in

ÇalışkanÇalışkan HavalıHavalı Sevgi DoluSevgi Dolu EntellektüelEntellektüel ŞaşkınŞaşkın AğlamaklıAğlamaklı ÇılgıncaÇılgınca

Sinir Hücreleri

Sinir Hücrelerinin Kendini Yenilemesi Mümkün Müdür?

İçindekiler

Giriş

Sinir hücreleri olarak bildiğimiz nöronlar, beyin ve omurilikte bulunan ve vücuttaki bilgileri aktarmada uzmanlaşmış hücrelerdir. Sinir hücreleri; hareket etme, nefes alma, düşünme ve acı hissetme gibi birçok şey için önemlidir. Örneğin, bu hücreler bir kaza nedeniyle yaralanırsa, vücut artık bu önemli işlevlerin bazılarını yerine getiremez. Sonuç olarak, bir kişi bir şekilde devre dışı bırakılabilir. Beyinlerinde veya omuriliklerinde yaralanan hastalara yardımcı olmak için bilim adamları ve doktorlar, hasarlı nöronları yaralı kişiye yeni hücreler naklederek değiştirebilirler. Yaralanma nedeniyle kaybedilen nöronları değiştirmek için yeni hücreler kullanarak, hastaların hareket etme gibi kayıp yeteneklerinin bir kısmını geri kazanmaları mümkündür.

Bilim insanları, kök hücrelerin yaralı hastalara nakil için ideal hücre tipi olduğunu düşünür. Çünkü kök hücreler çoğalır ve yaralanmayı onarmak için gereken farklı hücre tiplerine dönüşebilir. Araştırmacıların naklettiği kök hücreler, laboratuvarda cilt hücrelerinden ve kan hücrelerinden yapılabilir. Deri ve kan hücrelerinin her ikisi de bir iğne kullanılarak elde edilebilir. Günümüzde, Alzheimer hastalığı gibi beyin hastalığı olan hastalardan alınan kök hücreler, laboratuvarda bu hastalıkları incelemek için kullanılmaktadır, böylece hücre replasman (Kelime 1) terapileri geliştirilebilmektedir.

Tanım

Bu yazıda, sinir hücrelerinin (new-rons) (Kelime 2) ne olduğunu ve bilim insanlarının ve doktorların merkezi sinir sistemini (Kelime 3) onarmaya yardımcı olmak için nasıl kullanılabileceğini umduklarını öğreneceğiz. Merkezi sinir sistemi, beyin ve omurilikten oluşur. Nöronlar (sinir hücreleri) bu yapılarda bulunan özel hücrelerdir. Beyin ve omurilik, hareket, nefes alma, düşünme ve acı hissetme gibi vücuttaki her türlü şey için çok önemlidir. Ayrıca beyin veya omurilik yaralandığında, bu kişi için ciddi sorunlara neden olabilir.

Bu yazı, nöronların (sinir hücrelerinin) bu yaralanmaların onarımında nasıl kullanılabileceğini açıklayacak ve aynı zamanda size kök hücreleri (Kelime 4) ve nöron haline gelmelerine yardımcı olmak için laboratuvarda bazı kök hücrelerin nasıl değiştirilebileceğini öğretecektir. Merkezi sinir sistemlerinde yaralanan insanlara yardım eder. Son olarak, bu yazı kök hücrelerden yapılan nöronların nasıl kullanıldığını ve doktorların ve bilim adamlarının gelecekte nasıl kullanılabileceğini umduklarını tartışacak.

Merkexi Sinir Sistemi
Şekil 1: Birlikte merkezi sinir sistemi olarak adlandırılan insan beyni ve omuriliği gösteren şekil.

Nöron Nedir?

Nöronlar, sinir sisteminin ana iletişim hücresi türüdür. Her nöronun, proteinler ve enerji yaparak, hücreyi canlı tutan bir hücre gövdesi vardır. Hücre gövdesi de hücrenin beyni gibi davranır, çünkü gelen tüm bilgileri işler ve nörona ne yapması gerektiğini söyler. Hücre gövdesinden, uzun aksonlar (eksenler) ve dendritler, diğer hücrelere ve diğer hücrelerden mesaj göndermek ve almak için dallanır. Aksonun sonunda, küçük yumrulara benzeyen terminal boutons adı verilen yapılar vardır.

