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

İsveç’teki Karolinska Enstitüsünde yapılan bilimsel çalışmalar, insanların çoğunun yaşlandıkça kilo almasının sebebini ortaya çıkardı. Prof. Dr. Peter Arner ve arkadaşlarının Nature Medicine’de yayımladıkları sonuçlara göre yağ hücrelerindeki lipit döngüsü (yağların yakılma ve depolanma hızı) yaşlandıkça yavaşlıyor ve böylece daha kolay kilo alınıyor.

Tıp ve Sağlık

Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’ne bu yıl hücrelerin oksijen seviyesini algılaması ve farklı oksijen seviyelerine uyum sağlaması ile ilgili çalışmaları nedeniyle William G. Kaelin, Peter J. Ratcliffe ve Gregg L. Semenza layık görüldü.

Tıp ve Sağlık

Çürükçül (organik atıkları parçalayan) bir mantar türü olan Candida auris’in insanlarda hastalığa yol açtığı 2009’da belirlendi. Candida auris’in değişen iklim koşulları ile birlikte insanlarda hastalık yapmaya başladığı düşünülüyor.

Tıp ve Sağlık

Türk bilim insanları tarafından geliştirilen metal kompleks bileşiğinin kolon kanseri tedavisinde kanser ilacı olarak kullanılmasına yönelik hücre kültürü ve deney hayvanları test aşamaları başarıyla geçildi. ABD ve Avrupa Birliği patent ofislerinden patenti alınan bileşiğin kanser hastaları ile gerçekleştirilecek testlerinden sonra ilaç olarak üretimine başlanabilir.

Tıp ve Sağlık

Göz tomografisi yöntemi sayesinde gözdeki mikro ölçekteki doku katmanları yüksek çözünürlükle görüntülenebiliyor. Göz hastalıklarının teşhisinde çok sık kullanılan bu yöntem beyin hastalıklarının tespitinde de kullanılabilir.

Tıp ve Sağlık

Güneş ışığının insanlar üzerinde doğrudan katkıları da vardır. Örneğin güneş ışığı vücudumuzda D vitamini üretimini artırır, uykumuzu düzenler ve ruh hâlimizi iyileştirir. Gelin, bu faydaları daha yakından inceleyelim.

Tıp ve Sağlık

Harvard Üniversitesinden David Mooney önderliğinde çalışmalar yapan bir grup araştırmacı, embriyolardan esinlenerek yetişkinlerdeki cilt yaralarını iyileştirmek için bir malzeme geliştirdi. 

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.