Erişkin beynindeki sinir hücrelerin (nöronlar) kendini yenileme yeteneğinin ortaya konulması yozlaştırıcı hastalıklardan olan amyotrofik lateral sklerozun (ünlü astrofizikçi Stephen Hawking’in hastalığı), Parkinson hastalığı, omurilik zedelenmeleri, multipl skleroz, inmeler, travma tedavisinde yeni umutlar ve atılımlara neden olmuştur. Yapılan istatistiklere göre; Parkinson hastalığı ve Alzheimer hastalığı gibi yozlaştırıcı hastalıklar, 2040 yılında gelişmiş ülkelerde kanserin önüne geçerek yaşlılar arasında en önemli ölüm nedeni olacaktır. Dolayısıyla bu hastalıklara karşı tedavi başarısı elde etmek, insanın yaşam süresini uzatma açısından büyük bir adım olarak görülmektedir.
Parkinson Hastalığında Hücre Nakli
Kök hücre araştırmalarının Parkinson hastalığında tedavi edici olarak kullanılması, merkezi sinir sistemini yeniden inşa etmek için en iyi ve en çok çalışılan örnektir. Hem hücre aktarımı hem de büyütücü faktörlerin kullanımı yaygın araştırma altındadır. Her iki yaklaşım da umut vericidir. Bu özellikle cenin beyin dokusunun nakli konusunda söylenebilir. Parkinson hastalığı, genellikle 50 yaşından sonra ortaya çıkan hareket bozukluğudur. Ellerde kontrol edilemeyen titreme, hareketlerde yavaşlama, zorlu ve küçük adımlarla yürüme, istemli hareketleri zorlu başlatma ile karakterizedir. Bu sorunlar beynin derinliğindeki özel bir grup hücrenin ölmesi nedeniyle ortaya çıkar. Bu yapı substansia nigra (SN) olarak adlandırılır. SN’da bulunan bu nöronların uzantıları striatum olarak adlandırılan kaudat ve putamen çekirdeklerine (nöron gruplarından oluşan yerel alanlar alan) ulaşır. Bu hücreler kimyasal bir sinir ileticisi olan ve sinir hücreleri arasında uyarıların birinden diğerine geçmesini sağlayan dopamin üretirler. Dopaminin temel işlevi bu bölgede, sinirler aracılığıyla vücut hareketlerini kontrol etmektir. Bu hücreler öldüklerinden (ya da belli sayının altında azaldıklarında) daha az dopamin üretirler, bunun sonucunda da yukarıda bahsedilen hareket zorlukları ortaya çıkar. Bugün için bu hücrelerin neden öldükleri kesin olarak bilinmemektedir. Parkinson hastalığının tedavisinde, eksik olan dopaminin dışarıdan ilaç olarak doğrudan kullanılmaz. Çünkü, farmakolojik özellikleri nedeniyle kan-beyin engelini geçerek ilgili alanlara ulaşamaz. Bu nedenle öncülü olan L-DOPA kullanılır. L-DOPA beyine geçerek bir enzimle dopamine dönüşür. Hemen hemen tüm hastalarda, özellikle hastalığın erken dönemlerinde L-DOPA şikayetleri düzeltir. Ancak, hastalığın süresinin uzaması ve bu süreçte nöronların kaybının devam etmesiyle etkisi azalmaya başlar ve sonra kaybolur.
Parkinson hastalığında hücre naklinden amaç laboratuar ortamındaki dopamin salgılayan hücrelerin beyinde eksik olan yerine yerleştirilmesidir. Tam olarak olgunlaşmış ve gelişmiş dopamin salgılayan nöronlar, kadavralardan alındıktan sonra nakil yapıldığında yaşamazlar. Yine, tam işlevsel bir düzelme yaşayan ve dopamin salgılayan nöronlardan ziyade, aktarılan nöral dokunun hedef nöronlara (striatum) ve hücre çevreleri ile uygun bağlantıları sağlamasına bağlıdır.
