Olarak , hücre biyolojisi , bir kök hücre , bir olan farklılaşmamış hücre tarafından uzmanlaşmış hücrelerin üretilmesi hem edebilen hücre farklılaşması ve kendini muhafaza organizma tarafından simetrik veya asimetrik bölünmesi . Kök hücreler tüm çok hücreli canlılarda bulunur . Organizmaların gelişiminde ve yaşam boyunca bütünlüklerini korumada merkezi bir rol oynarlar .
Hayvan kök hücrelerinin incelenmesi, özellikle tıptaki uygulamaları nedeniyle çok aktif bir araştırma alanıdır . Bu çalışma alanı, son zamanlarda vücuttaki herhangi bir hücreden pluripotent kök hücrelerin kültürde üretilmesine izin veren tekniklerin geliştirilmesiyle hızlı bir genişleme geçirmiştir , bu kök hücrelerin uyarıldığı söylenmektedir . Ancak kök hücreler , bitkilerin meristemlerinde olduğu gibi çok hücreli yaşamın diğer formlarında da bulunur .
Kök hücreler, farklılaşma potansiyellerine göre ayırt edilebilir:
Bilimsel veya tıbbi araştırmalar için insan kök hücreleri (ve daha genel olarak memelilerden) kökenlerine göre de sınıflandırılabilir: embriyonik, fetal veya yetişkin.
Amerika Birleşik Devletleri'nde (insan blastokistleri üzerinde) James Alexander Thomson ve Japonya'da (fare hücreleri) Shinya Yamanaka'dan oluşan ekipler, genetik transformasyon yoluyla yetişkin hücrelerden embriyonik kök hücrelere farklılaşmayı ortadan kaldırmayı 2007'de başardılar. Bu önemli bir ilerlemeye işaret edebilir, çünkü bu amaç için embriyo kullanılmadan embriyonik kök hücreler üzerinde araştırma yapılmasına olanak sağlayacaktır.
2007 yılında, Profesör Yamanaka (Kyoto Üniversitesi), somatik hücrelere transkripsiyon faktörleri ekleyerek yetişkin somatik hücrelerden kök hücre üretmeyi başardı. Bir c-myc onkogen kullanımı olan sorunlardan biri, bir yıl sonra aynı ekip tarafından ele alındı. Bu hücreler, belirli faktörlerin etkisi altında (ayrıca onkojenik ) çeşitli doku türlerine farklılaşabilir ve yakın gelecekte, Alzheimer hastalığı gibi beyin hastalıklarını tedavi etmek için kök hücrelerin kullanılabilmesi umulmaktadır .
"ES hücreleri" (İngiliz embriyonik kök , "embriyonik kök" kelimesinden gelir) olarak da adlandırılan bunlar , döllenmeden kısa bir süre sonra embriyoda hala iç hücre kütlesini oluşturdukları blastosist aşamasına kadar bulunan pluripotent kök hücrelerdir . blastosistin diğer hücreleri trofektoderm hücreleridir ).
Bu hücreler yetişkin vücudundaki tüm dokuların kaynağıdır ve bu nedenle pluripotenttir . Farklılaşmamış bir durumda in vitro olarak izole edilebilir ve kültürlenebilirler. Kesin kültür koşulları altında (süspansiyon, belirli büyüme faktörleri, vb.), farklılaşmaları belirli bir hücre tipine (nöronlar, melanositler, kas hücreleri, kan hücreleri vb.) yönelik olabilir.
Embriyonik kök hücreler, 1980'lerin başlarından itibaren farelerde izole edildi ve kültürlendi ve homolog rekombinasyon (veya nakavt ) ile gen geçersiz kılma tekniğini geliştirmeyi mümkün kıldı ve bu, bir alıcı embriyoda mutasyona uğramış ve çaprazlama yapan bu hücrelerin yeniden verilmesinden sonra, belirli bir gende bir mutasyon için homozigot fareler elde edin .
Pratikte, embriyonun yok edilmesini gerektiren blastosistin (150'den az hücreye sahip bir embriyo) iç kütlesinin hücrelerinden alınırlar. Bunlar elde edilebilir donmuş sürnümerer embriyolardan elde edilen, in vitro fertilizasyon gibi ya göre klonlama : (a çekirdeğini aktarılarak hücre bir içine yumurta daha önce kendi yoksun).
Bu hücreler, birçok dejeneratif patoloji için hücre tedavisinin geliştirilmesine izin verebilir (örneğin, Parkinson hastalığında hasar gören dopamin nöronlarının beyne yeniden girdikten sonra rejenerasyonu, bir enfarktüs sonrası hasarlı kalp kası dokusunun onarımı vb.) Bkz. Kök hücre (ilaç) .
Fetal kök hücre, fetal kökenli çok noktalı bir kök hücre türüdür . Gebeliğin gönüllü olarak sonlandırılmasından kaynaklanan fetüslerden alınabilirler . Fetal kök hücreler zaten belirli bir hücre tipine yönelik olma özelliğine sahiptir.
