Katalog

İNSANOĞLU SEMENDER’DEN ÖĞRENİYOR KUSURSUZ YENİLENME Semender, yitirdiği organları yeniden Yitirilen organların “yeniden çıkması” sağlanabilir mi? İnsan bedeninin temel parçalarını, tıpkı bir semender gibi yeniden canlandırma yönündeki gelişmeler, kesik kol ve bacakların yanı sıra, ciddi yaraların da sağaltımına yeni bir boyut kazandırabilir... Semender, bacağını yitirdiğinde geriye kalan parçadan yeni bir bacak geliştirme özelliğine sahip tek omurgalıdır. Peki, yeniden gelişen parça, bacağın ne kadarının yok olduğunu ve ne kadar büyümesi gerektiğini nasıl “biliyor”? Erişkin bir semender dokusu sayısız kez hiç yoktan tüm bir bacak üretme yetisini nasıl koruyabiliyor? Bu sorulara yanıt verildiğinde, insanlar için yeni bir ufuk açılabilir... emender bacağı, daha küçük ve biraz daha ince olmasının dışında, insan bacağından pek de farklı değildir. Semenderin bacağı deriyle kaplıdır ve iç kesimini kemikler, kaslar, bağlar, kirişler, sinirler ve kan damarları oluşturur. Fibroblast adı verilen ve aralarında gevşek bir bağ olan bir dizi hücre tüm bu dokuları birarada tutup, bacağa biçimini verir. Ne var ki semender, bacağını yitirdiğinde geriye kalan parçadan yeni bir bacak geliştirme özelliğine sahip tek Organların yenilenmesi omurgalı. İnsanlar semenderin ve yaraların onarımıyla bu işlevi nasıl yerine getirdiği ilgili olarak çeşitli haykonusuna yıllarca kafa yordu. Yeniden gelişen parça bacavanlar üzerinde yapılan ğın ne kadarının yok olduğunu tüm bu incelemelerden ve ne kadar büyümesi gerektiğielde edilen sonuçlar, on ni nasıl “biliyor”? beş yirmi yıla kalmadan Bacağın bedende kalan bölümündeki deri neden insanda insan bedeninin farklı olduğu gibi kabuk bağlamıyor? bölümlerini yeniden yaErişkin bir semender dokusu saşama kazandırabileceyısız kez hiç yoktan tüm bir bacak üretme yetisini nasıl koruğimiz inancını da berayabiliyor? berinde getiriyor. Öyle Dirimbilim uzmanları tüm ki, artık insanoğlunun bu soruların yanıtlarını bulmagerçekten şaşırtıcı bu ya çalışıyorlar. Yeniden canlandırma sürecinin doğada nasıl işyetiden yararlanabilelediğinin açıklığa kavuşması duceği günlerin giderek rumunda, bu sürecin insanlara yaklaşmakta olduğunu uygulanması suretiyle yitirilen ve zarara uğrayan organların yegörüyoruz. niden yaşama döndürülmesi de mümkün olabilir. CBT 1100/12 18 Nisan 2008 Tavuk embriyosunun dirseğinden ayak ve bilek üretimi. geliştirme özelliğine sahip tek omurgalı türüdür ve bu yetisinden tekrar tekrar yararlanabilir. Semenderlerde kol bacak oluşumuyla ilgili araştırmalar bu sürecin ilk aşamasında yaranın üzerinin hızla örtüldüğünü ve kesilen organın bedende kalan parçasındaki hücrelerin kesik bölgeye akın ettiğini ortaya koyuyor. Bunu izleyen aşamalarda hücreler oğulcuk durumuna dönüşüp, aynen bir oğulcuğun izlediği gelişim sürecini izleyerek, yeni bir organ oluşturuyorlar. 2 1YARANIN ÖRTÜLMESİ Bacağın yitirilmesini izleyen birkaç saat içinde epidermal deri hücreleri yaraya akın edip, bir yaYARA EPİDERMİSİ KEMİK SİNİR layan kimi fibroblast büyüme faktörlerini (FBF) üretmekteydi. S nı yeniden oluşturma gizilgücünün varlığına işaret ediyor. Bu gücün devinime geçirilmesiyle insanın yaraları onarma becerisi giderek semenderinkini andırabilir. Minik semenderin bacağı kesildiğinde, bacağın bedende kalan bölümündeki kan damarları hızla küçülerek kanamanın önüne geçilmeye çalışılıyor ve kesilen bölgenin yüzeyi hemen deri hücreleriyle örtülüyor. Yaralanmayı izleyen ilk birkaç gün içinde, yara epidermi adı verilen bu dış deri katmanı apikal epitel kutbu (AEC) adı verilen bir dizi sinyal hücrelerine dönüşür. Bu arada, fibroblastlar bağlayıcı dokudan ayrılarak kesilen yüzeye akın eder ve orada yeni bacağın gelişmesini sağlayan kök hücreyi andıran, blastema adlı hücre kitlesini oluştururlar. Kaliforniya Üniversitesi’nden Susan V. Bryant, blastemadaki hücrelerin semender oğulcuğunda gelişmekte olan bacak tomurcuğunun içerdiği hücrelerle özdeş yapıda olduğunu yıllar önce ortaya koydu. Elde edilen bu bulgu insanların da organ yenileme için gerekli programa sahip oldukları anlamına geliyordu. Öyle ki, bilim insanlarının yapması gereken tek şey kesilen bacakta blastema oluşturmanın bir yolunu bulmaktı. Yine Kaliforniya Üniversitesi’nden Tetsuya Endo ile David M. Gardiner, bacağın ters yönünden aldığı bir deri parçasını yaralı alana aktarmak ve böylelikle