İlk haftada, döllenmiş bir insan yumurtası 200 hücrelik içi boş bir top haline gelir ve daha sonra kendisini rahim duvarına yapıştırır. Sonraki üç hafta boyunca, insan vücudunun ayrı ayrı dokularına ayrılır.
Ve bu kritik haftalar, büyük ölçüde bir kara kutu olmaya devam ediyor.
İsrail’deki Weizmann Bilim Enstitüsü’nde gelişimsel biyolog olan Jacob Hanna, “Temelleri biliyoruz, ancak çok ince ayrıntıları bilmiyoruz” dedi.
doktor Hanna ve diğer birkaç biyolog, laboratuvarda insan embriyosu modelleri oluşturarak bu ayrıntıları ortaya çıkarmaya çalışıyor. Kök hücrelerin, gerçek embriyoların tanımlayıcı özelliklerinden bazılarını alan kümeler halinde organize olmasına neden olurlar.
Bu ay Doç. Hanna’nın İsrail’deki ekibinin yanı sıra İngiltere, Amerika Birleşik Devletleri ve Çin’deki gruplar bu deneyler hakkında rapor veriyor. Çalışmalar henüz bilimsel dergilerde yayınlanmamış olsa da, yıllarca bu tür ilerlemelerin erken insan gelişiminin bazı gizemlerine nihayet ışık tutacağını umut eden diğer bilim adamlarının büyük ilgisini çekti.
Etikçiler, embriyo modellerinin tanıtılmasının bu araştırmanın zaten karmaşık olan düzenlemesini daha da karmaşık hale getireceği konusunda uzun süredir uyarıda bulunuyorlar. Ancak yeni çalışmanın arkasındaki bilim adamları, gerçek embriyolar yaratmadıklarını ve kök hücre kümelerinin asla bir insan üretemeyeceğini belirtmekte gecikmediler.
Yeni çalışmalardan birine öncülük eden Çin’deki Kunming Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nde gelişimsel biyolog olan Tianqing Li, “Hedeflerimiz asla insan üremesi değil” dedi.
Bunun yerine Dr. Li ve bilim adamları, embriyo modellerinin kısırlık ve hatta kanser gibi hastalıklar için yeni tedavilere yol açacağını tahmin ediyor.
Başka bir inisiyatifi yöneten Cambridge Üniversitesi ve California Teknoloji Enstitüsü’nden gelişimsel biyolog Magdalena Zernicka-Goetz, “Bunu hayatı kurtarmak için yapıyoruz, yaratmak için değil” dedi.
Onlarca yıl boyunca, gelişimsel biyologların inceleyebildiği tek insan embriyosu, düşük veya kürtaj örnekleriydi. Bu, bilim adamlarını insan gelişiminin başlangıcı hakkında derin sorular sormaya yöneltti. Gebeliklerin %30’u ilk haftada, %30’u da implantasyon sırasında başarısız olur. Araştırmacılar çoğu embriyonun neden hayatta kalamayacağını açıklayamadı.
1970’lerde in vitro fertilizasyonun geliştirilmesinden sonra, bilim adamları doğurganlık kliniklerinden bağışlanan embriyoları incelemeye başladılar. Bazı ülkeler araştırmayı yasaklarken, diğerleri genellikle 14 gün önceden haber vererek devam etmesine izin verdi. Bu noktada, insan embriyosu en önemli özelliklerinden bazılarını almaya başlar. Örneğin “Primitive Streak” adı verilen bir yapı, vücudun benimseyeceği tepeden tırnağa dizilişini organize eder.
Yıllarca 14 gün kuralı tartışmalıydı çünkü kimse embriyoları döllenmeden sonraki birkaç günden daha uzun süre canlı tutamazdı. 2016 yılında, Dr. Zernicka-Goetz ve başka bir ekip, embriyoları 14 günlük işaretin yakınında canlı tutmayı başardı. Bilim adamları onları yok ettiği için embriyolar artık hayatta kalamadı.
Bu başarı, bilim adamlarını 14 günden daha uzun embriyo yetiştirme olasılığını tartışmaya sevk etti. Ancak bu deneyler yasal hale gelse bile, bağışlanan embriyoların kıt arzı nedeniyle yürütmeleri yine de zor olacaktır.
Son yıllarda, araştırmacılar embriyoları incelemenin daha kolay bir yolunu arıyorlar: laboratuvarda onların modellerini yaparak. Bilim adamları, kök hücrelerin doğru çevresel koşullar altında yeni dokulara dönüşebileceği gerçeğinden yararlandı.