Terminal boutonlar, sinapslar adı verilen özel bağlantılar oluşturmak için diğer nöronların dendritlerine temas eder. Nöronlar (sinir hücreleri) birbirleriyle konuştuğunda, bir sonraki nöronun aksonunda bir aksiyon potansiyeli (sinyal) tetiklemesine neden olabilecek elektriksel veya kimyasal mesajlar gönderirler. Bu yolla, sinyal bütün bir nöron zinciri boyunca gönderilebilir. Sinyali hızlandırmak için birçok nöron (sinir hücresi), bir telin yalıtılmasına benzer şekilde miyelin adı verilen yağlı katmanlar tarafından yalıtılır. Beyninizde nöronlarınız (sinir hücreleri) okumayı, yazmayı, bisiklete binmeyi, hatıralar oluşturmayı ve hatta duygulara sahip olmayı öğrenmenize yardımcı olur.

Nöronlar (sinir hücreleri), bizi biz yapan ve beynin birçok karmaşık sürecinin gerçekleşmesine izin veren yapı taşlarıdır. Nöronal sinyaller ayrıca kaslarınıza kollarınızı ve bacaklarınızı hareket ettirmesini söylemek için beyninizden omurilikten uzun mesafeler kat edebilir. Ayrıca, cildinizden dokunma bilgilerini beyninize geri getirebilen nöronlar da vardır.

Nöronlar Sinir Sistemi Hastalıklarını Tedavi Etmek İçin Nasıl Kullanılabilir?

Birçok sinir sistemi hastalığında nöronlar (sinir hücreleri) hasar görür ve ölür. Bilim adamları bu sürece nörodejenerasyon diyorlar. En büyük nörodejeneratif hastalıklar Alzheimer hastalığı ve Parkinson hastalığıdır. Alzheimer hastalığında nörodejenerasyon insanların bir şeyler unutmasına neden olur. Parkinson hastalığında, beynin hareketten sorumlu bir kısmındaki nöronlar kaybolur ve bu, hastaların yürümesini ve hareket etmesini zorlaştırır. Birisi kötü düşerse veya trafik kazası geçirirse nöronlar (sinir hücreleri) da yaralanabilir. Kafa etkilenirse, buna travmatik beyin hasarı diyoruz. Omurilik etkilenirse, buna travmatik omurilik yaralanması diyoruz. Nöronların (sinir hücreleri) kaybı, normal fonksiyon için gerekli olan sinir sisteminden geçen mesaj zincirini kırar.

Nörodejeneratif hastalıkları ve merkezi sinir sistemi yaralanmalarını tedavi etmenin olası bir yolu, ölü veya hasarlı nöronların hücre nakli yoluyla değiştirilmesidir. Yeni nöronlar (sinir hücreleri) kaybedilenlerin yerini alabiliyorsa, hastalar hafıza veya hareket gibi fonksiyonları geri kazanabilirler; ancak üstesinden gelinmesi gereken bazı önemli zorluklar vardır. Birincisi, tedavi olarak kullanmak için vücuttan nöronları (sinir hücreleri) toplamanın kolay bir yolu yoktur. Beyinde ve omurilikte erişilmesi zor alanlar olan sınırlı sayıda nöron vardır ve nöronlar çoğunlukla büyümez. İkincisi, nörodejenerasyondan etkilenen tek hücreler nöronlar değildir. Sinir sisteminde glial hücreler (Kelime 5) olarak bilinen, nöronları çevreleyen ve nöronlara (sinir hücreleri) destek, koruma ve besin sağlayan başka hücreler de vardır. Glial hücreler de hastalıklar ve yaralanmalarla kaybedilebilir.

Pluripotent Kök Hücreler Nedir?

