zaman Çizgisinde Embriyonik Kök Hücre (1981-2005) Fare blastosistinden EKH izole edilmesi - Embriyon Kök Hücresi tanımının yapılması (M. Evans & M.Kaufman) 1998 İnsan blastosistinden ilk kez EKH dizisinin elde edilmesi (J. Thomson ve ark) (University of Wisconsin-Madison)

Zaman Çizgisinde Embriyonik Kök Hücre (1981-2005) Fare blastosistinden EKH izole edilmesi - Embriyon Kök Hücresi tanımının yapılması (M. Evans & M.Kaufman) 1998 İnsan blastosistinden ilk kez EKH dizisinin elde edilmesi (J. Thomson ve ark) (University of Wisconsin-Madison) 2001 Çekirdek nakliyle farede EKH elde edilmesi (Wakayama ve ark) 2001 Embriyonik kök hücre çalışmalarına Başkan Bush sınırlaması 2002 Farede EKH’den elde edilen pankreas hücreleriyle diyabet tedavisi 2004* Claim of first human cloned blastocyst created and a cell line established (Korea) – later proved to be fraudulent *Hwang, W.S., et al. 2004. Evidence of a Pluripotent Human Embryonic Stem Cell Line Derived from a Cloned Blastocyst. Science 303: 1669-1674.

2004-2008 İnsan EKH’den Parkinson hastalığında kayba uğrayan nöronların elde edilmesi 2004 İnsan EKH’nin fare beynine yerleştirildiğinde işlevsel nöronlara dönüşümü (F. Gage ve ark) 2005 İnsan EKH’nin hayvan ürünleri kullanılmadan kültüre edilebilmesi (R. Lanza ve ark) 2006 Farede somatik hücreden EKH elde edilmesi (uPKH=iPSC). (S. Yamanaka ve ark.) 2006 İnsanda somatik hücreden EKH elde edilmesi (uPKH) (S. Yamanaka ve ark./J. Thomson ve ark) 2007 2008 Yaşlı iki ALS hastasının epitel hücresinden uKH elde edilip bundan motor nöron elde edilmesi. İlk kez hastadan elde edilen kök hücreler (Eggan & Henderson)

ERİŞKİN KÖK HÜCRE

Hematopoietik Kök Hücre İnsanda, modern kök hücre tabanlı nakil, kan ve kemik iliği ile ilgili araştırmalardan ortaya çıkmıştır EMBRİYONİK KÖK HÜCRE ERİŞKİN KÖK HÜCRE HEMATOPOİETİK KÖK HÜCRE MEZENKİMAL KÖK HÜCRE

1960’larda insanlarda ilk başarılı Kİ nakilleri bildirilmiştir Kemik iliğinin terapötik olarak kullanılması ilk olarak 1896 yılında tanımlanmıştır 1937 yılında ise Schretzenmayer parazitik enfeksiyonun tedavisi için taze aspire edilmiş kemik iliğini intra-artiküler olarak uygulamıştır Osgood, Primer Kİ bozukluklarını düzeltmek için kemik iliğini IV olarak ilk enjekte eden kişi olmuştur 1960’larda insanlarda ilk başarılı Kİ nakilleri bildirilmiştir Kemik iliği ekstraktı, lösemi tedavisi için ağız yolundan verilmiştir

Nobel Ödülü, 1990 E. Donnall Thomas Akut lösemilerde ilk başarılı Hematopoietik kök hücre tedavisini uygulamıştır Thomas ED, Lochte HL, Lu WC, Ferrebee JW. Intravenous infusion of bone marrow in patients receiving radiation and chemotherapy. N. Engl. J. Med. 1957; 257: 491.

AFEREZ

Hematopoietik kök hücre infüzyonu

Hematopoietik KH  myokard Orlic D. ve ark. Mobilized bone marrow cells repair the infarcted heart, improving function and survival. Proc Natl Acad Sci U S A. 2001 Aug 28;98(18):10344-9.

Hematopoietik KH  iskelet kas hücresi Kİ kökenli hücre hasarlı kas bölgesine enjeksiyon iskelet kasına dönüşüm Ferrari G ve ark.Science 1998 Fare muskuler distrofi modeli  Kİ transplantasyonu  donör kökenli kas hücreleri (Distrofin eksprese eden) Gussoni E ve ark.Nature 1999

Hematopoietik KH  Beyin hücreleri Farelere Kİ tx sonrası beyinde donör kökenli astrosit, mikroglia, nöronlar Kİ tx sonrası (EK) korteks ve hipokampusta Y kromozom içeren donör kökenli nöronlar Eglitis MA ve ark. Proc Natl Acad Sci USA 1997, Mezey ve ark.Science 2003

fumarylacetoacetate hydrolase Hematopoietik hücrenin hepatosite diferansiyasyonu Lagasse E et al. Nature Medicine 2000 glutamine synthetase fumarylacetoacetate hydrolase X-gal Kİ naklinden 7 ay sonra FAH -/- farenin KC biyopsisi