Yetişkinlerde vücudun sadece birkaç bölgesinde kök hücreler bulunur. Örneğin deride, kök hücreler yaraları iyileştiren bir dizi yeni hücre üretir. Erken embriyolarda ise tüm hücreler çok çeşitli dokulara dönüşme potansiyeline sahiptir.
Geçen yıl ekip Dr. Zernicka Goetz ve Dr. Hanna, embriyo modelleri oluşturmak için fare embriyonik kök hücrelerini kullandı. O zamandan beri, o ve diğer bilim adamları aynı şeyi insan embriyonik kök hücreleriyle yapmaya çalışıyorlar.
Her takım farklı bir yöntem kullandı, ancak hepsi aynı temel biyolojiyi kullanıyor. Bir insan embriyosu kendisini rahme yerleştirdiğinde, hücreleri farklı tiplere ayrılmaya başlar. Bir hücre tipi vücudun hücrelerini üretmeye devam edecektir. Diğer türler, plasenta gibi gelişim sırasında embriyoyu çevreleyen dokular üretir. Bu hücre tipleri, gelişimleri için gerekli olan moleküler sinyalleri birbirlerine gönderirler.
Araştırmacılar, bu hücre türlerinden bazılarını taklit etmek için kök hücreler elde ettiler ve sonra bunları bir araya getirdiler. Hücreler bir araya toplandı ve kendiliğinden kümeler halinde organize oldu. Diğer türler dışa doğru göç ederken, embriyonun gelişeceği hücreler merkezde kalabalıklaştı.
Hücreler birbirleriyle iletişim kurdukça bölünerek embriyonun parçalarına benzeyen yeni yapılar oluşturdular. doktor Örneğin, Pittsburgh Üniversitesi’nde gelişimsel bir biyolog olan Mo Ebrahimkhani ve meslektaşları deneylerinde yumurta sarısı kesesinin oluşumunu gözlemlediler. Hatta yolk kesesinden kan hücrelerinin progenitör hücrelerinin gelişimini gözlemlediler.
ayrıca dr Zernicka-Goetz ve meslektaşları, yumurta ve spermin atalarına benzeyen hücrelerin gelişimini gözlemlediler.
“Kesinlikle heyecan vericiydi,” dedi Dr. Zernicka-Goetz. “Bazen bu kök hücrelerin bu yapılara dönüştüğüne inanmak zor.”
Bilim adamları doğru, güvenilir embriyo modelleri oluşturabilirlerse, viral enfeksiyonlar ve genetik mutasyonlar gibi hamilelik başarısızlığının olası nedenlerini test etmek için büyük ölçekli deneyler yapabilirler.
Yeni çalışmalarda yer almayan Harvard Tıp Fakültesi Biyoetik Merkezi üyesi Insoo Hyun, modellerin başka tıbbi gelişmelere de yol açabileceğini belirtti.
“Embriyo modellerini kurduktan ve onlara güvendikten sonra, kadınların hamilelik sırasında aldıkları ilaçları test etmenin ilginç bir yolu olabilir” dedi. “Bu çok büyük bir fayda olur.”
doktor Hannah ve Dr. Ebrahimkhani, kanser gibi hastalıklar için yeni bir kök hücre tedavisi biçimi olarak embriyo modellerini kullanma fırsatı da gördü.
Geleneksel kök hücre nakillerinde, doktorlar kanser hücrelerini öldürmek için radyasyon veya kemoterapi kullanmadan önce kan kök hücrelerini kemik iliğinden çıkarırlar. Daha sonra sağlıklı hücreleri vücuda geri döndürürler.
Ne yazık ki, bu yöntemin başarı oranı yüksek değildir. Bazı araştırmacılar, daha eski kök hücre biçimlerinin hastaları iyileştirme olasılığının daha yüksek olduğunu öne sürdüler.
Embriyo modelleri doktorların zamanı geri almasına izin verebilir. Araştırmacılar, bir hastadan cilt hücrelerini alır ve onları kök hücre benzeri bir duruma dönüştürmek için kimyasallarla ıslatırdı. Diğer kimyasal banyolar kullanılarak, bu kök hücreler daha sonra bir embriyo modeline dönüştürülebilir ve bu da, hastanın bir nakilden sonra ihtiyaç duyacağı erken kan hücrelerine dönüşebilir.
Yeni çalışmalarda yer almayan California San Diego Üniversitesi’nden gelişimsel biyolog Alysson Muotri, yeni çalışmaların yalnızca bir ön adım gösterdiği konusunda uyardı. Bir yandan, teknikler bazen embriyo benzeri kümelerle sonuçlanırken, genellikle başarısız oldular.
