Skip to content Skip to navigation

Organoidler: Organizmayı Üç Boyutlu Taklit Etmek

Melis Savaşan Söğüt
19/10/2018 - 17:15

ABD’li biyolog Ross G. Harrison 1907’de erişkin bir kurbağadan elde ettiği lenf sıvısında kurbağa sinir hücrelerini büyütmeyi başardı. Böylece sonraki yıllarda sayısız gelişmeye öncülük eden “hücre kültürü” tekniğinin temelleri atılmış oldu.

Sağlıklı vücut hücrelerinin kültür ortamında büyüme kapasiteleri sınırlıdır yani hücreler belirli sayıda bölündükten sonra büyümeyi durdurur. Bu nedenle çalışmalarında hücre kullanan araştırmacıların gerçekleştirecekleri her deney için hayvanlardan hücre elde etmesi gerekiyordu. 1951 yılında George O. Gey ve arkadaşları, rahim ağzı kanseri hastası Henrietta Lacks’tan alınan tümör dokusundan elde ettikleri hücreleri uygun besi ortamında sınırsız sayıda çoğaltmayı başardı. Araştırmacıların HeLa (Henrietta Lacks) adını verdikleri bu hücreleri dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlar ile paylaşmasıyla bilimsel araştırmalarda yeni bir dönem başladı. Hücrelerin kültür ortamında, sınırsız sayıda çoğaltılabilmesi sayesinde her deney için hayvanlardan doku alınması ihtiyacı ortadan kalktı ve dünya genelindeki araştırmacıların aynı hücre gruplarıyla çalışması mümkün oldu.

Hücre kültüründe büyütülen E. coli bakterileri

İlerleyen zamanlarda belirli bir dokudan elde edilen hücrelerin uygun koşullardaki besi ortamlarında, cam veya plastik kültür tabaklarında tek katman halinde büyütüldüğü iki boyutlu hücre kültürü yöntemi bilimsel çalışmalarda kullanılmaya devam edildi. Ancak hücrelerin plastik yüzeylerde tek katman halinde büyütülmesinin vücut ortamını yansıtmada yeterli olmadığı düşünülüyor. Çünkü bir organizmadaki hücreler farklı hücrelerle üç boyutlu şekilde etkileşim halindedir. Ancak kültür ortamında büyütülen hücreler çevrelerindeki aynı tür hücrelerle etkileşim halindedir ve yapay besi ortamlarında (besi ortamının içeriğine ve ortam koşullarına bağlı olarak) büyüyüp gelişir. Bu nedenle hücre kültürü yönteminin organizmayı tam olarak yansıtamayacağı endişeleri var.

Üç boyutlu hücre kültüründe büyütülen HeLa hücresi

Hücre kültürünün ilk ortaya çıkışından bugüne yapılan bilimsel çalışmalarda bu yöntemin geliştirilmesine yönelik önemli adımlar atıldı. Bunlardan en dikkat çekici olanı üç boyutlu hücre kültürü yöntemidir. Üç boyutlu hücre kültüründe büyütülen hücreler, iki boyutlu hücre kültüründe büyütülen hücrelere kıyasla organizma içindeki hücreler ile, gerçekleşen işlevler ve biyokimyasal süreçlerin mekanizması (örneğin canlılık, morfoloji, büyüme, farklılaşma, uyarana verdikleri tepki, gen ifadesi, protein sentezi, ilaç metabolizması) açısından belirgin düzeyde benzerlik gösterir. Ancak üç boyutlu hücre kültürü yönteminde de organizmayı taklit etme konusunda yetersizlikler söz konusu. “Organoid büyütme yöntemi” bu sorunların aşılmasını sağlayabilir.

Arlotta laboratory - Beyin organoidi

Organoidler kendi kendilerini yenileyebilen, organ işlevi gösterebilen, doğrudan doku veya kök hücrelerden elde edilen üç boyutlu hücre gruplarıdır. Organoidler yapısal ve işlevsel olarak elde edildikleri dokuyla benzerlik gösterir. Ancak organoidlerde kendini yenileyebilen kök hücre grupları bulunur ki bu kök hücreler organizmadaki kök hücreler gibi diğer hücre türlerine dönüşebilir.

Organoidler, biyolojik benzerlik açısından yani organizmayı taklit etme konusunda diğer kültür yöntemlerinden daha gelişmiştir. Bu hücre grupları dondurularak biyolojik bankalarda saklanabilir. Bu yöntem sayesinde kök hücrelerin sınırsız biçimde kendini yenileme ve diğer hücre türlerine dönüşme (bu süreç başkalaşma olarak isimlendirilir) özelliğinden faydalanılabilir.

 

Organoidler Tedavi Amaçlı Nasıl Kullanılabilir?

Yeni ilaç geliştirme araştırmalarında bulaşıcı hastalıkların, çeşitli kanserlerin ve kalıtımsal hastalıkların modellenmesinde (hastalıklara neden olan süreçlerin anlaşılmasında kullanılan bir yöntemdir) ve başka birçok biyomedikal uygulamada organoidlerden yararlanılıyor.

