Hücrelerin yeniden programlanması ile kalp hastalıkları tedavi edilebilir
Moleküler mekanizmalar kalp rahatsızlıklarını haritalandırarak tedavi eden önemli yeni bir yaklaşımdır.
Özet: Bilim insanları yeni ve sağlıklı kalp kaslarının içindeki fibroblast isimli sıradan hücreleri yeniden programladılar ve bu yeniden programlama için gerekli gözüken değişiklikleri kaydettiler.
Amaçları bir hastanın, kendi hastalıklı kalbinde yeni sağlıklı kalp kası hücreleri yaratmaktır. Bilim adamları bir gün kalp rahatsızlığını tersine çevirmeyi umuyorlar. Bugün, UNC-Chapel Hill araştırmacıları tarafından yürütülen yeni bir çalışma, bu iddialı yaklaşımı geliştirmede yararlı olması gereken kilit moleküler ayrıntıları ortaya koyuyor.
Cell Reports’da yayımlanan bu çalışmada, UNC’deki iki laboratuvar ve Princeton Üniversitesi’ndeki bir grup, fibroblast adı verilen sıradan hücreleri yeni ve sağlıklı kalp kası hücrelerine yeniden programladı ve bu yeniden programlama için gerekli olduğu düşünülen değişiklikleri kaydetti.
UNC Tıp Fakültesinde genetik profesörü ve UNC Sanat ve Bilim Üniversitesi’ndeki biyoloji profesörü olan kıdemli yazar Frank Conlon: “Bu araştırmalardan, fibroblast hücrelerini yeniden programlamanın verimliliğini artırmak için yollar belirleyebiliriz.” dedi.
Kalp hastalığı sebebiyle Amerika Birleşik Devletleri’nde her yıl 600.000’den fazla kişiyi ölüyor ve hem erkek hem de kadınlar için önde gelen ölüm nedenidir.Bu hastalık, genellikle koroner arterlerin daralması ya da tıkanmasından ortaya çıkar ve hasarlı kalp kası hücrelerinin (kardiyomiyosit) giderek kalıcı olmasını sağlar. Bu da kalp işlevinin kaybına ve nihayetinde kalp yetmezliğine yol açar.
Bu ilerleyici hastalık süreci kısmen ortaya çıkar çünkü kardiyomiyositlerin hasar görmüş kalp kasının prolifere edilmesi ve değiştirilmesi için çok sınırlı bir kabiliyeti vardır. Bilim insanları, bu nedenle, kalpte bol miktarda bulunan kolajen üreten fibroblastları, yeni kardiyomiyositlere dönüştüren tekniklerle ilgili deneyler yapıyorlar. Bu terapötik hücre yeniden programlama sürecini laboratuvar farelerinin hastalıklı kalplerinde uygulayıp kalp işlevini geliştirdiklerini gözlemlediler. Ancak süreç, klinik kullanım için olması gereken kadar etkili değildir ve bilim adamları halen nedenini öğrenmeye çalışmaktalar.
UNC McAllister Kalp Enstitüsünün bir üyesi olan Conlon: “Bu teknolojinin uygulanışı, bu doğrudan yeniden programlama sürecini gerçekleştirecek moleküler mekanizmaların anlaşılmaması nedeniyle sınırlı kaldı.” dedi.
Bu çalışma için, Conlon laboratuvarı, Li Qian UNC McAllister Kalp Enstitüsü laboratuarı ve PhD’nin Ileana Cristea’nın Princeton laboratuarı birlikte çalışarak, kardiyomiyositi yeniden programlamaya tabi tuttuklarında, fibroblastlardaki protein düzeyindeki değişiklikleri haritalandırmak için gelişmiş teknikler kullandılar.
Yeniden programlamayı ilk olarak, 2012’de geliştirilen bir Qian’a dayanan teknik kullanarak tetiklediler. Fibroblastları, hücrelere giren ve hücrelerdeki gen ifadesini etkili bir şekilde yeniden programlayan üç önemli “transkripsiyon faktörü” proteini üretmeye başlayan ve birkaç gün içinde hücrelerin kardiyomiyositlere dönüşmesini sağlayan tasarlanmış bir retrovirüse maruz bıraktılar.
Araştırmacılar, fibroblastların üç günlük süreçte kardiyomiyositlere dönüşümü sırasında hücrelerdeki binlerce farklı proteinin seviyelerini inceledi. Conlon:”Bunu yaparak, dikkat çeken bir dizi moleküler olay sergiledik.” dedi.
Veriler, virüslerin fibroblastlara girmesinden yaklaşık 48 saat sonra yeniden programlama sürecinin başladığını ve 23 sınıf protein çeşitliliğini önemli ölçüde etkilediğini gösteriyor.
En çarpıcı değişikliklerden bir tanesi, hasar görmüş kalplerdeki onarım işlemlerini düzenlediği ortaya çıkan Agrin adı verilen bir protein seviyesinin belirgin bir şekilde yükselmesiydi. Agrin ayrıca, organ boyutunun düzenlenmesinde yer aldığı bilinen Hippo yolu olarak adlandırılan başka bir sinyal yolunu engeller. Çalışma ile üretilen yüzlerce bireysel ipucu arasından bu bulgu, kardiyomiyositlerin yeniden programlanması için Hippo sinyalizasyonun engellenmesi gerektiği ihtimalini ortaya çıkarmaktadır.
Gelecekteki çalışmalar bu sayısız değişikliklerden hangisinin gerçekten yeniden programlamaya neden olduğunu ve daha da önemlisi hangi değişikliklerin yeniden programlama verimliliğini artırmak için geliştirilebileceğini belirleyecektir.
Conlon ve meslektaşları şimdi bu takip çalışmaları üzerinde çalışıyorlar.
Ulusal Kalp, Akciğer ve Kan Enstitüsü ve Ulusal Tıp Bilimleri Enstitüsü bu araştırmayı finanse ettiler.
Kaynak:https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180213120454.htm
Çevirmen:Simge Kara
