İnsan Embriyonik Kök Hücreleri: Bilim, Etik ve Gelecekte Kullanım

Tüp Bebek Laboratuvarından Perspektifler

Dr. Darren Griffin ve Guy Griffin tarafından yazılmıştır.

Araştırma Profesörü: University College London, University of Kent, Royal Veterinary College London & Biyokimya Lisans, University of Southampton

IVF (in-vitro fertilizasyon) ve genetik dünyası büyük ölçüde insan embriyolarındaki genetik hastalıkların teşhisi ile ilgilenmektedir. Genel anlamda, hastalıkları teşhis edebileceğimiz yeni yolları araştırıyor ve uyguluyoruz. Tüm genomları dizilememiz gerekip gerekmediğini, “tasarım bebekler” yoluyla “tanrıyı oynamakla” suçlanıp suçlanmayacağımızı ve insan embriyolarının genlerini manipüle edip etmeyeceğimizi tartışıyoruz. Ancak zaman zaman bilincimize dokunan bir alan da insan embriyonik kök hücreleridir (hESC’ler).

Kök Hücreler Nedir?

Kök hücreler farklılaşmamış Kök hücreler ve araştırma ve tıpta kullanılmalarının amacı, çok sayıda özelleşmiş hücre türüne dönüşme potansiyeline sahip olmalarıdır.

Bunları tanımlamak için kullanılan “totipotent” – plasenta da dahil olmak üzere insan vücudundaki her türlü hücre tipine dönüşebilme yeteneği; “pluripotent” – insan hücrelerinin çoğuna dönüşebilme yeteneği veya “multipotent” – oldukça fazla sayıda hücre tipine dönüşebilme yeteneği gibi pek çok terim duyuyoruz.

Bu terimlerin her biri tanım gereği daha sınırlı bir aralığı ve kullanışlılığı ifade eder, ancak “totipotent ve pluripotent” ile “pluripotent ve multipotent” bazen birbirinin yerine kullanılır.

İnsan IVF embriyoları esasen bir insan embriyonik kök hücre (hESC) yumağıdır ve herhangi bir hücre tipine farklılaşma yetenekleri, devrim niteliğindeki tedavilere ve temel bilimsel araştırmalara olan ilgiyi artırmaktadır.

Vücuttaki diğer hücre tiplerinden farklı olan kök hücreler iki temel özelliğe sahiptir:
Süresiz olarak kendini yenileme yeteneği (çoğu tür için) ve özelleşmiş hücrelere farklılaşma kapasitesi.
Kökeni ve farklılaşma potansiyeline bağlı olarak kök hücreler iki ana kategoride sınıflandırılabilir:
embriyonik kök hücreler ve yetişkin kök hücreler.

Yetişkin kök hücreler pluripotensiye (indüklenmiş pluripotent kök hücreler – iPSC’ler) dönüştürülebilir ancak bu, burada ele alınmayan tamamen farklı bir alandır. Ayrıca, transdiferansiyasyon süreci için uyarlanan yeni hücresel yeniden programlama teknikleri, hücrelerin özelleşmiş bir hücre tipinden diğerine doğrudan, bazen daha az özelleşmiş bir hücreye geri dönüş olmadan geçme yeteneği burada ele alınmamaktadır.

Daha ziyade, sadece doğrudan insan IVF embriyolarından elde edilen hücrelerle ilgileneceğiz ; pratik anlamda bu, başlangıçtaki motivasyonları kendi kısırlıklarına veya genetik hastalık aktarma risklerine bir çözüm bulmaya çalışmak olmasına rağmen, araştırma için embriyolarını bağışlayan IVF hastalarının cömertliği sayesinde üretilen hücreler anlamına gelmektedir.

Bu fedakâr bireylerin çabaları sonucunda, kök hücreler rejeneratif tıp ve biyomedikal araştırma alanlarında çok önemli hale gelmiştir. Kök hücrelerin özelliklerinin benzersizliği, en önemli etik sorunları da beraberinde getirmektedir.

