Kök Hücre Tipleri - Doç. Dr. Fahri Şahin

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
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
Embriyonik KH
Farklılaşma potansiyeline göre
Totipotent
Pluripotent
Erişkin KH
Multipotent
iPS
Unipotent
Zaman Çizgisinde Embriyonik Kök Hücre
(1981-2005)
1981
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 hücreler
(fetus)
Dış hücreler
(Plasenta)
İç hücre kitlesinin
izolasyonu
Hücrelerin kültürü
5-6.gün
Blastosist
“Özel soslar”
KC
Böbrek
Kalp onarımı
Kalp kası
Zaman Çizgisinde Embriyonik Kök Hücre
(1981-2005)
1981
Fare blastosistinden EKH izole edilmesi - Embriyonik Kök Hücre
tanımının yapılması (M. Evans & M.Kaufman)
Zaman Çizgisinde Embriyonik Kök Hücre
(1981-2005)
1981
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)
1981
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
2004
İnsan EKH’den Parkinson hastalığında kayba uğrayan
nöronların elde edilmesi
2005
İnsan EKH’nin fare beynine yerleştirildiğinde işlevsel nöronlara
dönüşümü (F. Gage ve ark)
2006
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.)
2007
İnsanda somatik hücreden EKH elde edilmesi (uPKH)
(S. Yamanaka ve ark./J. Thomson ve ark)
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
• 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
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
Hematopoietik hücrenin hepatosite diferansiyasyonu
Lagasse E et al. Nature Medicine 2000
glutamine
synthetase
X-gal
fumarylacetoacetate
hydrolase
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.
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
• …….
Acute MI
Bone Marrow Transfer to Enhance STElevation 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
Koroner oklüzyon
ne kadar kısa ise sonuçlar o kadar iyi
ve İnfarkt alanı
KARDİYOVASKÜLER HASTALIKLAR
• Avrupa Kardiyoloji Derneği 2006
 Akut
Miyokard İnfarktüsü (AMI)
 İskemik
 Kronik
kardiyomiyopati
Miyokard İskemisi
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
Nörodejeneratif Hastalıklar
1.
Parkinson Hastalığı
2. Alzheimer Hastalığı
3. ALS
4. Multipl skleroz
5. Omurilik zedelenmeleri
ORTOPEDİ UYGULAMALARI
1. Kıkırdak Yenilenmesi
2. Kemik yamaları
3. Tendon ve kas uygulamaları
Hastaya Özgü Kök Hücre Tedavisi
Çekirdek transferi
Biyopsi
Nükleer yeniden
Programlanma
Blastosist
aşamasının
Kültürü
Nakil
Kan
Sinir
Kalp
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 (714 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?
13%
34%
Strongly favor
58%
Somewhat favor
18%
Somewhat oppose
29%
Strongly oppose
11%
Don't know
24%
Taking Our Pulse: The PARADE/Research!America Health
Poll Charlton Research Company, 2005
Stem Cells Sci Basics 01/23/06
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?
7%
62%
Favor
Oppose
31%
Don't know
Taking Our Pulse: The PARADE/Research!America Health
Poll Charlton Research Company, 2005
Stem Cells Sci Basics 01/23/06
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?
9%
69%
22%
Favor
Oppose
Don't know
Taking Our Pulse: The PARADE/Research!America Health
Poll Charlton Research Company, 2005
Stem Cells Sci Basics 01/23/06
Kök hücre araştırıcıları geleceğin Simyacılarıdır
“Biz sizleri başka bedenlere koyacağız ve orada
azap çekmeye devam edeceksiniz”
Tekvin
Mutluluk bile haddini aşarsa azap olur
SENECA
Panacea
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