“Çalışma çok erken bir aşamada ve mevcut yöntemler güvenilir olmaktan uzak” dedi Dr. Muotri.
Ve bu kritik haftalar, büyük ölçüde bir kara kutu olmaya devam ediyor.
İsrail’deki Weizmann Bilim Enstitüsü’nde gelişimsel biyolog olan Jacob Hanna, “Temelleri biliyoruz, ancak çok ince ayrıntıları bilmiyoruz” dedi.
doktor Hanna ve diğer birkaç biyolog, laboratuvarda insan embriyosu modelleri oluşturarak bu ayrıntıları ortaya çıkarmaya çalışıyor. Kök hücrelerin, gerçek embriyoların tanımlayıcı özelliklerinden bazılarını alan kümeler halinde organize olmasına neden olurlar.
Bu ay Doç. Hanna’nın İsrail’deki ekibinin yanı sıra İngiltere, Amerika Birleşik Devletleri ve Çin’deki gruplar bu deneyler hakkında rapor veriyor. Çalışmalar henüz bilimsel dergilerde yayınlanmamış olsa da, yıllarca bu tür ilerlemelerin erken insan gelişiminin bazı gizemlerine nihayet ışık tutacağını umut eden diğer bilim adamlarının büyük ilgisini çekti.
Etikçiler, embriyo modellerinin tanıtılmasının bu araştırmanın zaten karmaşık olan düzenlemesini daha da karmaşık hale getireceği konusunda uzun süredir uyarıda bulunuyorlar. Ancak yeni çalışmanın arkasındaki bilim adamları, gerçek embriyolar yaratmadıklarını ve kök hücre kümelerinin asla bir insan üretemeyeceğini belirtmekte gecikmediler.
Yeni çalışmalardan birine öncülük eden Çin’deki Kunming Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nde gelişimsel biyolog olan Tianqing Li, “Hedeflerimiz asla insan üremesi değil” dedi.
Bunun yerine Dr. Li ve bilim adamları, embriyo modellerinin kısırlık ve hatta kanser gibi hastalıklar için yeni tedavilere yol açacağını tahmin ediyor.
Başka bir inisiyatifi yöneten Cambridge Üniversitesi ve California Teknoloji Enstitüsü’nden gelişimsel biyolog Magdalena Zernicka-Goetz, “Bunu hayatı kurtarmak için yapıyoruz, yaratmak için değil” dedi.
Onlarca yıl boyunca, gelişimsel biyologların inceleyebildiği tek insan embriyosu, düşük veya kürtaj örnekleriydi. Bu, bilim adamlarını insan gelişiminin başlangıcı hakkında derin sorular sormaya yöneltti. Gebeliklerin %30’u ilk haftada, %30’u da implantasyon sırasında başarısız olur. Araştırmacılar çoğu embriyonun neden hayatta kalamayacağını açıklayamadı.
1970’lerde in vitro fertilizasyonun geliştirilmesinden sonra, bilim adamları doğurganlık kliniklerinden bağışlanan embriyoları incelemeye başladılar. Bazı ülkeler araştırmayı yasaklarken, diğerleri genellikle 14 gün önceden haber vererek devam etmesine izin verdi. Bu noktada, insan embriyosu en önemli özelliklerinden bazılarını almaya başlar. Örneğin “Primitive Streak” adı verilen bir yapı, vücudun benimseyeceği tepeden tırnağa dizilişini organize eder.
Yıllarca 14 gün kuralı tartışmalıydı çünkü kimse embriyoları döllenmeden sonraki birkaç günden daha uzun süre canlı tutamazdı. 2016 yılında, Dr. Zernicka-Goetz ve başka bir ekip, embriyoları 14 günlük işaretin yakınında canlı tutmayı başardı. Bilim adamları onları yok ettiği için embriyolar artık hayatta kalamadı.
Bu başarı, bilim adamlarını 14 günden daha uzun embriyo yetiştirme olasılığını tartışmaya sevk etti. Ancak bu deneyler yasal hale gelse bile, bağışlanan embriyoların kıt arzı nedeniyle yürütmeleri yine de zor olacaktır.
Son yıllarda, araştırmacılar embriyoları incelemenin daha kolay bir yolunu arıyorlar: laboratuvarda onların modellerini yaparak. Bilim adamları, kök hücrelerin doğru çevresel koşullar altında yeni dokulara dönüşebileceği gerçeğinden yararlandı.
Yetişkinlerde vücudun sadece birkaç bölgesinde kök hücreler bulunur. Örneğin deride, kök hücreler yaraları iyileştiren bir dizi yeni hücre üretir. Erken embriyolarda ise tüm hücreler çok çeşitli dokulara dönüşme potansiyeline sahiptir.
