Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Hayvan embriyonik organizatörler şimdi insan hücrelerinde keşfedildi

---

Canlı, aşılanmış bir civciv embriyosunda insan embriyonik kök hücreleri (kırmızı)I. MARTIN ET AL., NATURE , 2018

Organizatör, embriyonun diğer embriyonik hücrelerin gelişimsel kaderlerini ve morfojenezini yönlendiren bir grup hücre, insan dokusunda ilk kez tanımlanmıştır. Nature dergisinde yayınlanan bir araştırmaya göre , bu keşif, organizatörün evrimsel olarak amfibilerden insanlara korunmuş olduğunu göstermektedir

Elde edilen bulgularda , gelişmekte olan embriyolardaki diğer hücrelerin yaşam ve fonksiyonlarını yönlendiren hücre kümesinin , evrimsel olarak hayvanlar aleminde korunmakta olduğunu doğrulamaktadır.

Rockefeller Üniversitesi embriyologu Ali Brivanlou ve arkadaşları insan kök hücrelerinin Wnt ve Activin ile tedavi ettiklerini bildirdiklerini, daha önce diğer hayvanlarda organizatör gen ekspresyonunda rol oynadığını gösteren iki sinyalleme proteininin olduğunu bildirmişler ve Wnt ve Activin, iki sinyalleme proteininin, diğer hayvanlarda organizatör gen ekspresyonunda, civciv embriyolarında yer aldığı gösterilmiş, aşılanmış hücreler, etrafındaki hücrelerin gelişimsel ilerlemesini başlatmış ve Wnt ve Activin, hücrelerin embriyonik gelişmeyi yönlendirmesini mümkün hale getirerek birlikte çalışılmıştır.

Çalışmaya dahil olmayan Kuzeybatı Feinberg Tıp Merkezi Vasküler ve Gelişimsel Biyoloji Merkezi direktörü Guillermo Oliver, “Birçoğumuz için her zaman bu gelişimsel biyolojinin Kutsal Kase” olduğunu söylüyor. Artık kök hücreleri alabiliyor olmanız ve bu özellikleri, burada rapor edilen aktörlerin kombinasyonuyla özümseyebilirsiniz cümlesi oldukça dikkat çekicidir.

Organizatörün ve onunla birlikte modern embriyoloji alanının aranması yaklaşık bir asır önce başladı. Alman zoolog Hans Spemann'ın laboratuvarında doktora adayı olan Hilde Mangold, 1924'te ilk kez organizatörün tarif ettiği bir tez yazdı. Mangold ve Spemann, nöral eksen boyunca hücrelerin bazılarında, bir semender embriyosunda, merkezi sinir sistemi haline gelecek olan embriyonun bir kısmı ve gelişim sırasında oluşacak ilk yapılardan biri olarak, ayrı bir şekil ve morfoloji gözlemlemişlerdir. Bu hücreleri bir embriyodan diğerine aşıladıklarında, nakledilen hücreler bu embriyoda ikinci bir gelişim ekseninin oluşumunu indük Mangold ve Spemann, nöral aks boyunca bazı hücrelerde belirgin bir şekil ve morfoloji gözlemledi. Bir semender embriyosunda, merkezi sinir sistemi ve gelişme sırasında oluşacak ilk yapılardan biri olacak olan embriyonun kısmı bu hücreleri bir embriyodan diğerine aşıladıklarında, nakledilen hücreler bu embriyonda ikinci bir gelişim ekseninin oluşmasına neden oldu. Spemann, keşif için 1935 Nobel Fizyoloji ya da Tıp dalında Nobel Ödülü almıştır Mangold ise ödülü alamadan bir trafik kazasında hayatını kaybetmiştir.

Brivanlou Bu gerçekten embriyolojide devrim yarattı, çünkü embriyoloji ile tanımlayıcı bir bilim arasında bir geçiş noktası sağladı. Embriyolojiyi , onu manipüle etmek için tanımlayıcı bir bilim arasındaki nokta olarak tanımladı’’ cümlesini vurgulamıştır. 1990'ların ortasına kadar, moleküler biyoloji ve genetikteki ilerlemelerin, bu süreçlere dahil olan sinyalizasyon yollarını araştırmayı mümkün kılmaması mümkün değildi. 1998'de yayınlanan bir dönüm noktası olan Cambridge Üniversitesi'nden genetikçi John Gurdon ve meslektaşları, Wnt ve Activin'in kurbağa embriyolarında organizatöre neden olan gen ifadesini kontrol etmede rol oynadığını gösterdi.