Yani, her embriyo potansiyel olarak bir insan yaşamıdır ve dolayısıyla böyle bir statünün gerektirdiği haysiyet ve saygıya layıktır. IVF embriyoları ve bunlardan elde edilen kök hücreler şüphesiz araştırma ve potansiyel tedaviler için olağanüstü değerlidir, ancak potansiyel faydaları ile kullanımlarının ortaya çıkardığı anlaşılabilir etik kaygılar arasındaki denge hassas bir dengedir. Kesin olan tek şey, herkesin aynı fikirde olmayacağıdır.

İnsan Embriyonik Kök Hücrelerinin (hESC’ler) Elde Edilmesi

Tüm hESC’ler hayata IVF kliniğinde başlar.

İnsan yumurtaları yumurtalıktan ultrason eşliğinde aspirasyon yoluyla toplanır.
Sperme maruz kaldıklarında veya sperm enjekte edildiklerinde, bir kısmı benzersiz bir genetik yapıya sahip tek hücreli bir zigota dönüşür. Bir hücre iki olur, iki dört olur, dört sekiz olur ve günler içinde “morula” adı verilen küçük bir top oluşur (aynı terim ahududu veya böğürtlen meyvesi için de kullanılır).

Farklılaşmanın ilk aşaması, embriyoların yaklaşık yarısının bir “iç hücre kütlesi” oluşturduğu döllenmeden sonraki beşinci gün civarında gerçekleşir – bu tam olarak adından da anlaşılacağı gibi, ortada bir hücre yumağıdır. Trofektoderm adı verilen içi boş bir hücre topuyla çevrilidir ve “boşluğun” geri kalanı blastocoel adı verilen sıvı dolu bir boşluk tarafından işgal edilir. İçteki hücre kütlesi implante edilirse bir bebeğe dönüşebilir ve trofektoderm de plasentaya dönüşür.

hESC’ler deneyimli bir embriyolog tarafından izole edilir, iç hücre kütlesi mikromanipüle edilir ve bir kültür kabına yerleştirilir.
Bu aşamadan sonra hücre biyologları görevi devralır ve gelişimsel süreçler hakkındaki bilgilerini kullanarak hücreleri kendi özel uygulamalarına uygun farklılaşma yollarına gönderirler. hESC’ler tipik olarak fibroblastların besleyici katmanları üzerinde kompakt koloniler halinde büyür; bu katmanlar hücre bağlanması için hücre dışı matriks üretir ve kültür ortamını parakrin faktörlerle şartlandırır.

Protein substratları (örn. matrigel, laminin, vitronektin) ve sentetik matrisler de hücre türetimi ve/veya kültürü için kullanılabilir. hESC’ler pluripotent özelliklerini korurken süresiz olarak çoğalabilir. IVF ve moleküler hücre biyolojisinin bu kombinasyonu, insan gelişimi, hastalık modellemesi ve ilaç testi dünyalarına ışık tutmuştur:

hESC’lerin Potansiyel Uygulamaları

hESCl teknolojisinin uygulama alanları oldukça geniştir:

• Rejeneratif tıpta hESC’ler hasarlı doku ve organların yenilenmesi için umut vaat etmektedir. Örneğin, kalp hastalıklarını tedavi etmek için kardiyovasküler hücrelere veya omurga yaralanmalarını onarmak için nöral hücrelere farklılaştırılabilirler.
• Hastalık modelleme ve ilaç testlerinde, hücre biyologları hastalıkları taklit eden spesifik hücre tipleri oluşturmak için hESC’leri kullanır. Örneğin, hESC’den türetilen kardiyomiyositler kardiyak aritmiler gibi durumları incelemek ve ilaç güvenliği ve etkinliğini test etmek için kullanılır.
• Gen terapisi alanında, hESC’ler genetik bozukluklarla ilişkili mutasyonları düzeltmek için genetik olarak değiştirilebilir ve kistik fibroz veya kas distrofisi gibi durumlar için potansiyel bir tedavi sağlar.
• Organ nak li dünyasında, hESC’lerden organ veya doku oluşturma yeteneği, donör organ eksikliğini giderebilir, bekleme sürelerini ve nakillerle ilişkili ret oranlarını azaltabilir.
• Kanser araştırmalarında hESC’ler, araştırmacıların tümör oluşumunun en erken aşamalarını incelemelerini ve böylece yeni terapötik ilaç hedeflerini belirlemelerini sağlayarak kanser biyolojisinin anlaşılmasına yardımcı olabilir.

