Dilek Akyol
Giriş
İnsan vücudu genetik olarak pankreasta insülin üreten ve şekeri enerjiye dönüştürmeye yardımcı olan beta hücrelerini yok ederek kendi hücrelerine saldırmaya meyilli olabilir. Tip 1 diyabet olarak adlandırılan bu rahatsızlık, her yaşta olabilir ve eğer vücudun şeker seviyelerini dengelemek için yapılan insülin iğneleri veya bir insülin pompası dikkatli bir şekilde uygulanmazsa ölümcül olabilir.
Ancak Penn State’de biyomedikal mühendisliği ve biyoloji doçenti Xiaojun Lance Lian’a göre ufukta başka bir kişiselleştirilmiş tedavi seçenek olabilir. Lian ve ekibi, insan embriyonik kök hücrelerini laboratuvarda sadece küçük moleküller kullanarak insülin üretebilen beta hücrelerine dönüştürerek süreci daha verimli ve uygun maliyetli hale getirdi. Kök hücreleri çevrelerindeki sinyaller yoluyla başka hücre tipleri haline gelebilirler ve bazı olgun hücreler kök hücrelerine geri dönebilir -indüklenmiş pluripotensi.
Araştırmacılar, yaklaşımlarının her ikisi de federal olarak onaylanmış kök hücre dizlerinden elde edilen insan embriyonik ve uyarılmış pluripotent kök hücreler için işe yaradığını buldular. Lian‘a göre, yaklaşımlarının etkinliği gelecekteki çalışmalarda insan embriyonik kök hücrelerine olan ihtiyacı azaltabilir veya ortadan kaldırabilir. Sonuçlarını bugün (26 ağustos) kök hücre raporlarında (Stem Cell Raports) yayınladılar.
Lian “Diyabet Amerika birleşik devletlerinde ve tüm dünyada ciddi bir hastalıktır.” dedi ve ekledi: “Hastanın kendi bağışıklık hücreleri, insülin üretme ve glikoz seviyelerini düzenleme yeteneklerini öldürür. Kök hücrelerin potansiyel olarak sorunu çözebileceğini ve bir kişinin insülin ve glikoz seviyelerini tekrar uygun şekilde düzenlemesine izin verebileceğini düşündük. Kök hücreler çevresel koşullar veya laboratuvar müdahalesi yoluyla herhangi bir hücre tipine dönüşebilir. İşin püf noktası ise bir kök hücreyi istenen hücre tipinin işlevsel bir versiyonu haline getirmek için kesin koşulları bulmaktır.” dedi.
Lian “Kök hücrelerini pankreas beta hücrelerine dönüştürebilir ve hastaya geri aktarabilirsek, diyabeti tedavi etmek mümkün olabilir. Bilim insanları 20 yılın aşkın bir süredir çözüm bulmaya çalışıyorlar. Biz ekip olarak farklı bir yaklaşım benimsememiz gerektiğinin farkına vardık.” ve Lian ekledi “Önceki denemelerde, araştırmacılar kök hücreleri çeşitli hücre tiplerine dönüştürmek için büyüme faktörlerini veya protein gruplarını kullandılar. Bununla birlikte büyüme faktörleri pahalı ve kararsızdır, bu da maliyetli ve verimsiz bir üretim sürecine neden olur. “
2012 yılında Lian ve ekibi, kök hücreleri olgun hücrelere giden yolda gelişim noktaları olan mezoderm veya endoderm evresine ayrılabilen tamamen yeni moleküler bir aracı keşfetti.” Lian ve ekibinin keşfettiği bu molekül daha büyük büyüme faktörlerinden ziyade küçük organik moleküllerin kullanıldığı sürece dikkat çekiyor. Lian bu konu hakkında şunu söyledi “Bu küçük moleküller büyüme faktörlerinden çok daha ucuz ve çok daha kararlıdır ve kök hücreleri bir ara aşamaya farklılaştırmak için büyüme faktörlerinin etkisini hâlâ taklit edebiliriz.”