Yetişkin kök hücreler, ağırlıklı olarak çoğu yetişkin doku ve organında farklılaşmış hücrelerden oluşan dokularda bulunan farklılaşmamış hücrelerdir. Genellikle multipotent hücrelerdir. Belirli bir dokunun farklı hücre hatlarına yol açabilirler . Dokunun doğal olarak yenilenmesi ve yaralanma sonrası onarımı için temel oluştururlar.
Germ hücrelerinin aksine " somatik " ( Yunanca σωμα sōma = vücut) olarak adlandırılırlar ve sadece yetişkinlerde değil, çocuklarda ve hatta göbek kordonunda da bulunabilirler .
Kök hücreler genellikle iki tür hücre bölünmesi gerçekleştirebilir : birincisi, klasik, simetrik olduğu söylenir (hücre 2 kök hücreye bölünür) ve bir tarafta bir progenitör, daha farklı bir hücre veren ve asimetrik olduğu söylenir. diğerinde bir kök hücre. Bu nedenle, farklılaşmış hücrelerin üretimi sırasında bir kök popülasyonun sayısını aşağı yukarı sabit tutmasını sağlayan simetrik bölünmenin kullanılmasıdır.
Farklılaştırılmış bir hücre oluşturmanın iki adımı vardır:
Böylece farklılaşmış bir dokunun oluşumu sırasında üç aşamayı ayırt edebiliriz:
Birinci faz (farklılaşma olmadan çoğalma) ve üçüncü (çoğalma olmaksızın farklılaşma) arasındaki ara faz, hücre hatlarına bağlı olarak farklı olan az ya da çok uzun olgunlaşma dönemlerine izin vererek çok esnektir.
Kök hücreler organizmanın yaşamı boyunca var olur, ancak özellikle memelilerde embriyonik kök hücreler ve yetişkin kök hücreleri ayırt edebiliriz .
Embriyonik kök hücreler gelişimin merkezi hücreleridir, çünkü sonunda canlı bir çok hücreli birey yaratmak için ince bir şekilde düzenlenmiş farklılaşma ve çoğalma aşamaları sayesinde organizmanın diğer tüm hücrelerini yavaş yavaş üreteceklerdir.
Yetişkin kök hücreler çok daha nadirdir, çünkü gelişim tamamlandıktan sonra çoğalma ihtiyacı tehlikeli hale gelebilir . Bu nedenle kök hücreler her dokuda küçük yerlerde kalır ; bu nişler karmaşık bakım mekanizmalarına sahiptir ve yalnızca işlevsel bir organizmayı sürdürmek için gerekli olan hücreleri üretecek şekilde düzenlenir.
Bu kök hücreler, embriyoyu oluşturanlardan daha az "pluripotent"tir: sadece dokularına özgü hücreler üretebilirler. Örneğin, yetişkin memelilerde, hematopoietik kök hücreler, kan hücrelerini sürekli olarak yeniler . Sinir kök hücrelerinin yanı sıra bağırsak kök hücreleri de vardır . Bunlar beynin sadece iki ayrı bölgesinde bulunur: hipokampus ve subventriküler bölge ( lateral ventrikülleri çevreleyen alan ).
Kök hücrelerin varlığı dokuya bağlı olarak farklı mekanizmalara hizmet edebilir:
In 1981 , embriyonik kök hücreleri tarafından farelerde tespit edilmiştir Martin Evans , Kaufman ve Martin ve içinde 1998 Amerikan ekipler tarafından insanlarda James Alexander Thomson , Joseph Itskovitz-ELDOR ve İsrail Benjamin Reubinoff. In 2000 , ikincisi nöronların içine ES hücreleri dönüştürdü.
2006 yılında, indüklenmiş pluripotent kök hücreler (iPSC'ler), Shinya Yamanaka ve James Alexander Thomson tarafından bağımsız olarak keşfedildi . Bu iPS hücreleri, vücuttaki her tür hücreyi doğurmayı mümkün kılan olgun hücrelerdir. Bu teknik aynı zamanda laboratuvarda genetik yeniden programlamayı da içerir . Ayrıca genetik manipülasyon , embriyoları yok etmeden bu tür hücre dizilerini elde etmeyi mümkün kılar. Bu keşif Shinya Yamanaka için 2012 yılında Nobel Tıp Ödülü'ne layık görüldü .
Pluripotent kök hücre elde etmek için çeşitli teknikler vardır:
Olarak ilaç , hayvan ve insan kök hücreleri beri çok araştırmanın konusu olmuştur 1990'ların rejenere umuduyla, dokular ve ideal olarak yeniden oluşturulması, hatta yeni baştan oluşturma organların ( hücre terapisi ile aynı şekilde) opozones , icat Auguste Lumière tarafından . Bu potansiyel avantajlar , üretimini çok sayıda kontrol etmek için terapötik klonlama deneylerine yol açmıştır .
Kök hücreden yapılan ilk ilaç onaylandıMayıs 2012Kanada makamları tarafından. Bu, yetişkin mezenkimal kök hücrelerden elde edilen bir preparasyon olan Prochymal'dir .