bacağın karşı bölgelerindeki fibroblastların iyileşme sürecine katılmalarını sağlamak suretiyle blastema oluşturmayı başardı. Sonuçta ortaya çıkan eklenti bacak, doğal olarak, anormal bir konumdaydı ama anatomik açıdan normaldi. Gelişmekte olan oğulcukta epidermin “ektoderm” adıyla bilinen ve bacağın tomurcuktan gelişmesini JAPON BAŞARISI Japonya Tohoku Üniversitesi’nden Hiroyuki Ide, iribaşlarda yenileme yetisinin giderek yitirilmesinin, FBF devresinin devinime geçirilememesinden kaynaklandığını ortaya koydu. Ide, yenileme yetisini yitiren daha yaşlı iribaşlara FBF10 uygulamak suretiyle bu devreyi yeniden devinime geçirmeyi, organ yenileme sürecini kısmen etkili kılmayı başardı. Gelgelelim, yalnızca fibroblastlar yenileme işleminin gerçekleşmesi için yeterli değildi. Bacağın gelişmesi için ters yöndeki fibroblastlara gerek vardı. Bu da, yenileme sürecinin tetiklenmesinde hücresel konumun ne denli önemli olduğunu gösteriyordu. Bir oğulcukta bacağın gelişme süreci her zaman kol ya da bacak tabanının oluşmasıyla başlayıp, sonra daha uçlardaki yapıların oluşmasıyla tamamlanırken, semenderin organ yenileme sürecinde kesiğin ya da yaranın yeri, kol ya da bacağın herhangi bir noktasında olabilirdi ve yalnızca bacağın kesilen yerleri yeniden gelişebilirdi. Hücrelerin bacaktaki konumlarını öğrenmelerinde çok sayıda gen etkili olmakla birlikte, Hox adıyla bilinen bir gen dizisi, can alıcı bir rol oynamaktaydı. Hayvanların çoğunda gelişmekte olan bacak hücreleri, Hox genleri tarafından sunulan konum bilgilerinden yararlanmakta, ancak bu bilgileri sonradan “unutmaktaydı”. Oysa, erişkin semenderin bacağındaki fibroblastlar bu bilgiyi belleğinde saklamakta ve yeri geldiğinde yeniden yararlanmaktaydı. Organların yenilenmesi ve yaraların onarımıyla ilgili olarak çeşitli hayvanlar üzerinde yapılan tüm bu incelemelerden elde edilen sonuçlar, on beş yirmi yıla kalmadan insan bedeninin farklı bölümlerini yeniden yaşama kazandırabileceğimiz inancını da beraberinde getiriyor. Öyle ki, artık bir semenderin yeniden gelişen bacağına baktığımızda eskisi kadar dehşete kapılmıyor ve insanoğlunun gerçekten şaşırtıcı bu yetiden yararlanabileceği günlerin giderek yaklaşmakta olduğunu görüyoruz. Kaynak: Scientific American, Nisan 2008 Özet Türkçe: Rita Urgan KAS SAĞALTICI SİNYALLER 3 1 ra epidermisi oluşturmak suretiyle üzerini örtüyor. 2 İYİLEŞME SİNYALLERİ Epidermal hücreler apikal epitel kutbu adıyla bilinen ve öteki hücrelerin davranışlarına yön veren hücreleri üreten bir yapıyı oluşturuyor. Fibroblastlar ve kas hücreleri yara bölgesine doğru yol almaya başlıyorlar. 3ANA RAHMİNE DÖNÜŞ Yaranın olduğu bölgeye göç eden hücreler daha az uzmanlaşmış bir oğulcuk durumuna geçerek, blastema adı verilen yeni bacak tomurcuğunu oluşturmak üzere bölünüp çoğalmaya başlıyorlar 4BİÇİMLENDİRME Blastema geliştikçe, ayağa dönüşecek uç dahil, yeni bacağın ana hatlarını oluşturmaya başlıyor. Embriyo hücreleri çoğalıp kemik, kas, fibroblast v.b yapılara dönüşmek suretiyle yeni dokunun oluşmasını sağlıyor. sağlayan hücrelerden türediği biliniyordu. Ektoderm hücreleri tomurcukta toplanarak, bacak tomurcuğu hücrelerinin yer değiştirmelerini ve çoğalmalarını sağlayan kimyasal sinyallerin kaynağı olarak bilinen apikal ektodermal çentiğe (AEÇ) dönüşüyordu. AEÇ de, bacağın gelişmesi için gerekli olan, kendisiyle bacak tomurcuk hücreleri arasındaki sinyal alışverişini sağ 5ETE BÜRÜNME İç anatomisi ve ana hatları geliştikçe, bacak giderek uzamaya ve ilk kesik yüzeyle parmaklar arasındaki eksik parçaları doldurmaya başlıyor. 4 İnsan bedeninin ciddi yaralanmalar karşısındaki ilk tepkileri semenderinkinden farklı değilse de, insanla iki yaşayışlı hayvanların hasar onarım yöntemleri arasındaki farklılık çok geçmeden ortaya çıkar. İnsanda zarar gören bölge kabuk tutar ve yeniden gelişme tepkisi başarısızlıkla sonuçlanır. Ne var ki, çok sayıda gösterge insanlarda karmaşık beden parçaları Semenderlerde yönlendirilmiş yara iyileşimi: Normal olarak yaraların iyileşme tepkisi verdiği kesik bölgede ayağın yeniden çıkması tetiklenebiliyor 6 YENİLENMENİN İZLEDİĞİ YOL: İnsanın eksik kol ve baçağını geliştirme hedefine odaklanan bilim insanları adım adım bir yaklaşımla Semender örneğinden yola çıkarak doğal yenilenme sürecinin nasıl kontrol edileceğini öğreniyor, 5 6 CBT 1100/13 18 Nisan 2008 İNSAN VE SEMENDER