Mezenkimal Kök Hücreler MKH ilk kez 1966 yılında Friedenstein ve Petrakova tarafından sıçan kemik iliğinden izole edilerek tanımlanmıştır

Friedenstein ve ark. Kemik iliğinden elde ettikleri klonal ve plastik yapışma özelliği gösteren stromal hücreleri tanımlamışlardır Erken dönemde bu hücrelerin fibroblast colony forming units (F-CFU) olarak şekillendiğini ancak daha sonra uygun in vitro koşullarda osteoblast, kondroblast ve adiposite farklılaşabilme kapasitelerine sahip olduklarını göstermişlerdir

1999 yılında Pittenger ve ark 1999 yılında Pittenger ve ark. MKH’leri, ” Kemik iliğinden köken alan ve uygun uyarılarla üç temel seri; osteoblastik, adipositik ve kondrositik seriye farklılaşabilen fibroblastoid hücrelerdir” şeklinde tanımlamış ve bu tanım “altın standart” olarak kabul edilmiştir Science. 1999 Apr 2;284(5411):143-7 Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC et al. Multilineage Potential of Adult Human Mesenchymal Stem Cells

Öz eleştiri Robey PG 2000 yılında kök hücreler için şu yorumda bulunmuştur: “Biz, kök hücrelerin bulundukları organizmada ne işe yaradıklarından ziyade bizim laboratuvarda onlarla neler yapabileceğimizle ilgilendik”

KLİNİK UYGULAMALAR Kardiyovasküler hastalıklar Nörodejeneratif hastalıklar Ortopedik uygulamalar Genetik ve otoimmün hastalıklar Oftalmik uygulamalar İskemik hastalıklarda uygulamalar ……. 37

Acute MI Bone Marrow Transfer to Enhance ST-Elevation Infarct Regeneration -BOOST 2004 yılında Wollert ve ark AMI geçirmiş 60 hasta 30 hastanın sol ventrikülüne kemik iliği kök hücresi enjeksiyonu yapmışlar 6 ay boyunca kalp MRI’ı ile takip Kontrol EF: % 0.7 artış Kİ Kök hücreleri verilen grupta EF: %6.7 artış

Kök hücre nakli Miyokard İnfarktüsü ile Kök Hücre İmplantasyonu arasındaki süre ne kadar kısa ise sonuçlar o kadar iyi Koroner oklüzyon ve İnfarkt alanı

KARDİYOVASKÜLER HASTALIKLAR Avrupa Kardiyoloji Derneği 2006 Akut Miyokard İnfarktüsü (AMI) İskemik kardiyomiyopati Kronik Miyokard İskemisi kardiyolojik hastalıkları onarımsal tıp bağlamında tedavi edilmesi düşünülen hedef hastalıklar olarak belirlemiştir:

Sinir hücreleri rejenere olamaz 1913 de İspanyol nörolog Santiago Ramón y Cajal “that in adult centres the nerve paths are something fixed, ended, immutable. Everything may die, nothing may be regenerated” For many years neuroscientists believed not just that brain damage was irreparable, but also that no process to replace lost neurons existed in our brain 43

Nörodejeneratif Hastalıklar 1. Parkinson Hastalığı 2. Alzheimer Hastalığı 3. ALS 4. Multipl skleroz 5. Omurilik zedelenmeleri

ORTOPEDİ UYGULAMALARI Kıkırdak Yenilenmesi Kemik yamaları Tendon ve kas uygulamaları

Hastaya Özgü Kök Hücre Tedavisi Biyopsi Çekirdek transferi Nükleer yeniden Programlanma Blastosist aşamasının Kültürü Nakil Kan Kalp Sinir Kas Puliripotent kök hücrelerin İzolasyonu ve çoğaltılması

KÖK HÜCRE ARAŞTIRMALARININ SORUNLARI

EKH Çalışmalarında ABD’deki Yasal Durum ABD Federal hükümeti: 9 Ağustos 2001 Yeni EKH hücre dizisi için devlet desteği yok Öncesinde 60 hücre dizisi NIH: 21 dizi ileri çalışmaları için altyapı desteği sağladı (presidential stem-cell lines) Kromozomal yaşlanma Genetik çeşitlilik içermiyor Eski teniklerle büyütüldüler Devlet fonları dışında paraya sahip olan üniversiteler de yeni EKH dizileri çalışmalarını sürdürdüler