“Küçük moleküller, CHIR99021 (CHIR) adı verilen kimyasal bir bileşik içerir ve hücreyi ara tiplerden birine yönlendiren Wnt adı verilen sinyal yolağını aktive eder. Wnt sinyal yolağı proteinleri tamamen aktive olduğunda, hücre bir mezoderm ve sonunda olgun bir kalp hücresi olur. Daha küçük bir CHIR dozu, Wnt yolağını sadece kısmen aktive ederek, olgun bir pankreatik beta hücresine veya karaciğer hücresine koaksiyel olabilen bir endoderm hücresine yol açar.”
Lian’ın laboratuvarında biyomedikal mühendisliği doktora öğrencisi olan ilk yazar Yuqian Jiang “Bunu başka hiç kimse keşfetmedi çünkü CHIR konsantrasyonunu hassas ve dikkatli bir şekilde optimize etmeniz gerekiyor.” dedi. “CHIR’ın kök hücre farklılaşması için önemli olduğunu biliyoruz, ancak diğerleri bu kimyasalın yalnızca bir hedef dışı konsantrasyonunu test edebilir ve hiç çalışmadığını düşünebilir. Tüm olası konsantrasyonlarını test ettik ve kök hücreleri endoderm hücrelere ayırmak için kesin olanı bulduk.”
Araştırmacılar, artan konsantrasyonlarda CHIR ile hücrelere doz verdi. En düşük dozun hücreleri dönüştürmek için yeterli olmadığını, yüksek dozların ise hücreleri tamamen öldürdüğünü buldular. İkinci ve üçüncü en düşük dozlarda hücrelerin % 87 ye kadarı endoderm hücreleri haline geldi ve bu hücreler daha sonra pankreas beta hücreleri olmaya yönlendirilebilirdi.
Jian “Beta hücre farklılaşması, önceki araştırmacılar tarafından farklı adımlarda oluşturulan farklı kimyasal kokteyllerin eklenmesiyle yaklaşık bir ay sürer.” dedi. “Fakat öneri protokoller, kök hücreleri endoderm hücrelere ilerletmek için büyüme faktörlerini kullanıyordu. Bizim protokolümüz bu ihtiyacı ortadan kaldırarak maliyeti düşürerek yine de çok sayıda hücre üretiyordu.”
Araştırmacılar ayrıca geliştirilen pankreas beta hücrelerini glikoz ile test ettiler. Lian hücrelerin, çevrelerinde bulunan glikoza dayalı olarak insülin ürettiğini ve işlevselliklerini gösterdiğini söyledi. Hastaların vücutlarının bu hücreleri öldürmesini önlemek için -tip 1 diyabetli insanlar için ilk sorun- araştırmacılar, işlenmiş kök hücre türevli beta hücrelerini nakletmeden önce biyomateryal polimerlerle kapsüllemeyi planlıyorlar.
Lian‘a göre bu çevrelerini algılamalarına ve uygun seviyelerde insülin yapmalarına izin verirken hücreleri korurdu. “Yaklaşımımız, biri pankreas beta hücrelerine dönüşebilen farklı ara hücre türleri oluşturmak için aynı düşük maliyetli kimyasalı farklı dozlarda kullanmamıza izin veriyor” dedi ve ekledi “Şimdi bu yaklaşımı optimize etmek ve klinik deneylere taşımak için çalışıyoruz, ancak maliyeti önemli ölçüde düşürmek için çok çalıştık. Hücre tedavisi harika, ancak herkes bunu karşılayamaz. Amacımız ihtiyacı olan herkese ulaştırmak” dedi.
Lian ayrıca Huck Yaşam Bilimleri Enstitüsü’ne de bağlıdır.
Huck Yaşam Bilimleri Enstitüsü müdürü Andrew Read, “Lance’ in yapmaya çalıştığı şey hakkında konuştuğunu ilk duyduğumda, onun cesaretine hayran kaldım” dedi. “Çalışmaları, oyunu tamamen değiştirmeyi amaçlayan bilim türünü özetliyor. Bu önemli dönüm noktasına ulaştığı için gerçekten memnunum.”
Kaynak: https://phys.org/news/2021-08-stem-cells-insulin-producing-pancreatic-beta.html
Editör: Meryem GÖKOĞLU