Fetüs rahimde büyüdükçe hücreleri kendisini çevreleyen amniyotik sıvıya bırakır. Artık bu hücrelerin, insan organlarının en önemli özelliklerinden bazılarına sahip olan organoid denilen organoidleri (bu örnekte küçük insanın böbrekleri, ince bağırsağı ve akciğerleri) büyütmek için kullanılabileceği ortaya çıktı. Üç boyutlu yapılar doktorlara organ gelişimi hakkında daha fazla bilgi sunarak spina bifida gibi hastalıkların doğum öncesi teşhisini iyileştirme potansiyeline sahip olabilir.
Duyuru
University College London araştırma projesi, fetal hücrelerden organoidler yaratan türünün ilk örneği değil. Ancak diğer gruplar amniyotik sıvı materyali yerine gerçek fetal doku kullanmıştır. Yeni yaklaşımla fetüsün zarar görmesinin önüne geçiliyor.
Kök hücre biyoloğu ve aynı zamanda amniyotik sıvı organoidleri üzerinde de çalışmış olan Sheba Tıp Merkezi ve Tel-Aviv Üniversitesi Böbrek Araştırma Merkezi başkanı Oren Pleniceanu, “Tüm konsept gerçekten yenilikçi” diyor. Amniyotik sıvıdan fetal hücre toplama yeteneğinin “serbest bir biyopsiye benzediğini” söylüyor. Ancak mevcut hücrelerin tanımının hala geliştirilmesi gerektiğine dikkat çekiyor. “Hangi hücrelerin dahil olduğunu tanımlamak o kadar kolay değil” diyor.
Araştırmacılar onlarca yıldır amniyotik sıvının fetal hücreler içerdiğini biliyorlardı. Bu, doktorların, amniyotik sıvıdan örnek almak için bir iğne kullanan amniyosentez yoluyla Down sendromu ve orak hücreli anemi gibi durumları doğumdan önce teşhis etmelerine olanak tanır. Araştırmanın yazarı ve University College London'dan kök hücre biyoloğu Mattia Gerli, bu hücrelerin büyük çoğunluğunun, %95 veya daha fazlasının fetüs tarafından reddedilen ölü hücreler olduğunu söylüyor. Yeni: Araştırmacılar amniyotik sıvıdaki çok daha küçük canlı hücre yüzdesine odaklandılar.
Konjenital malformasyonları tanımlayın
İlk önce özelliklerini haritalandırarak hangi tür hücrelerin mevcut olduğuna baktılar ve ardından bunların nereden geldiklerini belirlemek için tek hücre dizilimini kullandılar. Ekip daha sonra organoidler oluşturup oluşturmayacaklarını görmek için üç tip progenitör hücreyi (böbrek, akciğer ve ince bağırsak) 3 boyutlu bir kültüre yerleştirdi. Araştırmayı sunan University College London ve Great Ormond Street Hastanesi'nden pediatrik cerrah Paolo De Coppi, “Hücreleri oldukları gibi alıp bir damla jelin üzerine koyuyoruz. Bu çok basit bir yöntem” dedi.
Bu da işe yaradı. Organoidler, hücrelerin geldiği dokunun özelliklerini büyütüp geliştirdiler. Örneğin birkaç hafta içinde akciğer organoidleri, cilia adı verilen ve akciğerlerin içindekilere benzeyen hareketli, saç benzeri yapılara dönüştü.
Bir pediatrik cerrah olarak De Coppi sıklıkla konjenital malformasyonlarla ilgilenmektedir. Doktorlar bu kusurları görüntüleme tekniklerini kullanarak tespit edebilir ancak bunların ciddiyetini veya organ fonksiyonu üzerindeki etkisini değerlendirmenin gerçek bir yolu yoktur. Akciğer organoidlerinin bu bilgiyi sağlayıp sağlayamayacağını öğrenmek için ekip, nadir görülen bir durum olan konjenital diyafragma hernisinden (CDH) etkilenen fetüslerden hücreler topladı. Bu fetüslerin diyaframında, karın içindeki organların göğüs boşluğuna doğru itilmesine ve akciğerlere baskı yapmasına olanak tanıyan bir açıklık bulunur. De Coppi, “Akciğerler sıkıştırıldığında olması gerektiği gibi gelişemezler” diye açıklıyor. “Bu nedenle bu fetüslerin yalnızca %70'i hayatta kalıyor.”
