Doç. Dr. UTKU ATEŞ EUTF HİSTOLOJİ & EMBRİYOLOJİ ABD EUTF KORDON KANI BANKASI 1
2
3
Rudolph Virchow: "Omnis cellula e cellula"... 4
1900 lu yılların başlarında Avrupalı araştırmacılar çeşitli kan hücrelerinin hepsinin tek bir hücreden KÖKenlendiğini fark ettiler. 1958 yılında Dr. Min Chueh Chang IVF uygulamasını tavşanlarda tartışmasız olarak demonstre etti. 1960 embriyonal karsinoma hücreleri bir çeşit anaç hücredir 1963 Ernest McCulloch ve James Till; Fare kemik iliği hücrelerinin txp sonrası kendi kendilerini yenileme kapasitelerinin olduğunu kantitatif olarak tanımladılar. 1968 de ilk insan yumurtası in vitro olarak fertilize edildi. 5
1978: İlk IVF bebeği olan Louise Brown, İngiltere de doğdu (25 Temmuz). 6
1981: Martin Evans ve Kaufman fare blastosistlerin iç hücre kitlelerinden EKH leri elde ettiler. İn vitro ortamda pluripotent fare EKH lerini çoğaltmak için, gerekli kültür şartlarını tanımladılar. Nature; 292(9);154-156;1981 156;1981. 7
1995-96: Rhesus maymunlarından ve maromosetlerden primat EKH leri elde edildi ve bu hücreler, in vitro ortamda yetiştirildi Thomson J. A., et al.; PNAS USA;92:7844-7848;1995). James A Thomson Professor Department of Anatomy Genome Center of Wisconsin Director, Regenerative Biology, Morgridge Inst. for Research 8
1998 yılının en önemli olayı, James Thomson ve ekibinin, IVF laboratuvarında dondurulmuş ya da taze 36 tane embriyondan 5 adet insan embriyonik kök hücre serisi ürettiklerini rapor etmesiydi ( Science, 282 (5391):1145, 1998). Bu olaydan sonra embriyonik kök hücre araştırmaları ve beraberinde tartışmalar tüm dünyada hız kazandı. 9
Science Dergisi 2003 yılının en önemli 10 tıp olayı arasında Kök Hücreler ile ilgili gelişmeleri göstermiştir. 10
FY 2002 FY 2010 (Dollars in millions) NIH Stem cell Funding Year Human Stem Cells Embryonic Non-Human Stem Cells Embryonic 2002 $10.1 $170.9 $71.5 $134.1 2003 $20.3 $190.7 $113.5 $192.1 2004 $24.3 $203.2 $89.3 $235.7 2005 $39.6 $199.4 $97.1 $273.2 2006 $37.8 $206.1 $110.4 $288.7 2007 $42.1 $203.5 $105.9 $305.9 2008 $88.1 $297.2 $149.7 $497.4 2009 (Non- ARRA) $119.9 $339.3 $148.1 $550.2 2009 (ARRA) $22.7 $57.9 $29.1 $88.1 2010 (Non- ARRA) $125.5 $340.8 $175.3 $569.6 2010 (ARRA) $39.7 $73.6 $19.6 $74.2 Non- Embryonic Non- Embryonic 11
12
Life Sciences and Biotechnology for Health ~ 2.4 billion in 6th Framework programme 1.Advanced genomics and its applications for health ( 1100m) 1.1 Fundamental knowledge and basic tools for functional genomics in all organisms 1.2 Applications of knowledge and technologies in the field of genomics and biotechnology for health (includes SC research and regenerative medicine) 2. Combating major diseases (1155m) 2.1 Application oriented genomic approaches to medical knowledge and technologies 2.2 Combating cancer 2.3 Confronting the major communicable diseases linked to poverty