Bu engellerin üstesinden gelmek için, araştırmacılar kök hücre adı verilen ve iki önemli şey yapabilen özel bir hücreye baktılar. Kök hücreler kendini yenileyebilir, yani sürekli olarak yeni kopyalar oluşturabilirler; ve kök hücreler farklılaşabilir, yani diğer hücre türlerine dönüşebilirler.

İncelenen ilk kök hücre, embriyonik kök hücredir (ESC). ESC’ler pluripotenttir (Kelime 6). Yani vücuttaki herhangi bir hücreye, kalp hücrelerinden beyin hücrelerine ve kas hücrelerine farklılaşabilirler. Bununla birlikte, ESC’ler kendi hücrelerinizden yapılamaz; embriyolardan gelmeleri gerekir ve bu nedenle hücre kaynağı sınırlıdır. Daha yakın zamanlarda, bilim adamları, ESC’lere benzer özelliklere sahip kök hücrelerin, hücrelere sinyal gönderen spesifik moleküller eklenerek vücuttaki herhangi bir hücreden yapılabileceğini keşfettiler. Bu hücrelere uyarılmış pluripotent kök hücreler (iPSC’ler) denir.

iPSC’ler faydalıdır, çünkü ESC’lerin tüm işlevlerine sahiptirler. Ancak bir kişinin kendi hücrelerinden yapılabilirler. Ayrıca, iPSC’ler ameliyata gerek kalmadan elde edilmesi kolay cilt hücrelerinden yapılabilir ve bol miktarda cilt hücresi vardır.

Kök Hücre
Şekil 2: Kök hücreler kendi kendini yenileyebilir ve birçok hücre tipine dönüşebilir.

Sinir Kök Hücre Nedir?

Sinir Kök (Kelime 7) Hücreler normal olarak beyin ve omurilikte bulunur. NSC’ler, nöronlar ve glial hücreler dahil olmak üzere merkezi sinir sisteminin hücre tiplerine farklılaşabilen uzmanlaşmış kök hücrelerdir. Bilim insanları şimdi yine hücrelere spesifik sinyaller gönderen molekülleri kullanarak, NSC’leri yapmak için ESC’leri ve iPSC’leri kullanmanın yollarını buldular.

Son birkaç yıldaki heyecan verici araştırmalar, iPSC aşamasından geçmeden NSC’leri doğrudan vücuttaki başka bir hücreden yapmanın yollarını da ortaya çıkardı. Bunlara doğrudan yeniden programlanmış NSC’ler denir. Doğrudan yeniden programlanan NSC’ler kimyasal karışımlar kullanılarak veya hücrenin DNA’sının düzenlenmesi ile yapılabilir. Bu çok heyecan vericidir, çünkü merkezi sinir sistemini onarmak için gereken nöronlar ve glial hücreler haline gelebilecek neredeyse sınırsız bir NSC kaynağımız var demektir.

Sinir Kök Hücresi
Şekil 3: Sinir kök hücre (NSC) faktörleri olarak bilinen spesifik proteinler, onları NSC’lere dönüştürmek için uyarılmış pluripotent kök hücrelere (iPSC’ler) eklenebilir.

Bilim İnsanları Bugün IPSCS, NSCS ve Sinirleri Nasıl Yapıyor?

Vücuttaki tüm hücreler, ilk hücreden başlayan ve zigot adı verilen hücre bölünmelerinin bir ürünüdür. Zigot bölünür ve sonra yeni hücrelerin her biri bölünür ve bu, vücudun tüm hücreleri oluşana kadar sürekli olur. Vücuttaki hücreler kök hücrelerin ve farklılaşmış uzmanlaşmış hücrelerin bir karışımıdır. Merkezi sinir sistemi içinde pluripotent kök hücreler NSC’lere ve daha sonra nöronlara (sinir hücreleri) ve glial hücrelere dönüşür. Bu karmaşık yol, DNA bölgelerine bağlanan ve sonuç olarak diğer proteinlerin işlevini etkileyen bir dizi çok spesifik protein tarafından yönlendirilir.

