Dilara Devranoğlu – Uzman Moleküler Biyolog- Diyetisyen
• DNA’nın hafızası silinebilir mi?
Hiç düşündünüz mü kalbimiz kalp olacağını nasıl biliyordu? Nasıl oluyor da bir hücre göz olurken diğeri kemik, kulak, karaciğer olabiliyor? Biz annemizin karnında tek bir hücreyken bu kadar çeşitli görevleri olan hücrelere ve organlara nasıl değiştik ve geliştik? Her hücremizin DNA’sı aynı değil mi, neden tek tip hücre şeklinde büyümedik. Bu sorunun cevabı genetik programlama dediğimiz DNA’mızın nasıl okunduğu ile alakalı sistemde. Hücrelerimiz kasıtlı olarak DNA’mızın tamamına erişemeyecek şekilde tasarlanmıştır. Biz geliştikten sonra bir kas hücremizin bağışıklık hücreleri bilgisi taşıyan genlere erişmesini istemeyiz veya deri hücrelerimizin sinir hücrelerimizin görevlerinin yazılı olduğu DNA bölgelerine erişmesini istemeyiz. Aksi takdirde, kas hücrelerinin bağışıklık hücrelerine, deri hücrelerinin de sinir hücrelerine dönüştüğü sistemsel bir kriz yaşayabiliriz.
Son çalışmalar, yaşlanmaya dair hücrelerin bu DNA parçalarına erişilebilirliğindeki değişikliğin neden olabileceğini öne sürüyor. Yaşlanma mekanizmanın anlaşılması ile bilim insanları tam tersi hedefle yaşlanmayı geri çevirebilme ihtimalini araştırmaya yöneldiler.
•İsviçre çakısı pluripotent hücreler
Pluripotent, kökeni Latince “pluri” (çok) ve “potens” (güçlü, yetenekli) kelimelerinden gelir. Kısaca birçok farklı hücre tipine dönüşebilme yeteneği olan hücre demektir. Bu hücreler, insan vücudundaki tüm hücre türlerine dönüşebilme potansiyeline sahiptirler. Bu hücreler vücudumuzdaki tüm doku ve organları oluşturan üç ana embriyonik katman olan ektoderm, mezoderm ve endoderme (ektoderm örnek: deri, göz, sinir sistemi, diş minesi, mezoderm örnek: kas, iskelet, dolaşım sistemi ve endoderm örnek: mide, akciğer, tiroid) dönüşebilirler. Bu hücrelerin laboratuvar ortamında indüklenmesi yani kimlik değiştirmeleri mümkündür. İndüklenme, bir hücre grubunun, yanındaki başka bir hücre grubuna neye dönüşeceğini söylemesi olayı olarak tanımlanabilir. Hücrenin birini öğretmen, diğerini öğrenci gibi düşünürsek; öğretmen (indükleyici doku) sinyaller gönderir → öğrenci (hedef doku) bu sinyalleri alır → kimliğini değiştirir, belli bir yönde kendini geliştirir. Bu hücrelerin kendilerini yenileyebilme ve genetik olarak yeniden düzenlenebilme yetenekleri; genetik yapının değiştirilmesi temelli tıbbi tedaviler, hastalıkların temel mekanizmalarını anlamak, belirli genetik hastalıkların temelini incelemek, kayıp veya hasar görmüş dokuların onarılması, kalp hastalıkları, nörolojik bozukluklar, ilaç geliştirme süreçleri ve rejeneratif tıpta yaşlanmayı geciktirici veya önleyici tedaviler geliştirme amacıyla da kullanılabilir.
LİMİTLERİN ÖTESİNDE YAŞAM
Japon bilim insanı Shinya Yamanaka, John Gurdon ile birlikte 2006 yılında normal fare hücrelerini kök hücrelere dönüştürdüğü çalışmasıyla 2012 yılında Nobel Fizyoloji/Tıp Ödülü’nü kazanmıştır. Bu çalışmada normal hücrelerin OCT4, SOX2, KLF4 ve C-MYC genlerini laboratuvar ortamında zorla aktive ederek, hücreleri yeniden programlamış ve kök hücrelere dönüştürmüştür. Günümüzde bu genlere Yamanaka Faktörleri denir. Uzun yıllar boyunca hücre farklılaşması tek yönlü sanılıyordu. Yani bir deri hücresi bir kere “deri” olduktan sonra asla geri dönemez diye düşünülüyordu. İşte Shinya Yamanaka bu çalışmasıyla fare fibroblast hücrelerinin bazı genlerini yeniden aktive ederek bu hücreleri embriyonik kök hücre benzeri hücreler haline getirmeyi başarmıştır. Yani bu hücreler gerçek kimliğini unutup yeniden programlanmıştır. Bu yöntemin hücrelere tamamen değil ama kısmi olarak uygulanması hücresel gençleşmenin anahtarı olarak kullanılma potansiyeline sahiptir. Yaşlı hücrelerde biriken epigenetik izlerin silinebilmesi, DNA metilasyonunun genç hücrelerdeki düzene yaklaşması, mitokondri fonksiyonlarının ve enerji üretiminin artması, hücrenin protein onarım mekanizmalarının güçlenmesi ve inflamasyon ve oksidatif stres genlerinin baskılanması kısmi reprogramlama ile mümkün olabilir. Amaç hücrenin kendi karakterini koruması, yani örnek olarak bir kas hücresinin yine kas hücresi olarak kalması ama genç bir kas hücresi gibi davranmasıdır.