Bu nedenle tıbbın geleceğinin büyük bir bölümünün hESC araştırmalarında yattığı ve vücudun kendi iyileştirme mekanizmalarıyla birlikte çok çeşitli hastalıklar için tedavi olanakları sunduğu çok açıktır. Temel bir kavrayış sağlayacak olan bu alan, ahlak ve bilimsel yeniliği ilerletme arasında bir tartışma yaratarak birçok etik ikilemle karşı karşıya kalacaktır.

Etik Kaygılar

IVF dünyası etik ikilemlere yabancı değil: Bob Edwards ve Patrick Steptoe dünyanın ilk IVF bebeği Louise Brown’ı dünyaya getirdiğinde pek çok çevrede öfke vardı.

Alan Handyside’ın preimplantasyon genetik tanı konusundaki çabalarının bir sonucu olarak Munday ikizleri ilk ortaya çıktığında, “Tanrı’yı oynamakla” ve “tasarım bebekler” üretmekle suçlandık.

Kurtarıcı kardeş kavramı “My Sister’s Keeper” gibi filmlerin ortaya çıkmasına neden oldu ve şimdi tüm embriyonik genomları dizileme veya IVF embriyolarının genlerini düzenleme yeteneği yeni etik zorluklar getiriyor.

Etik sorunlar, totipotent iç hücre kitlesinin bazılarının gözünde potansiyel veya mevcut bir insan hayatı olarak görülebilmesinde yatmaktadır. İlk izole embriyonik kök hücrelerin yaratıcısı James Thompson bir keresinde “Eğer insan embriyonik kök hücre araştırmaları sizi en azından biraz rahatsız etmiyorsa, bu konuda yeterince düşünmemişsiniz demektir” demiştir.

Bu nedenle bunu bir baba-oğul kombinasyonu olarak yazmaya karar verdik. Her birimiz birbirimizin genomlarının %50’sini paylaşıyoruz, bunların değişen oranları atalarımızda mevcuttu ve şansımız yaver giderse torunlarımızda da olacak.
İkimiz de IVF ürünü olmasak da, ikimiz de bir zamanlar iç hücre kitlelerine sahip embriyolardık – hücrelerimizin hESC araştırmalarının konusu olarak çok farklı bir kaderi olabilirdi.

Bir insan hayatını neyin önemli kıldığına dair çeşitli argümanlar öne sürülmektedir: potansiyeli, yaşayabilirliği, bilinci, duyarlılığı. Bu tür terminoloji, bu sorulara bilimsel bir yanıt bulunmadığından, kaçınılmaz olarak tartışmaya yol açmaktadır.

Bilincin ortaya çıktığı belirli bir yaş var mıdır?
Örneğin, yakın bir arkadaşının en eski anısı, dört yaşında bir elbiseyle origami katlamasıdır. Aklı başında hiç kimse dört yaşındaki bir çocuğun bilinçsiz olması nedeniyle yaşam onuruna layık olmadığını ciddi bir şekilde öne sürmez (eğer bu doğruysa), ancak bir embriyo ya da fetüsü gelişiminin ne kadar erken bir döneminde bilinçli bir varlık olarak kabul etmemiz gerektiği sorusu ilgi çekicidir.

Birçok ülkedeki mevcut mevzuat , ebeveyn rızası ile “yedek” embriyoların hESCs araştırmaları için etik olarak gerekçelendirilmiş kullanımına izin vermektedir.

Bu durumu, serebral palsi ve birçok beyin kanseri türünü daha iyi anlamamızı sağlayan keşiflerde bulunmuş bir Nazi bilim adamı olan Julius Hallervorden ‘in durumu ile karşılaştırmak isterseniz, bunu zaten ölmüş olan öjenik kurbanlarının (aksi takdirde gömülecek ya da yakılacak olan) beyinlerini kullanarak yapmıştır.
Beyni araştırmak için bu fırsatı değerlendirmekle hata mı etti?
Gelecekte daha fazla hayat kurtarma umuduyla bu örnekleri kullanmak (ya da aslında kullanmamak) konusunda ahlaki bir sorumluluğu var mıydı?

