KÖK HÜCRELERİN TARİHSEL GELİŞİMİ, BUGÜNÜ VE GELECEĞİ

KÖK HÜCRELERİN TARİHSEL GELİŞİMİ,

BUGÜNÜ VE GELECEĞİ

Dr. Fahri ŞAHİN

Ege Üniversitesi Tıp Fakültesiİç Hastalıkları AD, Hematoloji BD

3. Geleneksel EBİLTET Kök Hücre Sempozyumu

30 NİSAN 2011, İZMİR

PROMETHEUSPROMETHEUS

JESUS

Hasara uğramış bir organın fonksiyonlarını restore etmenin,

yerine yenisini koymaktan daha iyi bir yol var mıdır?

Frankenstein, Frankenstein, oor The Modern r The Modern PrometheusPrometheus

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 yapmışve 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 Farklılaşma potansiyeline göre

Embriyonik KH

Erişkin KH

iPS

Totipotent

Pluripotent

Unipotent

Multipotent

Zaman Çizgisinde Embriyonik Kök Hücre(1981-2005)

Fare blastosistinden EKH izole edilmesi - Embriyonik Kök Hücre tanımının yapılması (M. Evans & M.Kaufman)

1981

Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos Evans MJ, Kaufman MH. Nature. 1981 Jul 9;292(5819):154-6

•3.5 günlük blastosistin iç hücre kitlesinden sürekli çoğalan fare embriyonik kök hücreleri elde edildi

Embriyonik Kök hücrenin eldesi ve kullanımı

İç hücre kitlesinin izolasyonu

Kalp kasıBöbrek

KC

“Özel soslar”

5-6.günBlastosist

İç hücreler(fetus)

Dış hücreler(Plasenta)

Kalp onarımı

Hücrelerin kültürü

Zaman Çizgisinde Embriyonik Kök Hücre(1981-2005)

Fare blastosistinden EKH izole edilmesi - Embriyonik Kök Hücre tanımının yapılması (M. Evans & M.Kaufman)

1981

Zaman Çizgisinde Embriyonik Kök Hücre(1981-2005)

Fare blastosistinden EKH izole edilmesi - Embriyon Kök Hücresi tanımının yapılması (M. Evans & M.Kaufman)

İnsan blastosistinden ilk kez EKH dizisinin elde edilmesi (J. Thomson ve ark) (University of Wisconsin-Madison)

1981

1998

Zaman Çizgisinde Embriyonik Kök Hücre(1981-2005)

Fare blastosistinden EKH izole edilmesi - Embriyon Kök Hücresi tanımının yapılması (M. Evans & M.Kaufman)

İnsan blastosistinden ilk kez EKH dizisinin elde edilmesi (J. Thomson ve ark) (University of Wisconsin-Madison)

Çekirdek nakliyle farede EKH elde edilmesi (Wakayama ve ark)

Farede EKH’den elde edilen pankreas hücreleriyle diyabet tedavisi

1981

1998

2001

2002

Embriyonik kök hücre çalışmalarına Başkan Bush sınırlaması2001

Claim of first human cloned blastocyst created and a cell line established (Korea) – later proved to be fraudulent

2004*

*Hwang, W.S., et al. 2004. Evidence of a Pluripotent Human Embryonic Stem Cell Line Derived from a Cloned Blastocyst. Science 303: 1669-1674.

İnsan EKH’nin hayvan ürünleri kullanılmadan kültüre edilebilmesi (R. Lanza ve ark)

Farede somatik hücreden EKH elde edilmesi (uPKH=iPSC). (S. Yamanaka ve ark.)

2006

İnsanda somatik hücreden EKH elde edilmesi (uPKH)(S. Yamanaka ve ark./J. Thomson ve ark)

2006

2007

2004-2008

Yaşlı iki ALS hastasının epitel hücresinden uKH elde edilip bundan motor nöron elde edilmesi. İlk kez hastadan elde edilen kök hücreler (Eggan & Henderson)

2008

İnsan EKH’den Parkinson hastalığında kayba uğrayannöronların elde edilmesi

İnsan EKH’nin fare beynine yerleştirildiğinde işlevsel nöronlara dönüşümü (F. Gage ve ark)

2004

2005

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, 1990E. 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 bölgesineenjeksiyon 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 (EK) 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 diferansiyasyonuLagasse E et al. Nature Medicine 2000

Kİ naklinden 7 ay sonra FAH -/- farenin KC biyopsisi

fumarylacetoacetate hydrolase X-gal

glutamine synthetase

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

Science. 1999 Apr 2;284(5411):143-7 Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC et al.

Multilineage Potential of Adult Human Mesenchymal Stem Cells

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

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 ST-Elevation 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

Koroner oklüzyon ve İnfarkt alanı

Miyokard İnfarktüsü ile

Kök Hücre İmplantasyonu arasındaki süre

ne kadar kısa ise sonuçlar o kadar iyi

KARDİYOVASKÜLER HASTALIKLAR

• Avrupa Kardiyoloji Derneği 2006 Akut Miyokard İnfarktüsü (AMI) İskemik kardiyomiyopati Kronik Miyokard İskemisi

Sinir hücreleri rejenere olamaz

1913 de İspanyol nörologSantiago 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 Hastalıklar1. Parkinson Hastalığı2. Alzheimer Hastalığı3. ALS4. Multipl skleroz5. Omurilik zedelenmeleri

ORTOPEDİ UYGULAMALARI

1. Kıkırdak Yenilenmesi2. Kemik yamaları 3. Tendon ve kas uygulamaları

Hastaya Özgü Kök Hücre TedavisiBiyopsi Çekirdek transferi

Nükleer yeniden Programlanma

Blastosist aşamasının Kültürü

Nakil

Kan

KalpSinir

Kas

Puliripotent kök hücrelerinİzolasyonu ve çoğaltılması

KÖK HÜCRE ARAŞTIRMALARININ

SORUNLARI

EKH Çalışmalarında ABD’deki Yasal Durum

• ABD Federal hükümeti: 9 Ağustos 2001Yeni 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 (7-14 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 researchMar 6, 2009 07:50 PM

EKH Çalışmalarında Ülkemizdeki Yasal Durum

Embriyoner olmayan Kök Hücre çalışmaları hakkında

T.C.SAĞLIK BAKANLIĞIGENELGE 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

Stem Cells Sci Basics 01/23/06

Taking Our Pulse: The PARADE/Research!America Health Poll Charlton Research Company, 2005

Do you favor or oppose medical research using embryonic stem cells?

34%

24%11%

18%

13%Strongly favor

Somewhat favor

Somewhat oppose

Strongly oppose

Don't know

58%

29%

Stem Cells Sci Basics 01/23/06

Taking Our Pulse: The PARADE/Research!America Health Poll Charlton Research Company, 2005

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%

31%

62%Favor

Oppose

Don't know

Stem Cells Sci Basics 01/23/06

Taking Our Pulse: The PARADE/Research!America Health Poll Charlton Research Company, 2005

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%

22%

69% Favor

Oppose

Don't know

Kök hücre araştırıcıları geleceğin Simyacılarıdır

“Biz sizleri başka bedenlere koyacağız ve orada azap çekmeye devam edeceksiniz”

Tekvin

Mutluluk bile haddini aşarsa azap olur

SENECA

Bilimsel, kanıta dayalı, ispatlanabilir ve tekrarlanabilir veriler olmadan hasta, hasta

yakınları ve medya ile bilgi paylaşımı ETİK DEĞİLDİR

PanaceaPanacea

Umut Abartı

TEŞEKKÜR EDERİM

[email protected]