Örneğin hamilelikte anneye bulaşması halinde bebekte mikrosefali (küçük kafa) ve gelişimsel bozukluklara neden olan Zika virüsünün hastalığı nasıl oluşturduğunun anlaşılmasında ve bu hastalığın tedavisi için kullanılabilecek ilaç etken maddelerinin belirlenmesine yönelik araştırmalarda organoidler kullanıldı ve bu araştırmalar sonunda Zika virüsüne karşı kullanılabilecek antiviral ilaç molekülleri belirlendi.

Kanserli hücreler

Kanser hastalarındaki kanserli hücrelerden elde edilen organoidler sayesinde mevcut kanser türünün çok benzer bir modeli elde edilebiliyor. Böylece kansere neden olan faktörlerin belirlenmesi mümkün olabiliyor. Ayrıca kanser tedavisine yönelik farklı ilaç karışımları denenerek bu hücrelerin hassas ya da dayanıklı olduğu ilaçlar belirlenebiliyor.

Organoidler kalıtımsal hastalıklara yönelik araştırmalarda da kullanılabiliyor. Otizm spektrum bozukluğu (OSB) organoidler kullanılarak modellenebiliyor.

Ancak organoid yöntemi için de kısıtlayıcı durumlar var. Bu nedenle organoidler kullanılarak bir hastalıkla ilgili araştırmalar yapılırken en uygun araştırma yönteminin belirlenmesi ve gerektiğinde iki boyutlu hücre kültürü ve üç boyutlu hücre kültürü yöntemleri ile hayvan çalışmalarının birleştirilmesi, daha güvenilir ve kapsamlı sonuçlar elde edilmesini sağlayacaktır.

 

Kaynaklar:

 

Yazar Hakkında:
Melis Savaşan Söğüt
Gebze Teknik Üniversitesi Biyoteknoloji Enstitüsü Araştırma Görevlisi

İlgili İçerikler

Tıp ve Sağlık

Bağışıklık sistemi henüz olgunlaşmamış bebekleri ve çocukları ciddi hastalıklardan korumak için yapılan aşılar ile erken yaşlarda tanışırız.

Tıp ve Sağlık

Hücrelerde meydana gelen doğal süreçlerden biri aşırı yaşlanma sebebiyle çoğalmanın durmasıdır. İnsanlarda ileri yaşlarda ortaya çıkan eklem romatizması, kemik erimesi ve kalp hastalıkları gibi sağlık sorunlarının nedenlerinden biri de hücrelerin aşırı yaşlanmasıdır.

Tıp ve Sağlık

Gözlerin de tıpkı mide gibi sindirim yaptığını biliyor muydunuz? Evet, yanlış okumadınız. Gözler de mide gibi sindirim yapabiliyor. Ancak tek farkla... Midemiz tükettiğimiz gıdaları sindirirken gözümüz çevreden gelen bakterileri sindiriyor.

Tıp ve Sağlık

Bilimsel çalışmalar gözlerimizde yaşayan, göz sağlığına yararlı bakteriler olduğunu gösteriyor. Göz mikrobiyomu olarak adlandırılan bu bakterilerin davranışlarının tam olarak anlaşılması, çeşitli göz hastalıklarının tedavisinde yararlı olabilir.

Tıp ve Sağlık

“Seyahat” denildiğinde aklımıza ilk olarak yeni yerler görme, yeni insanlar tanıma fırsatı gelir. Peki, seyahat etmenin kimi zaman sağlığımız için tehdit oluşturabileceğini biliyor muydunuz?

Tıp ve Sağlık

Pek çok hastalığın tedavisinde antibiyotikler kullanılıyor. Ancak aşırı kullanım zararlı da olabiliyor. Çünkü antibiyotikler sadece hastalık yapan bakterilere değil yararlı bakterilere de -örneğin sindirime yardımcı olan bakterilere de- zarar verebiliyor.

Tıp ve Sağlık

Uçmak insanların çoğuna büyük keyif verir. Ancak yerden yükselmek insan fizyolojisi üzerinde çeşitli etkilere yol açar. Dış kulak ile orta kulak arasında yer alan kulak zarı, uçuş sırasındaki  basınç değişikliklerinden etkilenen en önemli yapıdır.

Tıp ve Sağlık

Bir grup araştırmacının yaptığı çalışmalar plasentadan elde edilmiş, Cdx2 olarak adlandırılan kök hücrelerin kalp krizi geçirmiş farelerde yeniden sağlıklı kalp hücrelerine dönüşebildiğini gösterdi.

Tıp ve Sağlık

Yakın zamanda doktora gittiyseniz hastane duvarlarında şöyle bir uyarı ile karşılaşmış olabilirsiniz: “Doktorunuza antibiyotik yazması için ısrar etmeyin”. Peki, bu uyarı neden yapılıyor? Neden antibiyotik kullanıyoruz? Antibiyotikler tehlikeli mi? Gelin, bu soruların cevaplarına birlikte bakalım.

Tıp ve Sağlık

Rochester Teknoloji Enstitüsünde çalışan Nicholas Conn, Karl Schwarz ve David Borkholder, konjestif kalp yetmezliği hastaları için yararlı olacak bir klozet oturağı geliştirdi. Çeşitli ölçüm cihazlarıyla donatılmış oturak, henüz semptomlar ortaya çıkmadan hastanın sağlığındaki bozulmaları tespit edebiliyor.