Burke ve Hare’in Edinburgh’daki mezarlıkları kazarak yaptıkları şüpheli uygulamalarla cerrahi alanının önemli ölçüde ilerlediği iddia edilmektedir. Kaçınılmaz olarak hayatlar kurtarıldı ama yine de insan hayatının onuru zedelendi.

Aristoteles’in erdem olarak etiği ahlakın amaca dayandığını iddia eder, örneğin iyi bir asker görevini iyi yapan askerdir. Bu Hallervorden’i ‘iyi bir bilim insanı’ ve dolayısıyla eylemlerini ahlaki açıdan doğru yapar mı?

Öte yandan, Kantçı deontoloji görüşünü benimsersek, bir hekim olarak araştırma araçları peşinde koşarken öncelikle insan hayatını koruma görevini (Hipokrat yemininin yol gösterici ilkesi “önce zarar verme “dir) göz ardı ettiğini iddia edebilir miyiz?

Esasen, HECS’lerin lehine ve aleyhine olan etik çerçeve aşağıdaki hususlar etrafında inşa edilmiştir:

• Embriyonun ahlaki statüsü: hESC karşıtları, insan yaşamının gebe kalındığında başladığını savunmakta, dolayısıyla hESC’ler için embriyo kullanımını cinayetle eş tutmaktadır. Bu, bazı dini inançlar ve felsefi perspektifler tarafından desteklenen bir bakış açısıdır.
• Faydacı bakış açısı: hESC savunucuları, hESC’lerin potansiyel faydalarının, acıları hafifletmenin ve bilimsel bilgiyi ilerletmenin genellikle etik kaygılardan daha ağır bastığını savunmaktadır.
• Yönetmelik ve kılavuzlar: hESC araştırmalarında etik gözetim çok önemlidir, ancak ülkeler kılavuzlarında büyük farklılıklar göstermektedir, bu da dünya çapında sorunlar ortaya çıkarabilir.
• Alternatifler mevcuttur: iPSC’ler potansiyel olarak etik kaygıların bazılarını hafifleten bir çözüm sunmaktadır.

Bununla birlikte, hESC’lerle ilgili sorular yakın zamanda ortadan kalkmayacak, çünkü etkinliklerini test etmek için iPSC’lerle karşılaştırıldığında büyük bir rol oynayacaklar. iPSC’ler son derece yararlı olmaya devam ediyor, ancak çok az kişi henüz tüm uygulamalar için hSEC’ler kadar yararlı olduklarını iddia ediyor.

Bu nedenle hESC’lerin kullanımına ilişkin etik soru, doğru cevabı olmayan derin bir etik kuyusudur. İPSC’lerin artan kullanımına rağmen, hESC’lerin bir süre daha bizimle birlikte olması muhtemeldir.

Teknik kaygılar

hESC’ler nihayetinde gelişimsel biyolojinin içsel parçalarıdır. Ancak bunları etkili bir şekilde kullanabilmek, nasıl geliştiklerini ve hangi süreçlerden geçtiklerini gerçekten anlamaya bağlıdır. Bu nedenle sahip oldukları büyük potansiyele rağmen, halen yaygın olarak kullanılmalarını engelleyen çeşitli zorluklar bulunmaktadır:

Bağışıklık reddi: vücut hESC’leri yabancı olarak tanıyabilir.
Tümörijenisite: Kontrolsüz çoğalmaları teratom gelişimine yol açabileceğinden, nakledilen kök hücrelerin tümör oluşturma riski vardır.
Standardizasyon ve Kalite Kontrol: hESC’den türetilen tedavilerin etkili olabilmesi için hücre kültürü, farklılaştırma ve test için standartlaştırılmış süreçlerin oluşturulması çok önemlidir. Bu süreçlerdeki değişkenlik klinik uygulamalarda tutarsız sonuçlara yol açacaktır.
Kamu algısı ve finansman: HESC araştırmalarının etik sonuçlarını çevreleyen devam eden tartışmalar kesinlikle finansman fırsatlarını ve kamu desteğini yavaşlatabilir.

Bu nedenle, hem yerleşik hem de gelecek nesil bilim insanları olarak bizler, özellikle hESC’lerle ilgili araştırmaları yöneten potansiyel faydalar ve etik kurallar hakkında eğitim vererek halkla etkileşim kurmaya devam etmeliyiz.

