‘Gürültülü’ Gen Ekspresyonu Kök Hücre Tedavilerinin İyileştirilmesine Yardımcı Olabilir

Hücre biyolojisinde önemli bir reaksiyon, farklılaşma olarak bilinen kök hücrelerin vücuttaki diğer tüm hücrelere dönüşmesidir. ABD'deki Gladstone Enstitüsü araştırmacıları Science dergisinde yayınladıkları makalede farklılaşma için hızlandırıcı işlevi gören moleküler bir mekanizma keşfettiklerini açıkladı.

HIV’de (İnsan Bağışıklık Yetmezliği Virüsü) gen ekspresyonunda gürültü

Gladstone'daki Hücre Devreleri Merkezi direktörü Dr. Leor Weinberger 'Araştırmacılar, bu dalgalanmaları veya gen ekspresyonundaki gürültüyü on yıllardır inceleyip tanımladılar. Fakat bu gürültünün yaygın olarak kabul edildiği gibi, gen ekspresyonunun kaçınılmaz bir ürünü mü yoksa bir işlevsel süreç mi olduğu açıklığa kavuşmamıştır.' dedi.

Weinberger ve ekibi, HIV üzerindeki ilk çalışmalarından yola çıkarak onarım yoluyla uyumsuz transkripsiyon (DiThR) adını verdikleri bir yol keşfettiler. DiThR yolunun kök hücrelerde gen ekspresyon gürültüsünü artırdığı ve farklılaşma yeteneklerini geliştirdiği görüldü.

Kaliforniya San Francisco (UCSF) üniversitesinde biyokimya, biyofizik ve farmasötik kimya profesörü olan Weinberger, ‘HIV'de uzun süredir bir sorunu çözmeye çalışıyorduk, HIV'in hastalarda uzun süre gizli kalma yeteneğini nasıl değiştireceğimizle uğraşıyorduk. Viral ekspresyon gürültüsünü değiştiren moleküllerin HIV kalıcılığını da azalttığını keşfettik. Aynı moleküllerin kök hücrelerinde de çalışması oldukça şaşırtıcıydı. Bu moleküllerin nasıl çalıştığını anlamaya çalışmak, temel bir biyolojik mekanizma arayışına dönüştü.’ dedi.

Araştırmacılar, gen ekspresyonlu sırasında gende depolanan bilgilerin hücrenin çalışması için gereken maddeleri oluşturmak için kullanıldığını söylüyor. Ancak, genlerin büyük çoğunluğu her zaman aktif değildir. Çoğu gen birkaç dakikada ya da birkaç saatte bir açılıp kapanır; gen ekspresyonlu sırasındaki gürültü böyle oluşur. HIV hücreye bulaştıktan sonra bir insan geni gibi davranarak benzer gürültü özellikleri sergiler.

Weinberger'in ekibi HIV üzerinde çalışırken, gürültüyü artırabilen veya ekspresyonlu aktif olan/olmayan durumlar arasında değiştirebilen, ancak ortalama ekspresyon düzeyini etkilemeyen moleküllerin varlığını ortaya çıkardı. Araştırmacılar onlara gürültü arttırıcı moleküller adını verdiler. Bu moleküller gen ekspresyonunu artırarak hastaları iyileştirme stratejisinin bir parçası olarak HIV'i uyandırmak için tasarlanmış ilaçların etkinliğini artırdı.

Kök hücrelerinde gürültüyü artırmak

Bilim adamları bu kez embriyonik kök hücrelere gürültü arttırıcı moleküller uygulandığında ne olduğunu incelediler. Bu moleküller HIV üzerinde olduğu gibi kök hücreler üzerinde de aynı etkiye sahipti ve ekspresyon düzeyini değiştirmeden gürültüyü artırdı. Ayrıca kök hücrelerin diğer hücre tiplerine dönüşme yeteneğini de hızlandırdı. Ekibin ana bulguları, gürültü arttırıcı moleküllerin gürültüyü artırma mekanizmasının, genler aktif iken ortaya çıkabilecek DNA hatalarını onaran bir süreci içermesiydi.

Farklılaştırmayı daha verimli hale getirmek

Daha sonra ekip yeni keşfedilen mekanizmanın kök hücrelerin diğer hücre tiplerine dönüşümünü nasıl etkilediğini araştırdı. Fare embriyonik kök hücrelerine hem gürültü arttırıcı moleküller hem de diğer hücre türlerine farklılaşmayı sağlayan maddeler uyguladılar. Araştırmacılar, DiThR yolunun katıldığı gürültü artışının kök hücrelerin daha verimli bir şekilde farklılaşmasına izin verdiğini buldu.

Desai, 'Bulgularımız, DiThR yolunun hücreleri kaderlerine yön veren sinyallere daha duyarlı hale getirdiğini gösteriyor. Bu mekanizma embriyo gelişiminde temel bir biyolojik rol oynuyor diyebiliriz.' dedi. Araştırma ekibi DiThR yolunun çeşitli bileşenlerini daha fazla haritalamayı planlıyor. 'Şimdiki amacımız, DiThR'nin nasıl düzenlendiğini ve ilişkili gürültü kontrol yollarının olup olmadığını anlamaktır. Sonuçta bu yollardan yararlanma yaklaşımları, hücre mühendisliği ve kök hücre temelli tedavileri önemli ölçüde iyileştirebilir.' diye ekledi Weinberger.