Tüm bu etkileşimler, hücrelerin kimliğinde değişikliklere neden olur. Doğru merkezi sinir sistemi nöron (sinir hücresi) tiplerini üretmek için, bu proteinler belirli bir desen ve kombinasyonda ifade edilmelidir. Nöronları (sinir hücreleri)  in vitro (Kelime 8) yapmak için, in vivo (Kelime 9) meydana gelen tüm adımları ve zamanlamayı kopyalamamız gerekir. Bunu yapmak için, bilim adamları bir hastanın hücrelerinden iPSC’ler yaparlar. Daha sonra, bu hücreler in vivo olarak bulunan aynı sinyal proteinleri ve molekülleri kullanılarak in vitro olarak NSC’lere ayrılır. Bundan sonra, NSC’ler saflaştırılır ve çok sayıda olana kadar bölünmelerine izin verilir. Daha sonra, hücreleri nöronlara (sinir hücreleri) ve glial hücrelere ayırmak için tekrar vücutta olanları taklit eden yeni sinyal molekülleri ve proteinleri eklenir.

Tüm süreç birkaç ay dikkatle planlanmış adımlar gerektirir. Her adımda, farklılaşma sürecinin beklendiği gibi ilerlediğinden emin olmak için hücrelerin kimliği çeşitli teknikler kullanılarak kontrol edilir. Son hücre ürünü laboratuvarda sinir sistemi yaralanmalarını incelemek için veya klinik çalışmaların bir parçası olarak kullanılabilir.

Nöronlardan (Sinir Hücreleri) Kullanılan Kök Hücrelerden Nasıl Yapılır?

İndüklenmiş pluripotent kök hücreler yararlı bir hücre kaynağıdır, çünkü tedavi edilmek üzere kullanacakları aynı kişinin hücrelerinden yapılabilirler (bunlara otojenik iPSC’ler denir). Bu çalışma alanı çok yeni olduğundan, otojenik iPSC’leri kullanan ilk klinik çalışmalar hala planlama aşamasındadır. Bununla birlikte, laboratuardaki birkaç önemli şeyi incelemek için iPSC hücrelerini kullanmaya devam edebiliriz. Örneğin, iPSC’ler ve bunlardan yapılan nöronlar, Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı, travmatik yaralanma ve in vitro depresyon gibi nörodejeneratif hastalıkları incelemek için kullanılır.

Laboratuvarda hücreler normalde vücutta meydana gelen bir hastalığı incelemek için kullanıldığında buna hastalığın modeli denir. Bu tip hücre modelleri önemlidir, çünkü hayvan hücrelerinden daha kolay ve kullanımı daha ucuz olan insan hücrelerinden yapılabilirler.

Aslında, yakın zamanda yapılan bir çalışmada Alzheimer hastalığı olan hastalardan iPSC’ler kullanılmış ve bunları üç boyutlu bir hücre modeline dönüştürülmüştür. Araştırmacılar, hücre modelinde, in vivo hastalıkta olanlara benzer bir anormal protein birikimi olduğunu gösterdi. Bu nedenle, modeli kullanarak, mümkün olan en iyi tedavileri tanımlamak için bu anormal hücreler üzerinde farklı tedavi ilaçları test edilebilir.

Kök hücrelerden gelen nöronlar, hayvan hastalık modellerinde test edilecek hücre replasman terapilerine de geliştirilmektedir. Örneğin, bilim adamları yaralanmadan sonra omuriliği onarmak için iPSC’lerden yapılan NSC’leri sıçanlara naklediyorlar. Bu, bilim insanlarının kök hücreler insanlarda klinik çalışmalarda kullanılmadan önce bazı önemli sorunları ortaya çıkarmasına ve çözmesine izin verdi. Hayvan modelleri aynı zamanda bilim adamlarının farklı tedavileri kök hücrelerle birleştirerek mümkün olan en iyi sonuçları elde etmelerini sağlamıştır.