Ekip, CDH fetüslerinden yetiştirilen organoidleri sağlıklı fetüslerden elde edilen organoidlerle karşılaştırdı. Başlangıçta her iki organoid de aynı görünüyordu. Ancak araştırmacılar akciğerin trakeaya en yakın kısmını ve akciğerin daha derin bölgelerini yeniden oluşturmak için bunları farklılaştırdıklarında bazı şaşırtıcı farklılıklar fark ettiler. Her ne kadar hem sağlıklı hem de CDH organoidleri silia geliştirmiş olsa da, bunların desenleri CDH organoidlerinde farklıydı. Kendilerini farklılaştırmakta daha fazla zorluk yaşadılar. CDH organoidleri ayrıca akciğerlerdeki hava keselerinin çalışmasına yardımcı olan bir madde olan yüzey aktif maddeyi daha az üretir.
Nefes borusundaki balon
CDH genellikle tedavi edilebilir: Cerrahlar, akciğerleri istilacı organlara baskı yapmaya zorlamak için fetüsün trakeasına bir balon yerleştirir. Araştırmacılar, balon tedavisinden önce ve sonra amniyotik sıvı hücrelerinden yetiştirilen akciğer organoidlerini karşılaştırdıklarında, tedavi edilen organoidlerin normal akciğer organoidlerine daha çok benzediğini buldular. Genetik ifadeleri ayrıca daha iyi geliştiklerini de öne sürdü. Bu sonuçlar yeni yöntemin iki olası uygulamasını önermektedir. Balonun yerleştirilmesi fetüs üzerinde ameliyat gerektirir ve doktorların hangi fetüslerin fayda görüp hangilerinin görmediğini söylemenin iyi bir yolu yoktur. Bu kişiselleştirilmiş organoidler, akciğerlerinin ne kadar az gelişmiş olduğunu belirlemelerine yardımcı olarak daha bilinçli bir karar vermelerine olanak tanıyabilir. Prosedüre tabi tutulan fetüsler için, organoidler sonuçta doktorlara prosedürün işe yarayıp yaramayacağını söyleyebilecek.
Diğer bilim insanları da ilerleme kaydediyor. Ekim 2023 tarihli bir ön baskıda Pleniceanu ve meslektaşları, bu tür hücreleri akciğer ve böbrek organoidlerine dönüştürmeyi de başardıklarını bildirdi. Ancak organoidlerini genel bir kültür ortamında büyütmek yerine, belirli organoidlerin büyümesini teşvik etmeyi amaçlayan ortamlar geliştiriyorlar: örneğin, bir ortam böbrek organoidlerinin büyümesini, diğeri ise akciğer organoitlerinin gelişimini teşvik edebilir.
Ancak organoidler adından da anlaşılacağı gibi işleyen minyatür organlar değildir. Ancak bu hücre koleksiyonları organların bazı yapı ve karmaşıklıklarını kopyalıyor. Bu nedenle insani gelişmeye dair benzersiz bir anlayış sağlayabilirler. Ve fetüsle aynı genetik mutasyonları taşıdıkları için, doktorlara o kişinin nasıl geliştiğine dair daha iyi bir tablo sunabilirler.
Ancak organoidler henüz klinik kullanıma hazır değil. Olası kullanımlar yakında akla gelebilecektir. Ultrason sırasında bir anormallik tespit edilirse, organoidler altta yatan nedeni gerçek zamanlı olarak ortaya çıkarabilir ve belki de doktorlara organlar hala gelişirken uygulanabilecek tedaviler hakkında ipuçları verebilir. Pleniceanu, “Doğumdan önce bile müdahale edebiliyorsunuz ki bu oldukça şaşırtıcı” diyor. Teknoloji aynı zamanda genetik bir hastalıktan kaynaklanmayan anormallikleri daha iyi anlamamıza da olanak tanıyor. Çevresel etkilerin kalkınmaya etkileri konusunda da araştırma yapmak mümkündür. Çocuk cerrahı De Coppi ayrıca ilaç endüstrisinin yeni tedaviler bulmak için yetişkin hücrelerden elde edilen organoidleri kullanmaya başladığına dikkat çekiyor. Artık bu teknolojik gelişmeleri fetal gelişime aktarma fırsatı var diyor. “Çünkü ilk defa, aslında fetüse dokunmadan erişebiliyoruz.”