Blastoidler: Tüp bebek laboratuvarından daha fazla yenilik

Blastoidler insan IVF blastokistlerine benzeyen sentetik yapılardır; iPSC’ler gibi hESC kullanımını çevreleyen bazı etik sorunları aştıkları için hESC araştırmalarında önemli bir araç olarak ortaya çıkmaktadırlar.

Blastiyodlar, iPSC‘lere kıyasla hESC’lere daha çok benzemektedir; yani hücre farklılaşmasını sağlayan önemli sinyal yollarını içermekte ve doğal blastosistlerin iç hücre kütlesi ve trofektoderm benzeri bölmeler gibi temel özelliklerini taklit etmektedirler.

Blastoidler, embriyonik kök hücrelerin nasıl geliştiğini anlamak için, örneğin hücre-hücre etkileşimlerinin dinamiklerini ve hücre soylarının oluşumunu araştırmak için çok önemli olan temel özellikler sergiler. Bununla birlikte, blastoidler genellikle embriyo olarak kabul edilmez ve bu nedenle blastoid araştırması, hESC’lerle ilişkili etik kaygıların çoğunu ortadan kaldırır.

Bununla birlikte, hESC’lerde olduğu gibi, blastoid araştırması sadece gelişimsel biyoloji anlayışımızı geliştirmekle kalmaz, aynı zamanda rejeneratif tıp, ilaç keşfi ve konjenital hastalıkların modellenmesinde yenilikçi uygulamalar için büyük bir potansiyele sahiptir.

Blastoidlerin oluştuğu koşulların hassas bir şekilde manipüle edilmesiyle, bilim insanları farklılaşma yollarını uyarlayabilir ve çeşitli gelişimsel bozukluklar ve hastalıklar üzerine çalışmaları kolaylaştırabilir. Blastoidler, erken embriyonik gelişimi etkileyen koşullara yönelik tedavileri test etmek için bir platform görevi görür.

Örneğin, araştırmacılar konjenital bozukluklarla bağlantılı belirli genetik mutasyonların etkisini incelemek isterlerse, bu mutasyonları blastoid gelişiminin ilk aşamalarına sokabilir ve ortaya çıkan fenotipleri analiz edebilirler.

Bu kapasite, blastoidlerin potansiyelini çeşitli hastalıkları anlamak için uygun bir model olarak genişletmekte ve hedefe yönelik tedavilerde çığır açmaktadır.

Blastoidlerin bir başka umut verici uygulaması da rejeneratif tıp alanını kapsamaktadır. Farklı hücre tipleri üretme kabiliyetiyle blastoidler, organ nakli için organoidlerin ve hatta organ dokusunun hazırlanmasına potansiyel olarak yardımcı olabilir.

Hedeflenen farklılaşma yoluyla, araştırmacılar blastoidleri belirli dokuları geliştirmeye yönlendirebilir ve hasarlı organları onarabilecek veya dejeneratif hastalıkları tedavi edebilecek rejeneratif stratejiler için yeni yollar sunabilir.

Blastoidler ayrıca ilaç keşfinin ilk aşamalarında yeni bir yaklaşım sağlar. Araştırmacılar bu yapıları, erken gelişim aşamalarına çok benzeyen hücresel ortamlarda ilaç tepkilerini test etmek için kullanabilir ve kök hücre davranışını ve farklılaşmasını etkileyebilecek ilaçların belirlenmesinin önünü açabilir.

Araştırmacılar, hangi bileşiklerin insan hücrelerindeki belirli yolları etkili bir şekilde desteklediğini veya engellediğini keşfedebildiğinden, bu durum farmasötiklerde daha fazla fayda sağlamaktadır.

Blastoidler böylece insan embriyonik kök hücre araştırmalarında çığır açan bir aracı temsil etmektedir.
Etik avantajları, hESC benzeri yetenekleriyle birleştiğinde, aslında gelişimsel biyoloji ve terapötik müdahalelere yaklaşımımızda devrim yaratabilir.

hESC Araştırmalarının Geleceği

hESC’ler (ve bir dereceye kadar blastoidler), bilim insanları olarak henüz yararlanmaya başladığımız muazzam bir umut vaat etmektedir.

