UNC Tıp Fakültesi’ndeki araştırmacılar, hücresel yeniden programlama ve organ rejenerasyonu gibi heyecan verici alanlarda önemli adımlar attı ve bulguları, hasarlı kalpler için gelecekteki tedavilerin geliştirilmesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir.
Chapel Hill’deki Kuzey Carolina Üniversitesi’nden araştırmacılar, Cell Stem Cell (kardiyomiyositler) dergisinde yayınlanan bir çalışmada, yara dokusu hücrelerini (fibroblastlar) sağlıklı kalp kası hücreleri haline getirmek için yeniden programlamanın daha kolay ve etkili bir yolunu buldular. Kalp krizi sonrasında veya kalp hastalıklarının bir sonucu olarak kalp yetmezliğine neden olan lifli, sert doku fibroblastlar tarafından oluşturulur. Araştırmacılar, fibroblastları kardiyomiyositlere dönüştürerek bu yaygın ve ölümcül hastalığı tedavi etme ya da belki bir gün iyileştirme olasılığını araştırıyor.
Şaşırtıcı bir şekilde, fibroblastların nöronlara dönüştürülmesinde önemli bir bileşen olduğu düşünülen Ascl1 proteininin, yeni kardiyomiyosit oluşturma yönteminin anahtarı olduğu ortaya çıktı. Ascl1’in bilim insanları tarafından nöronlara özgü olduğuna inanılıyordu.
UNC Patoloji ve Laboratuvar Tıbbı Bölümü’nde doçent ve UNC Tıp Fakültesi McAllister Kalp Enstitüsü’nde yardımcı direktör olan çalışmanın kıdemli yazarı Li Qian, “Bu beklenmedik bir bulgu ve gelecekteki kardiyak tedavilerin ve belki de diğer terapötik hücresel yeniden programlama türlerinin geliştirilmesinde yararlı olmasını bekliyoruz” dedi.
Son 15 yılda araştırmacılar, yetişkin hücreleri kök hücrelere dönüştürmek ve daha sonra bu kök hücreleri diğer yetişkin hücre türlerine farklılaşmaya yönlendirmek için bir dizi yöntem geliştirdiler. Bilimdeki son gelişmeler, hücreleri doğrudan bir olgun hücre tipinden diğerine yeniden programlamayı mümkün kılmıştır. Doktorlar, bu teknikler mümkün olduğunca güvenli, etkili ve verimli olduğunda, zararlı hücreleri yararlı hücrelere dönüştürmek için hastalar üzerinde basit bir enjeksiyon kullanabileceklerini umuyorlardı.
Qian’a göre fibroblastların yeniden programlanması uzun zamandır bu alanın en önemli hedeflerinden biri. Kalp yetmezliği, kronik obstrüktif akciğer hastalığı, karaciğer hastalığı, böbrek hastalığı ve inmelerden kaynaklanan yara izi benzeri beyin hasarı, fibroblast aşırı aktivitesinin neden olduğu ciddi hastalık ve rahatsızlıklardan sadece birkaçıdır.
Yeni çalışmada Qian’ın ekibi, farelerin fibroblastlarını kardiyomiyositlere, karaciğer hücrelerine ve nöronlara yeniden programlamak için şu anda kullanılan üç yaklaşımı kullandı. Çalışmanın ilk yazarları MD/Doktora öğrencisi Benjamin Keepers ve doktora sonrası araştırmacı Haofei Wang’dır. Amaçları, bu üç ayrı yeniden programlama sırasında gen aktivitesi modellerinde ve gen aktivitesini kontrol eden değişkenlerdeki varyasyonları belgelemek ve karşılaştırmaktı.
Beklenmedik bir şekilde, bilim insanları fibroblastları nöronlara dönüştürmenin kardiyomiyositlerle ilgili bir grup geni aktive ettiğini keşfettiler. Nöronları oluşturmak için kullanılan ana programlayıcı “transkripsiyon faktörü” proteinlerinden biri olan Ascl1’in bu aktivasyona neden olduğunu hemen keşfettiler.
Araştırmacılar, Ascl1’in kardiyomiyosit genlerini aktive etmesi nedeniyle ne olacağını görmek için kardiyomiyositleri oluşturmak için kullandıkları üç transkripsiyon faktörü kokteyline Ascl1’i eklediler. Yeniden programlama verimliliğini (etkili bir şekilde yeniden programlanan hücrelerin yüzdesi) on kattan fazla artırdığını öğrenince şok oldular. Gerçekte, üç faktörden oluşan orijinal kokteyllerinden geriye yalnızca Ascl1 ve Mef2c olarak bilinen başka bir transkripsiyon faktörünün kaldığını keşfettiler.
Daha ileri araştırmalar, Ascl1’in hem kardiyomiyosit hem de nöron genlerini tek başına aktive ettiğini, ancak Mef2c varlığında pro-nöron pozisyonundan uzaklaştığını ortaya koydu. Ascl1, Mef2c ile işbirliği içinde kardiyomiyositlerle ilgili çok çeşitli genleri aktive eder.
Qian’a göre Ascl1 ve Mef2c, her iki faktörün de tek başına sahip olamayacağı kardiyomiyosit yanlısı etkilere sahip olmak üzere birleşerek güçlü bir yeniden programlama kokteyli oluşturuyor.
Bulgular, doğrudan hücresel yeniden programlamaya dahil olan anahtar transkripsiyon faktörlerinin her zaman değiştirilen hücre tipine özel olmadığını göstermektedir.
Daha da önemlisi, ciddi hastalıklar için potansiyel hücre programlama tedavileri yönünde bir gelişmeyi temsil ediyorlar. Arızalanan kalpleri onarmak için Qian ve ekibi, Ascl1 ve Mef2c’nin aktif bileşenlerini birleştiren ikisi bir arada sentetik bir protein oluşturmayı planlıyor.
Kaynak: medicalxpress
