Omurilik hasarı: kök hücreler cevaba sahip mi?

Amerikalı aktör ve aktivist Christopher Reeve 1978’de hâsılat rekoru kıran Superman filminde öne çıkan rolüyle hatırlanacak. Perde önü ve arkasındaki aktif hayatının acı bir kaza sonucu altüst olup, 2004’teki ölümüne kadar boynundan aşağısının felç olması ile de hatırlanacak.

Mayıs 1995’te, bir binicilik yarışması sırasında, Reeve atından kafa üstü düştü. Vücudunun ağırlığı omurgasına binerek boynundaki iki omurunun kırılmasına ve aşırı derecede omurilik hasarına^w1 neden oldu.

Bu kaza sırasında kan, kemik, hücre ve molekül düzeyinde ne oldu da bu durum onun hayat boyu felç kalmasına neden oldu? Kök hücrelere dayalı yeni tedaviler, omurilik hasarına bağlı felç insanlara umut vaat etmekte midir? Bu tedavi şekli, bu insanların vücutlarının ve hayatlarının kontrolünü tekrar ellerine almalarında yardımcı olabilir mi?

Omurilik hasarı nedir?

Omurilik, beyninizi vücudunuzun kalanına bağlayan bir bilgi otoyoludur (Şekil 1). Omurilik hasarları genellikle spor veya araba kazaları gibi ani travmalardan kaynaklanır. Bu tür kazalarda omurga kayarak veya parçalanarak omurilik dokusunun içine girer ve aksonlara zarar verir. Bu durum, yaralanmanın olduğu yerden aşağıda kalan tüm vücutta duyu ve motor kontrolünün kaybolmasına sebep olur (Şekil 2).

Travmanın ikincil etkisine bağlı olan kan ihtiyacındaki değişiklik, bağışıklık yanıtlar, serbest radikallerin ve uyarıcı nörotransmitterlerin artması gibi sebeplerden dolayı, omurilik yaralanmasının olduğu yer ve çevresinde birçok hücre çeşidi ölür (omurilik yaralanmasının ikincil etkileri için kutucuğa bakınız).

Varolan tedaviler: hasar sınırlandırılması

Omurilik hasarı sonucu meydana gelen hücre kaybı vücudun kendisi tarafından yerine konamaz ve böylece omurilik fonksiyonu kalıcı olarak kaybolur. Günümüz kısa dönem tedavileri sadece zararın azaltılmasını içerir (örn., omurilik üzerindeki basıncı dindirilmek için cerrahi müdahale). Uzun dönemde, hastalara ağrı ve kazayla ilişkili semptomları rahatlatıcı fizyoterapi ve tedavilerin yanı sıra danışmanlık da verilir (Şekil 3).

Omurilik hasarının şu an için tedavisi olmayıp, yoğun fiziksel ve duygusal bir sürece sebep olur. Ancak bazı bilim çevreleri tarafından son zamanlarda kök hücrelerin omurilik hasarındaki kullanım potansiyelleri araştırılmaya başlanmıştır.

Kök hücre tedavileri

Kök hücreler hem özel hücre çeşitlerine farklılaşabilir hem de kendi kendilerini yenileyerek daha çok kök hücre üretebilirler. Genel nlamda iki çesit kök hücre vardır: herhangi bir vücut hücresine farklılaşabilen pluripotent kök hücreler ve sadece bazı tip hücrelere farklılaşabilen yetişkin kök hücreler. Pluripotent kök hücreler embriyolardan (embriyonik kök hücreler) elde edilebilir veya deri hücreleri^w2 gibi özelleşmiş hücrelerden laboratuarda oluşturulabilirler (indüklenmiş pluripotent kök hücreler). Yetişkin kök hücreler ise kemik iliği gibi çeşitli dokularda bulunurlar.

Omurilik yaralanmasında kök hücrelerin kullanıldığı iki potansiyel yaklaşım vardır:

1. Yaralanan bölgeye kök hücrelerin transplantasyonu.
2. Hasar görmüş omurilikteki sinir kök hücrelerinin kullanılması.

Her iki yaklaşımda da amaç, zarar görmüş omurilik hücrelerinin yerine bunlara dönüşecek kök hücreler koymak veya dolaylı olarak iyileşmeyi teşvik etmeye dayanır. Bu dolaylı yarar kök hücrelerin kendisinden ya da farklılaştıkları hücrelerden gelebilir.

1) Kök hücre transplantasyonu

Model hayvanlar (genellikle kemirgenler) üzerinde yapılan omurilik hasarı tedavi çalışmaları, transplantasyon tedavisinin iyileşmeye yardımcı olduğunu göstermiştir. Ancak, bu iyileşmede hangi mekanizmaların sorumlu olduğu henüz bilinmemektedir. Bu çalışmalarda, üç çeşit kök hücre kullanılır: pluripotent kök hücreler, nöral olmayan yetişkin kök hücreler ve nöral kök hücreler (yetişkinden veya embriyodan elde edilen).