AYNI HÜCRE FARKLI EPİGENETİK KOD
Harvard Üniversitesi Paul F. Glenn Yaşlanma Biyolojisi Araştırmaları Merkezi Genetik Bölümü profesörü David Sinclair ve ekibi, yaşlanmayı yalnızca DNA mutasyonlarının bir sonucu olarak değil, epigenetik bilginin kaybı olarak tanımlayan bir teori ortaya koymuştur. Sinclair ve ekibinin çalışmalarında, yaşlanmış fare hücrelerine kısmi yeniden programlama uygulanarak hücreler tam olarak kök hücreye dönüşmeden yani kimliklerini kaybetmeden DNA üzerindeki moleküllerin yerleşimlerini genç hücrelerinkine benzetmişler ve hücrelerin epigenetik saatini geri çevirmişlerdir. Fare ve maymunların göz sinir hücrelerinde yaptıkları deneylerde, sinir rejenerasyonu sağlamış, fare ve yaşlı maymunların görme kaybı kısmi olarak geri döndürülmüştür. Sinclair’in hipotezine göre yaşlanma, hücre kimliğini koruyan epigenetik düzenin zamanla bozulmasıyla ortaya çıkar; bu düzen kısmi olarak yeniden programlandığında, hücrelerin biyolojik yaşı geriye giderken işlevleri iyileşmektedir. Henüz insan çalışmalarına geçilmemiş olsa da, bu bulgular epigenetik gençleşme kavramının moleküler yaşlanma araştırmalarında yeni bir dönem başlattığını göstermektedir.
•Riskler neler
Epigenetik yeniden programlama çalışmaları hâlâ erken aşamadadır ve farelerde elde edilen sonuçların doğrudan insanlara uygulanabileceği anlamına gelmez. Hücrelerin yeniden programlanması karmaşık bir süreçtir; özellikle tam reprogramlama durumunda hücreler kök hücre benzeri bir kimlik kazanabilir ve bu da tümör oluşumu riskini artırabilir. Bu nedenle, kısmi reprogramlama yaklaşımı dikkatli bir şekilde, kısa süreli ve kontrollü olarak uygulanmalıdır. Bununla birlikte, hücrenin kimliğini koruyarak gençleşmesi mekanizması henüz tam olarak anlaşılmamıştır. Yöntemin hangi hücrelerde, hangi dozda ve hangi süreyle uygulanacağı ve güvenilir olup olmadığı hâlâ belirsizdir. Ayrıca, gençleşme etkileri bütün hücre türlerinde aynı şekilde gözlenmemektedir; her hücre tipi için farklı bir protokol veya koşul gerekebilir. Dolayısıyla, yöntemin güvenliği ve uzun vadeli sonuçları hakkında daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
• Akıllı moleküllerle gençlik mümkün mü
Dr. David Sinclair verdiği son röportajda, laboratuvarlarında yürüttükleri çalışmalarda epigenetik bilginin yeniden düzenlenmesini hedefleyen gen terapileriyle yaşlanmış hücrelerin fonksiyonel olarak gençleştirildiğini belirtmiş ve şu anda aynı etkiyi gen tedavisine gerek kalmadan oluşturabilecek yapay zekâ destekli moleküller üzerinde çalıştıklarını, bu moleküllerin hücrelere “gençlik sinyali” göndererek biyolojik yaşı azaltabildiğini ve mevcut deneysel sonuçların son derece umut verici olduğunu ifade ederek bu araştırmaların ilerlemesiyle, yaşlanma karşıtı hapların 2035 yılına kadar klinik kullanıma sunulabileceğini öngördüğünü söylemiş. Eğer bu öngörü gerçekleşirse, ömrümüz boyunca yaşımızı kontrol altında tutabileceğimiz süper insanlara dönüşebiliriz.
Sağlıkla!