EKH Çalışmalarında ABD’deki Yasal Durum 2006 yılında Japonya’dan Yamanaka embriyon kullanmaksızın EKH oluşturmayı başardığını duyurunca EKH çalışmalarının bir bölümü bu yöne kaydı (Harvard grubu) (23 Ocak 2009 kararı) FDA paraliziyle sonuçlanan akut (7- 14 günlük) omurilik yaralanmalarında EKH denenmesini onayladı Geron firması insan embriyonlarından elde edilecek hücrelerin kullanacağını açıkladı (Faz 1)

Obama to lift restrictions on embryonic stem cell research Mar 6, 2009 07:50 PM

EKH Çalışmalarında Ülkemizdeki Yasal Durum

Embriyoner olmayan Kök Hücre çalışmaları hakkında T.C. SAĞLIK BAKANLIĞI GENELGE 2006 / 51 Kök hücre nakli özellikle hematolojik, onkolojik hastalıklarda bir tedavi yöntemi olarak uzun yıllardır kullanılmaktadır. Son yıllarda farklı hastalıklarda da tedavi amaçlı kök hücre kullanımı gündeme gelmiştir. Dünyada ve ülkemizde kök hücre nakli ile tedavi konusunda halen yoğun araştırmalar yapılmakta olup, konu ile ilgili haberler basın ve yayın organlarında sıklıkla yer almaktadır. Bazı hastalıkların tedavisinde ümit verici bir yöntem olarak değerlendirilmesine karşın, henüz kök hücre nakli yapılan hasta sayısı çok azdır ve uygulamanın başarısı veya uzun vadede tedavinin hastada meydana getirebileceği yan etkiler konusunda yeterli bilgi mevcut değildir. Bakanlığımızca; kök hücre nakli çalışmalarıyla ilgili olarak, çalışmanın yapılacağı kurum bünyesinde gerekli altyapının oluşturulması ve çağdaş bilimin gereklerine uygun olarak uygulama yapılabilmesi amacıyla Kök Hücre Nakilleri Bilimsel Danışma Kurulu oluşturulmuş ve “Klinik Amaçlı Embriyonik Olmayan Kök Hücre Çalışmaları Kılavuzu” hazırlanmıştır. Ekte gönderilmekte olan Kılavuzun gereğinin ifası için, konu ile ilgili tüm kamu ve özel kurum-kuruluşlar ile üniversiteler bünyesindeki ilgili personele tebliğini önemle rica ederim. Çalışmayı yapan kurum, hastanın takibinde oluşabilecek beklenmeyen ciddi yan etkilerin veya ölüm durumunun ortaya çıkması halinde, yedi gün içinde sebeplerine yönelik bilgilerle, komplikasyonların ayrıntılı dökümünü Sağlık Bakanlığı’na bildirir. Klinik kök hücre çalışması tamamlanıp, sonuçları bilimsel bir ortamda veya hakemli bilimsel bir dergide yayınlanmadıkça söz konusu çalışma ile ilgili verilerin kamuoyunu yönlendirecek/yanıltacak biçimde açıklanması yasaktır

Do you favor or oppose medical research using embryonic stem cells? 58% 29% Taking Our Pulse: The PARADE/Research!America Health Poll Charlton Research Company, 2005

Scientists can extract embryonic stem cells from fertilized eggs that are voluntarily donated by fertility clinic patients. These fertilized eggs would otherwise be discarded. Knowing this, do you favor or oppose embryonic research? Taking Our Pulse: The PARADE/Research!America Health Poll Charlton Research Company, 2005

Scientists can now make embryonic stem cells for medical research by merging an unfertilized egg with a skin cell, for example. Knowing this, do you favor or oppose embryonic stem cell research? Taking Our Pulse: The PARADE/Research!America Health Poll Charlton Research Company, 2005

Kök hücre araştırıcıları geleceğin Simyacılarıdır

Mutluluk bile haddini aşarsa azap olur SENECA “Biz sizleri başka bedenlere koyacağız ve orada azap çekmeye devam edeceksiniz” Tekvin Mutluluk bile haddini aşarsa azap olur SENECA

Panacea Kök hücre tedavisi ile hastalıkları tedavi ettiklerini iddia eden ilanlara sık rastlanıyor Duyuru yapan kliniklerin bu konuda yayın ve bilimsel çalışmalarına hiç rastlanmaması düşündürücüdür Bilimsel, kanıta dayalı, ispatlanabilir ve tekrarlanabilir veriler olmadan hasta, hasta yakınları ve medya ile bilgi paylaşımı ETİK DEĞİLDİR

TEŞEKKÜR EDERİM Umut Abartı fahri.sahin@ege.edu.tr