Geçen yıl ekip Dr. Zernicka Goetz ve Dr. Hanna, embriyo modelleri oluşturmak için fare embriyonik kök hücrelerini kullandı. O zamandan beri, o ve diğer bilim adamları aynı şeyi insan embriyonik kök hücreleriyle yapmaya çalışıyorlar.
Her takım farklı bir yöntem kullandı, ancak hepsi aynı temel biyolojiyi kullanıyor. Bir insan embriyosu kendisini rahme yerleştirdiğinde, hücreleri farklı tiplere ayrılmaya başlar. Bir hücre tipi vücudun hücrelerini üretmeye devam edecektir. Diğer türler, plasenta gibi gelişim sırasında embriyoyu çevreleyen dokular üretir. Bu hücre tipleri, gelişimleri için gerekli olan moleküler sinyalleri birbirlerine gönderirler.
Araştırmacılar, bu hücre türlerinden bazılarını taklit etmek için kök hücreler elde ettiler ve sonra bunları bir araya getirdiler. Hücreler bir araya toplandı ve kendiliğinden kümeler halinde organize oldu. Diğer türler dışa doğru göç ederken, embriyonun gelişeceği hücreler merkezde kalabalıklaştı.
Hücreler birbirleriyle iletişim kurdukça bölünerek embriyonun parçalarına benzeyen yeni yapılar oluşturdular. doktor Örneğin, Pittsburgh Üniversitesi’nde gelişimsel bir biyolog olan Mo Ebrahimkhani ve meslektaşları deneylerinde yumurta sarısı kesesinin oluşumunu gözlemlediler. Hatta yolk kesesinden kan hücrelerinin progenitör hücrelerinin gelişimini gözlemlediler.
ayrıca dr Zernicka-Goetz ve meslektaşları, yumurta ve spermin atalarına benzeyen hücrelerin gelişimini gözlemlediler.
“Kesinlikle heyecan vericiydi,” dedi Dr. Zernicka-Goetz. “Bazen bu kök hücrelerin bu yapılara dönüştüğüne inanmak zor.”
Bilim adamları doğru, güvenilir embriyo modelleri oluşturabilirlerse, viral enfeksiyonlar ve genetik mutasyonlar gibi hamilelik başarısızlığının olası nedenlerini test etmek için büyük ölçekli deneyler yapabilirler.
Yeni çalışmalarda yer almayan Harvard Tıp Fakültesi Biyoetik Merkezi üyesi Insoo Hyun, modellerin başka tıbbi gelişmelere de yol açabileceğini belirtti.
“Embriyo modellerini kurduktan ve onlara güvendikten sonra, kadınların hamilelik sırasında aldıkları ilaçları test etmenin ilginç bir yolu olabilir” dedi. “Bu çok büyük bir fayda olur.”
doktor Hannah ve Dr. Ebrahimkhani, kanser gibi hastalıklar için yeni bir kök hücre tedavisi biçimi olarak embriyo modellerini kullanma fırsatı da gördü.
Geleneksel kök hücre nakillerinde, doktorlar kanser hücrelerini öldürmek için radyasyon veya kemoterapi kullanmadan önce kan kök hücrelerini kemik iliğinden çıkarırlar. Daha sonra sağlıklı hücreleri vücuda geri döndürürler.
Ne yazık ki, bu yöntemin başarı oranı yüksek değildir. Bazı araştırmacılar, daha eski kök hücre biçimlerinin hastaları iyileştirme olasılığının daha yüksek olduğunu öne sürdüler.
Embriyo modelleri doktorların zamanı geri almasına izin verebilir. Araştırmacılar, bir hastadan cilt hücrelerini alır ve onları kök hücre benzeri bir duruma dönüştürmek için kimyasallarla ıslatırdı. Diğer kimyasal banyolar kullanılarak, bu kök hücreler daha sonra bir embriyo modeline dönüştürülebilir ve bu da, hastanın bir nakilden sonra ihtiyaç duyacağı erken kan hücrelerine dönüşebilir.
Yeni çalışmalarda yer almayan California San Diego Üniversitesi’nden gelişimsel biyolog Alysson Muotri, yeni çalışmaların yalnızca bir ön adım gösterdiği konusunda uyardı. Bir yandan, teknikler bazen embriyo benzeri kümelerle sonuçlanırken, genellikle başarısız oldular.
“Çalışma çok erken bir aşamada ve mevcut yöntemler güvenilir olmaktan uzak” dedi Dr. Muotri.