Stem Cell research in FP6 in the New Therapies area REGENERATIVE MEDICINE BETACELLTHERAPY: STEMSTROKE: Beta EUROSTEMCELL: Cell Programming for Towards a stem cell therapy European Treatment Consortium of Diabetes for (IP, Stem for stroke (STREP, 2.5m) Cell Research 12m) (IP, 12m) www.eurostemcell.org STEM-HD: SC&CR: Embryonic stem cells for Application FUNGENES: and process therapy and exploration of optimisation Functional Genomics of human stem in mechanisms in Huntington cells Embryonic for myocardium Stem Cells repair Disease (STREP, 2.5m) (STREP, (IP, 12m) 2m) www.fungenes.org Ulcer Therapy: RESCUE: Gene Transfer in Skin From stem CRYSTAL: cell technology to Equivalents and Stem Cells CRYo-banking functional restoration of Stem cells after for for Chronic Ulcer Repair and human spinal Therapeutic cord injury AppLication (STREP, Tissue Regeneration (STREP, 2.7m) 2.4m) (STREP, 2.5m) hesc Mesenchymal SC hematopoietic SC Cord Blood Transplants islets heart Mechanisms brain spine skin Tissue repair & regeneration Soft tissue Banking muscle OSTEOCORD: Bone from blood: mesenchymal stem cells from umbilical ALLOSTEM cord blood Immunotherapeutic (STREP, 2.5m) strategies to treat haematological and neoplastic THERCORD: diseases with optimised Development allogeneic and preclinical stem cell testing transplantation of cord blood-derived (IP, 8m) cell www.allostem.org therapy products (STREP, 1.8m) GENOSTEM: Adult mesenchymal stem cell engineering for connective tissue disorders (IP, 8.6m) www.genostem.org
Health research in FP 7 Budget increase gradually from 600m/year to > 1 billion/year Collaborative Research (Cooperation) Continuity in themes & instruments, longer duration Funding levels (50%) to be raised in specific cases (+25%) Simplification of procedures (flat rates; collective responsibility) European Research Council (Ideas) Joint Technology Initiative for Innovative Medicines The European Commission currently manages about 5% of total public spending in R&D in the European Union The European Union currently invests about 1.9% of GDP in research
NEDEN, KÖK HÜCRELER BU KADAR ÖNEMLİ? 16
BU HÜCRELERLE HASTALIKLAR NASIL TEDAVİ EDİLEBİLİR? REJENERATİF TIP REPARATİF TIP 17
BİR HEDEF DOKU VEYA ORGAN HASARINDA; O organın işlevlerini eski haline getirmeye yetecek sayı ve kalitede izole edilmiş ve özellikleri belirlenmiş olan sağlıklı hücrelerin nakledilmesiyle tedavi sağlanabilir. 18
KÖK K HÜCRELER, H HÜCRE TABANLI TEDAVİ PROTOKOLLERİNİN VAZGEÇİLMEZ UNSURLARIDIR NEDEN???? 19
ÇÜNK NKÜ, BU HÜCRELERH CRELERİ VÜCUDUMUZUN DİĞD İĞER SOMATİK K HÜCRELERH CRELERİNDEN FARKLI KILAN İKİ ÖNEMLİ ÖZELLİĞİ VAR; ÇOĞALABİLME-BÖLÜNEBİLME,( SELF-RENEWAL) PLASTİSİTE TE (DİFFERENS FFERENSİASYON-TRANSDİFFERENSİASYON). 20
21
22