(Jle)
Haberin Sonu
Duyuru
University College London araştırma projesi, fetal hücrelerden organoidler yaratan türünün ilk örneği değil. Ancak diğer gruplar amniyotik sıvı materyali yerine gerçek fetal doku kullanmıştır. Yeni yaklaşımla fetüsün zarar görmesinin önüne geçiliyor.
Kök hücre biyoloğu ve aynı zamanda amniyotik sıvı organoidleri üzerinde de çalışmış olan Sheba Tıp Merkezi ve Tel-Aviv Üniversitesi Böbrek Araştırma Merkezi başkanı Oren Pleniceanu, “Tüm konsept gerçekten yenilikçi” diyor. Amniyotik sıvıdan fetal hücre toplama yeteneğinin “serbest bir biyopsiye benzediğini” söylüyor. Ancak mevcut hücrelerin tanımının hala geliştirilmesi gerektiğine dikkat çekiyor. “Hangi hücrelerin dahil olduğunu tanımlamak o kadar kolay değil” diyor.
Araştırmacılar onlarca yıldır amniyotik sıvının fetal hücreler içerdiğini biliyorlardı. Bu, doktorların, amniyotik sıvıdan örnek almak için bir iğne kullanan amniyosentez yoluyla Down sendromu ve orak hücreli anemi gibi durumları doğumdan önce teşhis etmelerine olanak tanır. Araştırmanın yazarı ve University College London'dan kök hücre biyoloğu Mattia Gerli, bu hücrelerin büyük çoğunluğunun, %95 veya daha fazlasının fetüs tarafından reddedilen ölü hücreler olduğunu söylüyor. Yeni: Araştırmacılar amniyotik sıvıdaki çok daha küçük canlı hücre yüzdesine odaklandılar.
Konjenital malformasyonları tanımlayın
İlk önce özelliklerini haritalandırarak hangi tür hücrelerin mevcut olduğuna baktılar ve ardından bunların nereden geldiklerini belirlemek için tek hücre dizilimini kullandılar. Ekip daha sonra organoidler oluşturup oluşturmayacaklarını görmek için üç tip progenitör hücreyi (böbrek, akciğer ve ince bağırsak) 3 boyutlu bir kültüre yerleştirdi. Araştırmayı sunan University College London ve Great Ormond Street Hastanesi'nden pediatrik cerrah Paolo De Coppi, “Hücreleri oldukları gibi alıp bir damla jelin üzerine koyuyoruz. Bu çok basit bir yöntem” dedi.
Bu da işe yaradı. Organoidler, hücrelerin geldiği dokunun özelliklerini büyütüp geliştirdiler. Örneğin birkaç hafta içinde akciğer organoidleri, cilia adı verilen ve akciğerlerin içindekilere benzeyen hareketli, saç benzeri yapılara dönüştü.
Bir pediatrik cerrah olarak De Coppi sıklıkla konjenital malformasyonlarla ilgilenmektedir. Doktorlar bu kusurları görüntüleme tekniklerini kullanarak tespit edebilir ancak bunların ciddiyetini veya organ fonksiyonu üzerindeki etkisini değerlendirmenin gerçek bir yolu yoktur. Akciğer organoidlerinin bu bilgiyi sağlayıp sağlayamayacağını öğrenmek için ekip, nadir görülen bir durum olan konjenital diyafragma hernisinden (CDH) etkilenen fetüslerden hücreler topladı. Bu fetüslerin diyaframında, karın içindeki organların göğüs boşluğuna doğru itilmesine ve akciğerlere baskı yapmasına olanak tanıyan bir açıklık bulunur. De Coppi, “Akciğerler sıkıştırıldığında olması gerektiği gibi gelişemezler” diye açıklıyor. “Bu nedenle bu fetüslerin yalnızca %70'i hayatta kalıyor.”