Parkinson hastalığında doku aktarımı konusunda ilk girişim 1979’da başlamıştır. 1979’da iki grup araştırmacı, sıçanlarda oluşturdukları Parkinson hastalığı tedavi etmek için ceninden aldıkları dopamin salgılayan nöronların aktarımıyla düzelme olduğunu gösterdiler. 1980’lerde Anders Bjorklund ve ekibi bu çalışmayı maymun modellerinde denedi. Bu çalışmada önemli bir sonuç olarak, işlevsel düzelmenin esasen konakçıya nakledilen sinir hücrelerinin diğer bölgelerle bağlantı kurmasına bağlı olduğu ortaya konuldu (nigro-striatal bağlantılar).
Bu dönemde önce hastaların kendisinde bulunan (otolog nakil) ve dopamin salgılayan böbrek üstü bezi merkezinden (adrenal medulla) yararlanıldı. Alınan böbrek üstü bezi kromaffin hücreleri özel bir ameliyat tekniği ile Parkinson hastalarının ilgili beyin kısmına yerleştirildi. Başlangıçta, çalışmayı ilk yapanlarca hastalarda çok belirgin bir düzelme olduğu ileri sürülürken daha sonra yapılan aynı çalışmalarla iyi düzelme sonuçlarına ulaşılamadı. Bir yıl sonra yararlı etkisinin kaybolduğu gözlendi. Bunun yanında cerrahi girişim olarak da zordur. Aynı anda iki cerrahi ekip tarafından yapılması gerekiyordu. Bir ekip batını açıp böbrek üstü bezini çıkarıyor (adrenalektomi), bezden merkezi kısmın ayrılması sağlıyordu. Diğer ekip ise kafaya yapılan bir cerrahi girişimle (kraniotomi) genellikle beyinde, sağ yandaki kaudat çekirdeğe bu dokuyu yerleştiriyordu. Bu iki ameliyat nedeniyle, ameliyat uzun sürüyordu ve düzelme de çok uzun zaman gerektiriyordu. Hastalarda, ölüm oranları bu zorluklardan dolayı yüksekti. Zaman içerisinde yeni yöntemler geliştirildi. Stereotaksik (kafatasını tam açmadan, nakledilecek bölgenin üç boyutlu koordinatlarını tespit edip, küçük deliklerden görüntülü bilgisayar yöntemi ile girişim yapma) cerrahi girişimler uygulanmaya başlandı. Aktarılan dokuyla beraber periferik (çevresel) sinir dokularının aktarımı, büyütücü faktörlerin kullanımı, cenin böbrek üstü bezi merkezinin kullanımıyla nakledilen hücrelerin yaşam süresi kısmen uzatıldı. Ancak, yinede bu girişimin ölüm oranının yüksek olmasından dolayı uygulanması önerilmemektedir.
Buna alternatif bir diğer hücre nakli yöntemi ise, ceninin beyin dokusunda gelişen dopamin salgılayan nöronları alıp hastaya (konakçıya) nakil etmektir. Ceninin üst beyin sapı (mezensefalon) ön kısmı dokusunun Parkinson hastalarına nakledilmesi bir çok nedene dayanılarak düşünülmüş ve daha sonra hastalara uygulanmıştır. Bunlardan ilki, Parkinson hastalığında nispeten seçici ve yerel olarak üst beyin sapının bir parçası olan SN’da dopamin salgılayan sinir hücrelerinde kayıplar olur. İkincisi, öncül veya nöroileticilerin hedeflerini uyaran (agonist) ilaçların kullanımıyla hastalarda düzelme ortaya çıkar. Üçüncüsü, deneysel olarak Parkinson hastalığı modeli oluşturulan hayvanlara dopamin içeren nöronların nakledilmesi hastalık belirtilerini ortadan kaldırır ya da azaltır. Dördüncüsü, hayvan modellerinde nakledilen hücreler konakçının striatumundaki hücrelerle bağlantı kurarlar. Bütün bu verilerin sonucunda, araştırmacılar Parkinson hastalarına insan cenini üst beyin sapı hücrelerini aktarmak için yöntemler geliştirdiler. Bir çok çalışma yapılmış olmasına rağmen, hemen hepsinde az sayıda hasta gruplarıyla çalışılmıştır. Bu çalışmalarla birlikte, böbrek üstü bezi merkezi nakillerinde rastlanmayan ama daha çok tartışma ve araştırma gerektiren sorunlar ortaya çıktı. Dokuların nasıl elde edileceği, nasıl saklanacağı, hangi teknikle nakledileceği, bağışıklık sistemini baskılayıcı ilaç kullanılıp kullanılmayacağı ve belki de en önemlisi etik-ahlaki sorunlar. Etik sorunlar klinik insan çalışmaları sınırlayan en önemli tartışma alanıdır.