Bilim insanlarının şu anda üzerinde çalıştıkları sorunlardan bazıları, nakilden sonra kök hücrelerin hayatta kalmasını iyileştirmek ve nakledilen hücreleri hastanın nöronlarıyla bağlantı kurmaya teşvik etmenin yollarını bulmaktır.

NSCs
Şekil 4: Bir tüpte toplanan sinir kök hücreler (NSC’ler) bir şırıngaya çekilir.

Kök Hücrelerden Elde Edilen Nöronlar Gelecekte Nasıl Kullanılabilir?

ESC’leri ve iPSC’leri NSC’lere ve nöronlara (sinir hücreleri) dönüştürmek için yöntemlerin keşfinden bu yana, bunun beyin ve omurilik hastalıklarını tedavi etmek için nasıl kullanılabileceğine dair çok heyecan var. Önümüzdeki 10-20 yıl içinde, bilim insanlarının KHDAK ve nöronların hastalara nakledildikten sonra nasıl daha iyi hayatta kalabileceklerini anlamaları bekleniyor.

Ayrıca nakledilen hücreler ve tedavi edilen kişinin veya hayvanın nöronları arasında bağlantı kurmak için yeni yöntemler bulunmasını bekliyoruz. Bu gelişmeler, Parkinson hastalığı, Alzheimer hastalığı, multipl skleroz, travmatik beyin hasarı, inme, omurilik yaralanması ve insanları etkileyen diğer sorunların uzun bir listesi gibi hastalıkları başarılı bir şekilde tedavi etmek için kök hücreleri kullanmamıza izin verebilir. Bununla birlikte, bu hastalıkları başarılı bir şekilde tedavi etme amacına tek bir kişi ulaşamaz.

Tüm bu farklı problemler için kök hücre bazlı tedaviler bulmak, bilim insanları, doktorlar, araştırmayı finanse eden hükümetler, klinik araştırmalara katılmak isteyen hastalar ve çok sayıda büyümeye yardımcı olacak şirketler de dahil olmak üzere dünyanın dört bir yanındaki kişilerden ekip çalışması gerektirecektir. Bu çaba, alana yeni fikirler getirebilecek ve bu araştırmayı ileriye taşımaya yardımcı olabilecek yeni nesil genç bilim adamlarının yardımını da kullanabilir.

Kelimeler:

  • Replasman: Değiştirme, bir şeyi çıkarıp yerine başka bir şey koyma, yerine koyma.
  • Nöron (new-rons): Merkezi sinir sisteminin ana iletişim hücresi tipi.
  • Merkezi Sinir Sistemi: Tüm düşüncelerimizi ve eylemlerimizi kontrol eden organ sistemi; beyin ve omurilik.
  • Kök Hücreler: Farklı hücre tiplerine dönüşebilen ve çoğalabilen özelleşmiş hücreler.
  • Glial Hücreler: Destek, koruma ve besin sağlamak için nöronları çevreleyen merkezi sinir sistemi hücreleri.
  • Pluripotent: Vücuttaki herhangi bir hücre tipine farklılaşma yeteneği.
  • Sinir Kök Hücreleri: Kendi kendini yenileyebilen ancak sadece merkezi sinir sisteminin hücrelerine farklılaşabilen kök hücreler.
  • In vitro: Laboratuvarda, bir kültür tabağı içinde
  • In vivo: Vücut içinde

Kaynaklar:

  1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3659692/
  2. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0165380683901177
  3. https://www.cell.com/fulltext/S0896-6273(01)00260-4
  4. https://www.researchgate.net/publication/233806500_Concise_Review_Self-Renewal_in_the_Central_Nervous_System_Neural_Stem_Cells_from_Embryo_to_Adult
  5. https://www.sciencedaily.com/releases/2019/06/190606133822.htm

Görsel Kaynak: https://vwartclub.com/?section=projects&project=dakkash-zakhia-walking-in-my-neuron-field

Editör: Hazal Kalsın DEMİR

Ne düşünüyorsunuz?

13 Points
+ Oy - Oy

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir