Plastik Cerrahide Kök Hücre Uygulamaları ve Doku Mühendisliği

1. Plastik Cerrahide Kök Hücre Uygulamaları ve Doku Mühendisliği Yrd Doç Dr Alper Sarı

3. Amaç • Kök hücre kavramının anlaşılması ve doku mühendisliği alanında kök hücre uygulamalarının öğrenilmesi

4. Öğrenim Hedefleri • Bu 45 dakikalık ders sonunda katılımcılar • Erişkin ve embriyonel kök hücre tanımlarını yapabilecek • Kök hücrelerin elde edilme aşamalarını sayabilecek • Kök hücre tedavisinin gelecekte kullanılabileceği alanları sayabilecek • Doku mühendisliğinin temel uğraşlarının neler olduğunu sayabileceklerdir

5. Kök Hücre Nedir • Tüm çok hücreli organizmalarda bulunan, kendini yenileyebilme (mitotik bölünme) ve değişik hücre tiplerine farklılaşabilme kapasitesine sahip olan primitif hücrelerdir

6. Kök Hücre Nedir • Uygun bir ortama yerleşme • Çoğalma • Çok sayıda farklılaşmış yeni hücreler oluşturma • Kendini yenileme ve idame ettirme • Hasarlı dokuyu yeniden oluşturabilme

7. Kök Hücreler • Totipotent • Sınırsız farklılaşma • Erken embriyonel dönem: 4-8 hücreden oluşan blastomerler • Pluripotent • Birden fazla doku/hücre tipine farklılaşma (≈250) • Fertilizasyonun 5. gününden itibaren • Unipotent • Tek bir yönde farklılaşma

8. Kök Hücreler • Embriyonal kök hücreler • Totipotent (fertilizasyon sonrası ilk 4 gün) • Pluripotent (5’inci günden itibaren) • Erişkin kök hücreler • Unipotent (fetal ve erişkin hayat)

9. Embriyonal Kök Hücre • Zigot → 8 hücreye kadarki blastomerler (totipotent) • Sınırsız yenilenme ve farklılaşma kapasitesi • Blastokist iç hücre kitlesi (≈30 hücre) (pluripotent) • Yenilenme ve farklılaşma kapasitesi çok ↑

10. Embriyonal Kök Hücre • İn-vitroolarakfertilizile edilen yumurtalardan oluşan, araştırma amacı ile bağışlanan 4- 5 günlük embriyolardan elde edilir • İn-vivoolarak bir kadının uterusunda fertilize olan yumurtalardan elde edilmezler!!!

11. Laboratuvarda Ne Yapılıyor • İç hücre kütlesi hücreleri • Kültür ortamı (besleyici tabaka) • Proliferasyon ile hücre sayısında artış • Subkültür (yeni kültür ortamlarına transfer) • “Pasaj” her subkültür döngüsü • 6+ ay sonra milyonlarca embriyonik kök hücre • Embriyonik kök hücre dizinleri (farklılaşma Ø)

12. Embriyonal Kök Hücre

13. Embriyonal Kök Hücre • Laboratuvarda tanımlayıcı testler • Farklılaşma Ø • Yüzey antijenleri • Kromozom incelemeleri • Pluripotensinin gözlenmesi

14. Embriyonal Kök Hücre • Farklılaşmanın kontrol edilmesi (yönlendirilmiş farklılaşma) • Kültür ortamının kimyasal yapısı • Kültür yüzeyinin yapısı • Kültüre edilen hücrelerin genetik yapısı

15. Erişkin Kök Hücre • Doku/organlarda farklılaşmış hücrelerle birlikte bulunan farklılaşmamış hücreler • Somatik kök hücre • Dokudaki kaynakları tam bilinmiyor • Dokuda oldukça az sayıda bulunurlar!

16. Erişkin Kök Hücre • Kendini yenileme • Ait oldukları doku/organa ait belirli hücre tiplerine dönüşebilme • Hasarlı dokuyu yerine koyma • Plastisite?

17. Erişkin Kök Hücre • Tek bir erişkin kök hücre genetik olarak aynı hücrelerden oluşan bir dizin oluşturabilir • Klon • Dokuya/organizmaya ait tüm uygun hücre tiplerine farklılaşabilir

18. Erişkin Kök Hücre • Normal farklılaşma yolağı • Bulundukları dokuya ait özelleşmiş hücreler • Hematopoetik kök hücreler • Kan hücreleri • Mezenkimal kök hücreler • Osteositler, kondrositler, adipositler… • Nöral kök hücreler • Nöronlar, astrositler, oligodendrositler • Epitelyal kök hücreler • Deri kök hücreleri

19. Erişkin Kök Hücre • Plastisite – transdiferasyon • Bazı erişkin kök hücreler pluripotent • Bulundukları dokudan farklı dokulara ait özelleşmiş hücreler • Hematopoetik kök hücreler • Beyin hücreleri, kas hücreleri • Mezenkimal kök hücreler • Kalp kası,iskelet kası • Beyin kök hücreleri • Kan hücreleri, iskelet kası

20. Erişkin Kök Hücre • Nakledilebilir mi? • Kemik iliği nakli 30 yıldır yapılıyor • Kemik iliğinde en az 2 tip kök hücre • Hematopoetik kök hücreler • Tüm kan hücrelerinin gelişimi • Kemik iliği stromal kök hücreleri • Kemik, kıkırdak, yağ, fibröz bağ doku…

21. Erişkin Kök Hücreler • Kİ kökenli mezenkimal kök hücreler • Kemik iliğinde 1/50,000 – 1/100,000 sıklıkta • 100-200MKH/ml Kİ • Adipoz kökenli kök hücreler • Yağ dokusunun kollejenaz ile muamelesi ile olgun adipositler uzaklaştırıldıktan sonra 1/100 sıklıkta CFU-F ve CFU-AP • Yağ dokusunun bol bulunması ve feda edilebilmesi önemli avantajlarıdır

22. Erişkin Kök Hücre • Adipoz kökenli kök hücre klonları • Adipojenik • Osteojenik • Kondrojenik • Hematopoetik • Endotelyal • Hepatosit • Nörojenik hücre dizinleri oluşturabilir

23. Farklılıklar • Embriyonal Kök Hücre • Pluripotent • Hücre kültürü kolay • Rejeksiyon riski • Erişkin Kök Hücre • Sınırlı farklılaşma • Hücre kültürü zor • Kendi dokusu

24. Kullanım Alanları • Yeni ilaçların denenmesi • Hücre-bazlı tedaviler • Parkinson hastalığı • Tip I diyabet • Kalp enfarktüsü • Kardiyomiyopatiler • Osteoartritler, romatoid artritler • Organ yetmezlikleri • Uzuv kayıpları

25. Transplante Edebilmek İçin • Kök hücreler tekrarlanabilir bir şekilde • Yeterli miktarda doku oluşturabilecek kadar prolifere edilebilmeli • İstenilen hücre tiplerine yönlendirilmiş farklılaşma sağlanabilmeli • Alıcıda yaşayabilmeli • Çevreye entegre olmalı • Fonksiyon görmeli • Alıcıya zarar vermemeli

26. Doku Mühendisliği

27. Doku Mühendisliği • Çeşitli kaynaklardan elde edilen hücrelerin biyolojik ortama uyum sağlayan ve temelde polimerik olan taşıyıcılar üzerinde hücre kültürü laboratuvarında olgunlaştırılması ve hastaya aktarımı

28. Taşıyıcılar • Biyolojik • Aselüler dermal matriks, kollajen ,aljinat, GAG, fibrin… • Semisentetik • Kombine materyaller • Sentetik • PLA, PGA, polietilen, HA…

29. Önkoşullar • Kullanılan malzeme • Non-toksik • Biyogeçimli • Non-karsinojenik • Steril edilebilir • Cerrahi uygulanabilir • Stabil - eriyebilen

30. Kullanılan Hücreler • Otojen, allojen, xenojen • Kök hücre naklinin alıcıdaki ret cevabını baskılaması? • Embriyonal kök hücreler • Erişkin kök hücreler • Mezenkimal kök hücreler • Adipöz kökenli kök hücreler • …

31. Büyüme Faktörleri • Taşıyıcı iskeletler içerisinde • Kontrollü salınım yapan mikrosferler • Nakledilen kök hücrelerin istenilen yönde farklılaşmalarının sağlanması

32. Plastik Cerrahide Kullanım • Kemik eksiklikleri • Pek çok deneysel model • MKH’ler HA matriks üzerine ekiliyor • Canlı deneklere nakil • Kritik boyuttaki segmental kemik defektlerinin onarımı • Sınırlı sayıda klinik çalışma • MKH’ler poröz seramik taşıyıcılara yüklenmiş • Geniş kemik defekti olan 3 hastaya nakil sonrasında başarılı sonuçlar

33. Plastik Cerrahide Kullanım • Kıkırdak eksiklikleri • Pek çok deneysel model • Eklem kıkırdak defektlerinin onarımı • Intervertebral disk rejenerasyonu • Floresan işaretli MKH’ler hyaluronan jel taşıyıcılar içinde intervertebral aralığa enjekte edilmiş • 28’inci günde %100 hücre sağkalımı