Hücre aktarımlarında, çeşitli tıbbı nedenlerle düşük yaptırılmış ceninlerden elde edilen beyin dokuları kullanılmıştır. Vericilerin yaşı genellikle döllenme sonrası 5-17 haftalıktır. 10 haftadan daha yaşlı dokular daha çok farklılaşırlar ve sinir uzantılarını diğer hücrelere daha belirgin gönderirler. Tüm hastalardan iyi sonuçlar alınmamakla birlikte gelecek için umut verici sonuçlar elde edilmiştir. Pozitron emisyon tomografisi (PET) kullanılarak, aktarılan cenin sinir hücrelerinin işlevini yapıp yapmadığı anlaşılmaya çalışıldı. Bunun için hücre aktarımı öncesi ve sonrası görüntüler elde edilerek karşılaştırıldı. Radyoaktif madde ile işaretlenmiş 18F-Fluorodopa tutulumunun, Parkinson hastalarında ceninden alınan kök hücre nakledildikten sonra neredeyse normale yaklaştığı görüldü. Yalnız başına cerrahi uygulanan hastada ise cerrahi sonrasında 18F-Fluorodopa tutulumunda belirgin azalma olduğu tespit edildi.
İlaç tedavisi alan gruplarla, hücre aktarımı yapılmadan uygulanan cerrahi girişim arasında hastaların iyileşmeleri belirgin farklılık göstermezken, hücre nakli yapılan hastalarda klinik olarak daha belirgin düzelme tespit edilmiştir. Parkinsonizm olarak adlandırılan ancak Parkinson hastalığına göre farklı nedenlerle ortaya çıkan hastalıkta ise nakil sonrası ilk yılda dopamin üreten nöronların belirgin büyümesi ve gelişmesine rağmen klinik düzelme tespit edilememiştir. Düzelmenin ortaya çıkmaması genellikle hastaların daha yaşlı olmasıyla ilişkilendirilmiştir. Embriyonal hücre aktarımı bu nedenle 60 yaş ve altındaki Parkinson hastalarında önerilmektedir.
Hücre nakli sonrası değişik nedenlerle ölen hastaların beyinleri incelenmiş, aktarılan kök hücrelerin diğer hücreler uzantılar gönderdikleri ve işlevlerini en azından önceki duruma göre belirgin arttırdıkları tespit edilmiştir. Bu çalışmalar plasebo kontrollü yapılamadığından ortada yinede bir soru vardır. 1989’da ileri Parkinson hastalığı bulunan iki hastaya üç ceninden alınan (7-9 haftalık ceninler) cenin üst beyin sapı hücre süspansiyonları aktarıldı. Ancak, belirgin bir düzelme elde edilemedi. Daha sonraları yapılan çalışmalarda da düzelmenin bir çok faktöre bağlı olduğu, bir çok çalışma ile ortaya konuldu. Çalışmalarda kullanılan metotlar ve hasta seçimleri, hastalık ağırlıkları da farklı olduğundan uygun şekilde karşılaştırmalar yapmak da zor olmaktadır. Bugün için, insan cenin naklinin ancak ağır ve ileri Parkinson hastalığında araştırma amaçlı olarak araştırma merkezlerinde yapılması önerilmektedir.
Sinir sistemi hücreleri, sadece sinir hücrelerini değil bedendeki tüm hücreleri oluşturabilme yeteneklerini genetik olarak taşırlar. Embriyonal kök hücreler tam olarak dopamin üretme kapasitesine sahiptirler. Gelecekte embriyon ya da erişkin kök hücreleri kullanarak Parkinson hastalarının kendi bedenlerini kendilerinin yenilemesini sağlayabilirler.