Düzenleme ve gelişmiş doku mühendisliği teknikleri ile birlikte, hESC’ler büyük bir potansiyele sahiptir:

• Kişiselleştirilmiş tıp: Eşsiz genetik profillere hitap eden, reddedilmeyi en aza indiren ve etkinliği artıran özel tedavilere olanak tanıyan hastaya özgü kök hücre hatları.
• İşbirliğine dayalı uluslararası araştırma: Araştırma ve standardizasyon süreçlerini hızlandıran küresel işbirlikleri, bu alanda daha hızlı ilerlemelere yol açabilecek bilgi ve tekniklerin paylaşımını kolaylaştırır.
• Diğer teknolojilerle entegrasyon: HESC araştırmalarının yapay zeka ve biyoinformatik gibi diğer gelişmekte olan teknolojilerle birleştirilmesi, klinisyenlerin ve bilim insanlarının hastalıklara ve tedavi protokollerine yaklaşımında devrim yaratabilir.
• Etik diyaloğun sürdürülmesi: Kamu katılımı ve şeffaf söylemin yanı sıra, hESC kullanımını çevreleyen etik hususlar hakkında devam eden tartışmalar çok önemli olacaktır. Kök hücre araştırmalarının etik sonuçlarının içerdiği karmaşıklıkların üstesinden ancak bu şekilde gelebiliriz.

Sonuç

İnsan embriyonik kök hücreleri (hESC’ler), çağdaş biyomedikal araştırmalarda en ilgi çekici ve tartışmalı alanlardan biri olarak öne çıkmaktadır. Rejeneratif tedaviler, hastalık modelleme ve ilaç testleri yoluyla tıbbı dönüştürme kapasiteleri yadsınamaz.

Bununla birlikte, bu son derece umut verici beklentiler, embriyoların ahlaki statüsüne ilişkin derin etik ikilemler karşısında tartılmalıdır.

Araştırmalar ilerledikçe, alternatif kök hücre kaynakları olan iPSC’ler, transdiferansiyasyon ve blastoidlerin ortaya çıkması, benzer avantajlar sağlarken kaçınılmaz olarak bazı etik kaygıları azaltacaktır. Buna rağmen, bunların “her derde deva” olması olası değildir ve hESC’ler araştırmaların kritik bir odağı olmaya devam edecek ve bu teknolojinin geleceği ve toplumsal etkileri konusunda bilim insanları, etik uzmanları ve kamuoyu arasında sürekli bir diyaloga yol açacaktır.

Bu karmaşıklıkların kavranması ve ele alınması, çığır açan tedaviler ve insan biyolojisinin daha iyi anlaşılması yoluyla milyonlarca bireyi etkileme potansiyeli ile tıbbi uygulamaların yönünü belirlemeye yardımcı olacaktır.

HESC araştırma alanı IVF laboratuvarında başladı ve bugüne kadar dinamikliğini korudu. Evrimi şüphesiz profesörlerin, lisans öğrencilerinin ve gelecek nesillerin tıp biliminin gidişatını şekillendirecektir.

MedClinics İstanbul, Türkiye’de uygun fiyatlarla kaliteli kök hücre tedavisi sunuyor! Detaylı bir danışmanlık için lütfen bizimle hemen iletişime geçin!

Güncel Kalın

Medikal ve estetik tedavilerdeki en son gelişmeler, sağlıklı dişleri korumaya yönelik ipuçları ve ilham verici hasta başarı hikayeleri için blogumuzu takip edin.

Kısa biyografi Prof Dr Darren Griffen

Kent Üniversitesi’nde Genetik Profesörü olan Darren Griffin, sitogenetik ve üreme genetiği alanlarında uzmanlaşmıştır. Araştırmaları kromozom biyolojisi, doğurganlık ve preimplantasyon genetik tanı üzerine odaklanmaktadır. Alanında önde gelen bir isim olan Profesör Griffin, çok sayıda bilimsel yayına imza atmış olup bilim iletişimi ve eğitimi alanlarında aktif olarak yer almaktadır. Kendisi aynı zamanda UniversityTech.io ile ilişkili olup, genetik ve teknolojinin kesiştiği noktadaki gelişmelere katkıda bulunmaktadır.