Deri hücrelerinden yapay sperm ve yumurta hücreleri üretildi!

Albüm: Güncel Tıbbi Haber & Araştırmalar

Deri hücrelerinden yapay sperm ve yumurta hücreleri üretildi!

Araştırmacılar petri kabında kök hücrelerini kullanarak sperm ve yumurtaya dönüşebilecek öncü hücreler ürettiler. 24 Aralık’ta Cell’de yayımlanan bu çalışmaya kadar üreme hücrelerinin kök hücrelerden elde edilmesi ancak bazı kemirgenler üzerinde başarılı olabilmişti.

İnsan ve farelerin erken dönem gelişimindeki ilk olaylardan birisi,  primordiyal, yani ilk eşey hücrelerinin (PCG) meydana getirilmesidir. Yumurta hücresinin spermle döllenmesinden sonra embriyonik kök hücreler fetüsü meydana getirecek olan çeşitli hücre tiplerine farklılaşmaya başlar ve bu farklılaşmış hücrelerin bazıları ileride yumurta ve spermi oluşturacak primordiyal eşey hücreleri haline gelir. Cambridge Üniversitesi’nden Profesör Azim Surani:

“Eşey hücreleri, bir nesilden diğer nesle süreğen şekilde genetik bilginin aktarılmasını sağlayan, bir bakıma “ölümsüz” hücrelerdir.”

Son 10 yılda araştırmacılar yetişkin hücrelerin, pratik olarak vücudun sahip olduğu herhangi farklı bir hücre tipine farklılaşabilen embriyonik kök hücreler gibi davranmaları için onları adeta yeniden programladılar. Örneğin bu uyarılmış plüripotent kök hücreler (iPS) insan retinası ve bağırsağı geliştirmekte kullanıldı. Araştırmacılar ayrıca bu iPSleri eşey hücrelerine farklılaşabilecek şekilde meydana getirmiş, ancak bu sadece kemirgenlerde mümkün olmuştu. Weizmanm Bilim Enstitüsünden Jacop Hanna:

“Bugünlerde İngiltere ve İsrail’den araştırmacılar artık bizzat insan kök hücrelerinden bu tip eşey hücrelerini meydana getirebilmenin yolunu çizdiler. Gelişimimizdeki bu sürece “özelleşme” deniyor, yani bu eşey hücreler özelleşmiş olarak adlandırılıyor ve sperm ya da yumurta hücreleri meydana gelene dek aşağı yukarı otomatik biçimde bu özelleşme devam ediyor.“

Peki bu sürece etki eden yapılar ve genler neler? Çalışmaya yapan bilim insanı grubu SOX17 adındaki bir genin kök hücreler üzerinde bu süreçte bizzat etkili olduğunu söylüyorlar. Yine bu genle (SOX17) ilgili önceki çalışmalar kök hücrelerin bağırsak, mide, akciğer veya pankreas gibi endoderm yapılarına dönüşmesinde bu genin yardımcı olduğunu gösteriyordu. Ancak ilk kez eşey hücrelerinin, bu tip bir genin yardımıyla eşey hücrelerine dönüştürülebileceği insanlar üzerinde kanıtlanmış oluyor. (Şaşırtıcı bir biçimde aynı çalışmalar fareler üzerinde denendiğinde, bu genin farelerdeki benzerinin aynı süreçleri yönetmediği görülmüş.)

İnsan eşey hücresinin doğuşunu gösteren SOX17 pozitif hücrelerinin (yeşil) başlangıçtaki görünüşü. (Embriyoid)

Çalışma ekibi bu eşey hücrelerin oluşumunu elbette ki laboratuvar ortamında gözlemlediler. Kadın ve erkeklerden, embriyonik kök hücreler ve yeniden programlanmış yetişkin deri hücreleri kullanılarak gerçekleştirilen bu çalışmada, yaklaşık %40 verimliliğe kadar eşey hücreleri üretmeyi başardılar. Nature dergisinde aktarılan bilgiye göre, laboratuvar ortamında oluşturulan eşey hücreleriyle doğal fetüsü oluşturan eşey hücreleri protein işaretlemeleriyle karşılaştırıldığında bu eşey hücrelerin oldukça benzer olduğu kaydedildi.

Grafikte, bu süreçte etkili olan genlerin ve olayların bir özeti görülüyor.

Açıklamalar:
CD38: Eşey hücrelerinin yüzeyinde önemi işlevi olan bir glikoprotein

hESC: İnsan embriyonik kök hücresi

hiPSC: İnsan pluripotent kök hücreler

hPGCLC: Laboratuvarda üretilen insan eşey hücreleri

hPGC: Doğal insan eşey hücreleri

BLIMP1: Gen aktivitesinde sorumlu bir protein

PRDM14: Bir çeşit protein kodlama geni

TFAP2C: Morfojenezde önemli rol oynayan bir protein

Aşağıdaki fotoğraflarda eşey hücrelerine farklılaşan embriyonik kök hücreleri görülüyor. Her bir renk, bu kök hücrelerin sahip olduğu genin farklı açılımlarını temsil ediyor, bu sayede araştırmacılar kök hücrelerin ne kadarının ne şekilde “programlandığını” anlayabiliyorlar. Soldaki üç fotoğraf, tek bir fotoğraf olarak sağ tarafta birleştirilmiş. 

Fotoğraf Weizmann Bilim Enstitüsünden

Önümüzdeki yıllarda bu gelişmenin, çocuk sahibi olamayan çiftlere yardımcı olabilmesi için klinik sahada inceleneceği düşünülürken, neslin devamı için artık ayrı ayrı kadın ve erkeğe gerek kalmadığı yorumunun da bilim çevrelerince daha yüksek bir sesle savunulacağı söylenebilir.

Kaynaklar:

1.      IFL Science

2.      Cell

3.      Nature

4.      EurekAlert!