Omurilik Hasarında Kök Hücre
M.Ö.1500 yılında Mısır’da kaleme alınmış olan Edwin Smith Cerrahi Papirüsü’nde şöyle yazar: “Eğer boyun travması almış bir kişiyi muayene ederseniz... ve her iki kol ve ayağında hissin kaybolduğunu, bunları hareket ettiremediğini ve onun idrarını tutamadığını tespit ederseniz... bu bir boyun omurgasının yer değiştirmesinin neden olduğu omurilik kesilmesinden dolayıdır. Bu tedavi edilemeyen bir durumdur.” Aradan 3500 yıl geçtikten sonra omurilik yaralanmaları tedavisinde ne durumdayız?
Omurilik yaralanmaları genellikle kazalara bağlı ortaya çıkmaktadır. Kazaların başlıca nedeni trafik kazaları. ABD’de yapılan bir çalışmaya göre, yaklaşık hastaların %40’i trafik kazalarına bağlı ortaya çıkarken, şiddete bağlı %25, spor kazalarına bağlı olarak %5-10 omurilik zedelenmesi meydana gelmektedir. Gelişmiş ülkeler hesaba katıldığında her yıl 32000 omuriliği hasar gören hasta ortaya çıkmaktadır. Bu her 16 dakikada yeni bir hasta ortaya çıkması demektir. Avrupa’da spor yaralanmaları şiddete bağlı yaralanmalara göre daha yüksektir. Bunlara ek olarak multipl skleroz (yaygın adıyla MS) gibi, sinir liflerinin bütünlüğü bozulmadan hücre uzantılarının etrafındaki myelin (bir elektrik kablo telinin etrafında bulunan ve yalıtkanlığını sağlayan plastik kaplama gibi, sinir hücrelerinin uzantılarının etrafını saran yağdan oluşan kılıf) ya da myelini oluşturan hücrelerin (oligodendrositler) bağışıklık sistemince ortadan kaldırılması sonucu da omurilik zedelenmesi ortaya çıkar. Omurilik hasarlarının seviyesine ve göre hastalar ya el ve kollarının her ikisini ya da sadece alt uzuvlarını kullanamazlar. Yine duyusal liflerin etkilenmesine bağlı hislerde kayıp ortaya çıkabilmektedir. Felçlerin ağırlığı ise hasarın tam ya da kısmı olmasına göre değişmektedir.
Omurilik hasarının ve buna bağlı felçlerin tam olarak düzeltilmesi olasılıkla gelecekte mümkün olacaktır. Hasarla omurilikteki bir çok hücre tipi yok olur. Esas sorun, sinir hücrelerinin temel uzantısı olan yapıların (aksonlar) kesilmesinden kaynaklanır. Bir çok omurilik yaralanmasında omurilik tam olarak kesilmez ve en azından bir kısmı sağlam kalır. Sağlam kalanlarda, çevredeki hücrelerin yeterli yardımını alamadan işlevlerini tam olarak yerine getiremezler. Özellikle, myelin yapan ve düzelmeye yardımcı olan hücrelere (olgodendrositler) yardımcı olmak ve myelin yapımını sağlamak için araştırmacılar yeni yöntemler geliştirme çabasındadır. Kök hücrelerin kemirgenlerde, meylinin yeniden yapımını sağladığı gösterilmiştir. Özellikle fare embriyosundan elde edilen oligodendrositlerin deneysel hasar oluşturulmuş omurilik bölgesine enjekte edilmesiyle myelin yapımını arttırdıkları gösterilmiştir. Buna ek olarak da farelerin hareket işlevlerinde de kısmen bir artış gözlemişler. Kültüre edilmiş ve çevresel (periferik) sinir sisteminden elde edilmiş Schwann hücrelerinin (oligodendrositlerle aynı görevi yapan ama merkezi sinir sisteminde değil de periferik sinir sisteminde bulunan hücre tipi) omuriliğe aktarıldığında sinir hücresi uzantılarında (akson) belirgin büyüme oluşturmadıkları halde, aksonların çevresinde bulunan myelin yapımını arttırmışlardır.