Pluripotent kök hücreler

Pluripotent kök hücrelerin hayvanlara transplantasyonu tümör oluşumu gibi çeşitli ciddi yan etkilere yol açar. Omurilik yaralanmasının etkili tedavisinde kullanılmadan önce bu hücreler nöral progenitör hücrelere (özel nöral hücrelerin belirli biçimlerine farklılaşma potansiyeline sahip olan hücreler) farklılaşmaları için muamele edilir. Bir çalışma oligodendrosit progenitör hücrelerin omurilik yaralanmasına sahip sıçanlara transplantasyonundan yedi gün sonra aksonların yeniden miyelinlendiğini ve sıçanların ayaklarını daha iyi hareket ettirebildiklerini göstermiştir (Keirstead ve ark., 2005).

Nöral olmayan yetişkin kök hücreler

Nöral olmayan yetişkin kök hücreler kemik iliği, yağ dokusu ve plasenta gibi çeşitli dokulardan çıkarılır. Bu kök hücrelerin omurilik yaralanmasını dolaylı olarak tamir etmede yardımcı oldukları düşünülmektedir. Birçok çalışma bu hücrelerin transplantasyonundan sonra hayvanların daha iyi hareket edip hissettiklerini gösternektedir (Parr ve ark., 2007).

Nöral kök hücreler

Nöral kök hücreler embriyo veya yetişkinlerin sinir sistemlerinin belli kısımlarından çıkarılır. Birçok çalışma transplantasyon yapılan hücrelerin yeni nöral hücrelerin büyümesine yardım eden astrositlere farklılaştığını göstermektedir (Enzmann ve ark., 2006; Pfeifer ve ark., 2006). Geçen yıl yayınlanan bir araştırma, nöral kök hücrelerin yaralanmaya karşı lokal inflamatuar yanıtını yeniden programlayabildiğini ve böylece makrofajlar gibi yıkıcı bağışıklık hücrelerinin azaltılması hasarlı omuriliğin iyileşmesini teşvik ettiğini ortaya koymuştur (Cusimano ve ark., 2012). Birçok araştırma, nöral kök hücre transplantasyonundan sonra hayvanların ayaklarını daha iyi hareket ettirdiğini ortaya koymuştur.

2) Yerleşik kök hücrelerden yararlanma

Kök hücrelerin transplantasyonu riskli bir iş olup hassas bir cerrahi prosedür gerektirir ve (embriyonik ve nöral kök hücre kullanımı durumlarında) immün sistemin yeni hücreleri reddedebileceği olasıdır. Omuriliğin yerleşmiş nöral kök hücrelerinin ilaç yardımı ile tedaviyi teşvik etmesinde alternatif bir yaklaşım olarak kullanılması bu riski azaltabilir (Barnabé-Heider & Frisén, 2008).

Bu risklerin üstesinden gelinilse bile, kök hücre iyileştirme tedavisi olarak bilinen bu potansiyel terapideki araştırma hala erken bir aşamadadır ve hayvanlardaki omurilik hasarından iyileşmeye yardımcı olup olmadığı henüz gözlemlenmemiştir.

Küçük değişiklikler büyük farklar yaratabilir

İlişkili mekanizmayı anlamak, hayvanlardaki etkinin testi, insanlardaki klinik deneme (tedavi geliştirme) süreçleri yavaş ve karmaşıktır. En azından şimdilik, transplantasyon tedavisi kök hücrelerle omurilik hasarının tedavisi için büyük bir umudu barındırmaktadır. 2010’da, Kalifornya’lı şirket Geron bu yönteme dayanarak bir klinik deneme başlatmasına^w3 rağmen finansal nedenlerden bunu durdurmak zorunda kalmıştır. Son olarak, Zürih (İsviçre)’deki Balgrist Üniversitesi Hastanesi, insan beyin dokusundan elde edilen hücrelerin kullanıldığı bir deneme^w4 yürütüyor. Hasarlı omuriliğe bu hücrelerin transplantasyonu ile vücut etrafında bilgi taşıyan sinir ağı için önemli olan devrelerin yeniden kurulması umut edilmektedir.

Çok yönlü doğasından dolayı omurilik hasarının her hangi tek bir uygulamanın sonucu tedavisinin yapılabilirliği şüphelidir. Ancak çok küçük gelişmeler bile hastaların hayatlarında büyük bir fark yaratacaktır. Christopher Reeve gibi boyundan altınızın felç olduğunu hayal edin: kollarınızı hareket ettirebilmeniz ve ellerinizle sıkıca tutabilmeniz bile bağımlı veya bağımsız yaşam arasında fark yaratırdı.

Teşekkür

Bu makale Eurostemcell website^w5, ve Barnabé-Heider & Frisén (2008) derleme makalesi için yaratılan bilgi formuna dayanmaktadır.

Yazar, makalenin yazımı ve planlanmasındaki yardımı için Eurostemcell’den Kate Doherty’e teşekkür etmektedir. University of Cambridge, Klinik Sinirbilimleri Bölümü’nden Dr Stefano Pluchino’ya uzman tavsiyeleri için de teşekkürler.