Kök hücre bölünme ve farklılaşma tablosu 1 -Simetrik kök hücre bölünmesi; 2 -Asimetrik kök hücre bölünmesi; 3 - Progenitor bölünme; 4 - Terminal farklılaşma 1,2 => (SELF-RENEWAL) 2,3,4 => (FARKLILAŞMA) Kök hücre bölünme ve farklılaşma tablosu A kök hücre; B -progenitor hücre; C farklılaşmışhücre; 23
FARKLILAŞMA ÇOĞALMA SC in diğer hücrelerle etkileşimi Adhezyon molekülleri, EC matriks bileşenleri; Büyüme faktörleri; Sitokinler; Mikroçevre 24
KÖK HÜCRE YÖNLENDİRİLMİŞ FARKLILAŞMA ÖZEL KÜLTÜR KOŞULLARI OLGUN HÜCRE (SİNİR) 25
26
A. TRANSDETERMİNASYON: *(Ngn3); endocrine transcription factor neurogenin 3 Manohar R.et al. Transdetermination: A New Trend in Cellular Reprogramming Molecular Therapy; vol. 17 no. 6 june 2009 27
B. TRANSDİFERANSİYASYON: DİFERANSİYASYON TRANSDİFERANSİYASYON 28
C. DEDİFERANS FERANSİYASYON: 29
D. HÜCRE FÜZYONU: 30
Farklı kaynaklardan elde edilen kök hücrelerin farklılaşma kapasiteleri arasında da fark vardır: 31
1.Totipotent 32
2.Pluripotent Kök Hücre: 33
İndüklenmiş Pluripotent Kök Hücre: 34
35
3. Multipotent KH: 36
4. Oligopotent KH: ENDOTEL HÜCRESİ VASKÜLER KÖK HÜCRE 37 DÜZ KAS HÜCRESİ
5. Unipotent KH: 38
Bu güne g kadar, kök k k hücrelerin h kaynaklarına yönelik y farklı sınıflamalar tanımlanm mlanmıştır. a) Embriyonik Kök Hücreler b) Embriyonik Olmayan Kök Hücreler Colonies of embryonic stem cells - University Of Wisconsin-Madison 39
A) Embriyonik Kök Hücreler B) Embriyonik Olmayan Kök Hücreler (Erişkin kök hücreleri) I Hematopoietik Kök Hücreler a Kemik İliği Kök Hücreleri b Periferik Kan Kök hücreleri c Göbek Kordon Kanı Kök Hücreleri II Stromal (Mezenkimal) Kök Hücreler III Organlarda yerleşik diğer erişkin kök hücreleri 40
Embriyonik gelişimin imin erken evrelerinde embriyondan elde edilen kök k k hücrelerdir. h (YÜT; IVF-Klonlama) 41
Alt kültürleme (pasaj). 30 hc. milyonlarca hc. Tek hc.serisi klonal 42
43
44
45
EMBRİYONİK OLMAYAN KÖK HÜCRELER 46
HEMATOPOİETİK KÖK HÜCRELER (HSC) 47
HEMATOPOİETİK KÖK HÜCRE - HEMATOPOEZ Kan Yapım Yeri AGM BÖLGESİ Kemik İliği Karaciğer-Dalak Yolk Kesesi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 AY 48
HKH-HEMATOPOEZ 49
HEMATOPOEZ-HKH 50
HEMATOPOİETİK KÖK HÜCRE; KEMİKİ İLİĞİ 1/10.000 PERİFERİK KAN!/100.000 KORDON KANI 1/100 SELF RENEWAL PLURİPOTENT PLASTİSİTE MOBİLİZASYON VE HOMİNG APOPTOZİS HSC + FİBRİLER KOLLAGEN 51
52
53
54
55
KEMİKİLİĞİ MİKROÇEVRESİ 56
57
58
59
Mezey E et al: PNAS 2003, 100:1364-1369 60
61 Kocher et al; Nature Medicine 7, 430-436 (2001)
Rejenerasyondaki hepatik nodüllerin immunfloresans boyaması (FAH-/- mice.) Lagasse E et al; Nature Medicine 2000, 6:1229-123462
63 Iannus et al; J Clin Invest 2003, 111:843-850
II-STROMAL (MEZENKİMAL) KÖK HÜCRE KEMİK İLİĞİ GÖBEK KORDONU PERİOSTEUM ADİPOZ DOKU DERMİS KAS DAMARLAR PERİODONTAL LİGAMENT MSC M F Pittenger et al. Science 1999;284:143-147 64
III-ORGANLARDA YERLEŞİK KÖK HÜCRELER 65
66
67