Ekip, CDH fetüslerinden yetiştirilen organoidleri sağlıklı fetüslerden elde edilen organoidlerle karşılaştırdı. Başlangıçta her iki organoid de aynı görünüyordu. Ancak araştırmacılar akciğerin trakeaya en yakın kısmını ve akciğerin daha derin bölgelerini yeniden oluşturmak için bunları farklılaştırdıklarında bazı şaşırtıcı farklılıklar fark ettiler. Her ne kadar hem sağlıklı hem de CDH organoidleri silia geliştirmiş olsa da, bunların desenleri CDH organoidlerinde farklıydı. Kendilerini farklılaştırmakta daha fazla zorluk yaşadılar. CDH organoidleri ayrıca akciğerlerdeki hava keselerinin çalışmasına yardımcı olan bir madde olan yüzey aktif maddeyi daha az üretir.
Nefes borusundaki balon
CDH genellikle tedavi edilebilir: Cerrahlar, akciğerleri istilacı organlara baskı yapmaya zorlamak için fetüsün trakeasına bir balon yerleştirir. Araştırmacılar, balon tedavisinden önce ve sonra amniyotik sıvı hücrelerinden yetiştirilen akciğer organoidlerini karşılaştırdıklarında, tedavi edilen organoidlerin normal akciğer organoidlerine daha çok benzediğini buldular. Genetik ifadeleri ayrıca daha iyi geliştiklerini de öne sürdü. Bu sonuçlar yeni yöntemin iki olası uygulamasını önermektedir. Balonun yerleştirilmesi fetüs üzerinde ameliyat gerektirir ve doktorların hangi fetüslerin fayda görüp hangilerinin görmediğini söylemenin iyi bir yolu yoktur. Bu kişiselleştirilmiş organoidler, akciğerlerinin ne kadar az gelişmiş olduğunu belirlemelerine yardımcı olarak daha bilinçli bir karar vermelerine olanak tanıyabilir. Prosedüre tabi tutulan fetüsler için, organoidler sonuçta doktorlara prosedürün işe yarayıp yaramayacağını söyleyebilecek.
Diğer bilim insanları da ilerleme kaydediyor. Ekim 2023 tarihli bir ön baskıda Pleniceanu ve meslektaşları, bu tür hücreleri akciğer ve böbrek organoidlerine dönüştürmeyi de başardıklarını bildirdi. Ancak organoidlerini genel bir kültür ortamında büyütmek yerine, belirli organoidlerin büyümesini teşvik etmeyi amaçlayan ortamlar geliştiriyorlar: örneğin, bir ortam böbrek organoidlerinin büyümesini, diğeri ise akciğer organoitlerinin gelişimini teşvik edebilir.
Ancak organoidler adından da anlaşılacağı gibi işleyen minyatür organlar değildir. Ancak bu hücre koleksiyonları organların bazı yapı ve karmaşıklıklarını kopyalıyor. Bu nedenle insani gelişmeye dair benzersiz bir anlayış sağlayabilirler. Ve fetüsle aynı genetik mutasyonları taşıdıkları için, doktorlara o kişinin nasıl geliştiğine dair daha iyi bir tablo sunabilirler.
Ancak organoidler henüz klinik kullanıma hazır değil. Olası kullanımlar yakında akla gelebilecektir. Ultrason sırasında bir anormallik tespit edilirse, organoidler altta yatan nedeni gerçek zamanlı olarak ortaya çıkarabilir ve belki de doktorlara organlar hala gelişirken uygulanabilecek tedaviler hakkında ipuçları verebilir. Pleniceanu, “Doğumdan önce bile müdahale edebiliyorsunuz ki bu oldukça şaşırtıcı” diyor. Teknoloji aynı zamanda genetik bir hastalıktan kaynaklanmayan anormallikleri daha iyi anlamamıza da olanak tanıyor. Çevresel etkilerin kalkınmaya etkileri konusunda da araştırma yapmak mümkündür. Çocuk cerrahı De Coppi ayrıca ilaç endüstrisinin yeni tedaviler bulmak için yetişkin hücrelerden elde edilen organoidleri kullanmaya başladığına dikkat çekiyor. Artık bu teknolojik gelişmeleri fetal gelişime aktarma fırsatı var diyor. “Çünkü ilk defa, aslında fetüse dokunmadan erişebiliyoruz.”
(Jle)
Haberin Sonu