Cambridge Üniversitesi'nden genetikçi John Gurdon ve meslektaşları, Wnt ve Activin'in kurbağa embriyolarında organizatöre neden olan gen ifadesini kontrol etmede rol oynadığını gösterdi.Daha sonra, 2000 yılında Albert Einstein College of Medicine'de bir hücre biyoloğu olan Kira Gristman, organizatörün paterninde Nodal sinyal yolunu gösterdi. Ve 2007 yılında, Sydney Üniversitesi'nden bir embriyolog olan Patrick Tam, fare embriyolarında bu sinyallerin embriyoyu geliştiren ve destekleyen embriyoyu destekleyen yapılar olan extra embryonik dokudan geldiğini gösterdi.

Brivanlou ve meslektaşları için insan organizatörün kaynağını belirlemek için preparat hazırlandı. 2014 yılında, kemik morfogenezi protein 4 (BMP4, yani bu büyüme faktörü sınıfının başlangıçta kemik ve kıkırdak gelişimine neden olduğu için adlandırılan) diskler üzerinde büyütülen insan embriyonik kök hücrelerini tedavi ederek hücrelerin farklılaşmasını ve konsantrik olarak organize edilmesini sağladılar.

Embriyonik doku tabakalarının halkaları takım RNA dizilimi kullanılarak, ekip BMP4'ün bir genin (Wnt3) döndüğünü ve daha sonra NODAL ifadesini uyardığını bulmuştur. Bu son deney, insan embriyonik kök hücrelerini, Wnt ve Activin ile civciv embriyolarına aşıladıkları zaman , kök hücreler, etrafındaki hücrelerin, embriyonun bir tarafı boyunca uzanan bir hücre çizgisi olarak ikinci bir nöral ekseni oluşturmaya başlamasına neden oldu.

İnsan spesifik nükleer antijen için boyanmış bir civciv embriyosuI. MARTIN ET AL., NATURE , 2018

Bu, Wnt ve Activin sinyallemesinin erken insan embriyolarındaki bazı hücrelerin organizatör olmasını tetiklediğini etkili bir şekilde göstermiştir. Brivanlou ve meslektaşları Mangold ve Spemann’ ın 1924’ teki deneyini yeniden yaparak ve bunu pluripotent insan hücrelerini düzenleyici olarak davranmaları için manipüle ederek kullandılar.

Bununla ilgili olarak

Brivanlou ‘’ Organizatörün bu fikrini ve özellikle hayvan sistemlerinde tanımlanmış olan genetik ve moleküler mekanizmaların insan sisteminde kullanılabileceğini göstermek için son teknoloji yaklaşımları kullanmıştır’’ cümlesiyle açıklamıştır..

Araştırmaya dahil olmayan Pennsylvania Üniversitesi'nde gelişimsel biyolog Daniel Kessler ; ‘’ Bu ilke ve mekanizmaların insan embriyosunda uygulandığı kesin bir gösteriye ulaşacağımız kadar yakındır’’ cümlesiyle bu komu hakkındaki düşüncelerini dile getirmiştir.

Kessler, keşfin tıpta kök hücre uygulamalarındaki ilerlemelere yol alabileceğini söylüyor . Yapılacak olan doğal mekanizmalar kök hücreleri belirli hücre kaderine yönlendirmemize izin verin , genler-sinyaller mekansal geçici kontrol - in vitro sistemlerde en etkili şekilde kullanılacak olanlardır. Kök hücrelerin yararlı kaderlere yönlendirilmesini sağlarız ki bu da potansiyel olarak terapötik bir ortamda kullanılabilir. ”diyor.

Oliver kabul eder. “Artık hastalardan elde edilen indüklenmiş pluripotent kök hücreleri kullanabilme avantajınız var” diye ekliyor. “Sonunda, bu süreci hasta kaynaklı dokudan taklit etmek için kullanmaya çalışabilirsiniz” ve genetik mutasyonların hastalıklara nasıl yol açtığını belirler. “Bugün bu büyük atılım.”

Brivanlou, keşiflerin rejeneratif tıpta bir devrimin başlangıcı olabileceğini söylüyor. “Gelecekteki kliniğin bir şeyleri tamir etmeyeceğini, onların yerini alacaklarını düşünüyorum” diyor. “Bunun gerçekleşmesi için, olayların kökenini bilmemiz gerekiyor.”

Ancak keşif onun için daha derin bir anlam ifade ediyor. “İnsanlar her zaman kendi kökenleriyle ilgilenmişlerdir” diyor. “Şimdiki en eski gelişme ve genesis anlarımıza bakmak zorunda olduğumuz inanılmaz yetenek, benim için Hubble teleskopundaki fotoğraflara bakmak kadar çekici bir şey.

Kaynakça

I. Martin et al., “Self-organization of a human organizer by combined Wnt and Nodal signalling,” Nature, doi:10.1038/s41586-018-0150-y, 2018.

Çeviren ve Derleyen: Azize Özen

 

---