Son yıllarda yapılan çalışmalarla, koku alma duyumuzun omurilik hasarında yararlı işlevi olabileceği gösterilmiştir. Koku duyusunu alan koku şişkinliği (olfactory bulb) burnumuzun tavan kısmında bulunur ve hücreleri yaşam boyu kendini yenileme yeteneği vardır. Koku siniri bunun uzantısıdır. Koku sinir hücrelerinin çevresini saran hücreler özelleşmiş glia hücreleridir. Bu hücreler Schwann hücrelerinden daha fazla büyüme yetenekleri vardır. Bu hücrelerin tam omurilik hasarı olan farelere nakledilmesinden sonra sinir hücrelerinde akson uzamasını sağladıkları, konakçı destek hücreleriyle bağlantı oluşturdukları ve harekete kısmen imkan verdiği görülmüştür.
Ancak, bu konudaki çalışmalar henüz emekleme aşamasındadır ve pratik insan uygulamalarına geçilmesi için zaman gerekmektedir. Bugün için papirüste yazan ne yazık ki hala geçerlidir...
Kök Hücre Kullanımı Güvenilirliği
Nakledilen insan kök hücreleri biyolojik yapıdadırlar ve konakçının yapısıyla etkileşime girerler. Bu nedenle vericideki hastalıkların konakçıya aktarımına neden olabilirler. Embriyo, cenin veya erişkin kökenli insan kök hücrelerinin aktarımında verici kaynakları olası hastalıklara karşı eldeki tüm testlerle taranmaktadırlar. Vericide olası enfeksiyonlar, hastalıklar ve ailesindeki genetik hastalıklar sorgulanmaktadır. Verici HIV-I; HIV-II; HTLV-1; hepatit A, B ve C; sitomegalovirüs, toksoplazmozis ve herpes simpleks virüsleri yönüyle taranır. Ek olarak, cenin dokusu aerobik ve anaerobik bakteriler, mantarlar, herpes simpleks ve sitomegalovirüs için kültüre edilir. Örnek olarak, ailesinde veya vericide kalp hastalığı olması, kalp kası dokusu oluşturmak için kök hücre alınması önünde bir engeldir. Veya genetik analizde alfa-sinüklein geninde mutasyon olması, vericinin kök hücrelerinin Parkinson hastalığında kullanılamayacağını gösterir. Çünkü, nadir görülen ve erken ortaya çıkan Parkinson hastalığında bu gende mutasyon tespit edilmiştir. Dolayısıyla, aktarılacak nöral kök hücrelerin bu mutasyonu göstermesi aktarımın boş bir çaba olmasıyla sonuçlanabilir.
Kök hücreler elde edildikten sonra nakil için uygun kültür ortamlarında, büyüme faktörleri ve diğer kimyasal maddelere gerek duyarlar. Dolayısıyla kültür ortamlarında enfeksiyon ajanları yönüyle sıkı kontrol altında tutulmalıdır. İneklerden elde edilen serumların kullanımının nasıl güvenilir hale getirileceği önemlidir. Bu hayvanlardan deli dana hastalığı (bovine spongiform encephalopathy, BSE) bulaşabilmektedir ve İngiltere’de bir dönem salgın oluşturmuştur. Dolayısıyla, bu bulaşmanın önüne geçmek için BSE olmayan ülkelerden elde edilen serumlar kullanılmaktadır. BSE ile bulaşmış etlerin yenmesi Creutzfeldt-Jakob hastalığının yeni bir türüne (nvCJD) neden olmaktadır. Bu hastalık temelde beyin dokusunu etkiler ve sonuç değişmez olarak öldürücüdür. Dolayısıyla sinir sistemine kök hücre aktarımı yapılacak kişilere, aktarılacak hücreler bu yönden sıkı sıkıya araştırılmalıdır. Ancak, bugün için bu hastalığı tam anlamıyla ortaya koyan tarama testi geliştirilmemiştir. Yine hayvanlardan alınan kök hücrelerin insanlara aktarılması beraberinde hayvan hastalıklarının da aktarımına neden olabilir.
Kök hücrelerin sinir sistemi hastalıklarında kullanımı, bugün tedavi edilemez kabul edilen bir çok hastalığın tedavisinde yeni ufuklara ve bakış açılarına neden olacaktır. Işığı şimdiden görüyoruz. Aydınlanmaya çok yakın bir gelecekte...
