Ana Rahmi Olmadan Embriyo Gelişimini Görmek Mümkün!

Dünyada MIT, Harvard, Rockefeller gibi ileri gelen pek çok üniversitedeki farklı bilimsel ekipler tarafından yıllardır başarılmaya çalışılan araştırmayı yapan Sözen, embriyonik hayatın en kritik ve izlenemeyen aşamalarından birini, bir petri kabı içerisinde izlenebilir hale getirdi. Cambridge Üniversitesi’nde yapılan çalışmalarda, sperm ve yumurta olmaksızın, erken gelişim dönemini taklit edebilen ‘yapay embriyolar’ oluşturmayı başardılar. Çok ses getiren bu araştırma serisi Science ve Nature Cell Biology olmak üzere iki bilimsel dergide yayınlandı.

Memeli modeli olarak fare kök hücrelerini kullanarak oluşturulan yapay embriyo modeliyle araştırmacıların ‘doğal embriyo’ üzerinde çalışmak zorunda kalmadan embriyo gelişiminin anahtar aşamaları üzerinde araştırmalar yapılabileceği gösterildi. Yaklaşık bir haftalık bir süre boyunca bu embriyoların laboratuvar ortamında gelişimi izlenebiliyor ve doğal bir embriyoda bulunan tüm öncül dokuları oluşturabildikleri gözlemlenebiliyor. İngiltere'de Cambridge Üniversitesi’nde erken embriyo gelişiminin kök hücre kullanılarak ana rahmi olmaksızın taklit edilmesi üzerine çalışmalarını sürdüren Dr. Berna Sözen, dünya çapında ses getiren araştırmaları hakkında sorularımı yanıtladı.

Yapay Embriyo Araştırmalarınız Hakkında Kısaca Bilgi Verir Misiniz?

Bir memeli yumurtası bir sperm tarafından döllendikten yaklaşık 5-6 gün sonra, mikron yani milimetrenin binde biri boyutlarında olan embriyo ana rahmi içerisine invaze olmaya başlar. Gelişimsel bozukluklarla ilgili olanlar da dahil olmak üzere, embriyo gelişimindeki en önemli olayların çoğu, bu aşamadan kısa bir süre sonrasındaki kritik bir aralıkta gerçekleşir. Gelişimde bu kadar önemli olmasına karşın, ana rahmine gömülmüş olan erken haftalardaki embriyoyu yaklaşık 6-8 haftaya ulaşana kadar görebilmek, izleyebilmek mümkün değildir. Gelişimsel süreçte embriyoyu izleyemediğimiz bu dönemde yaşanan genetik aksamalar ise düşüklerin üçte ikisinden fazlasının nedenidir. Erken gebelik kayıpları olarak adlandırılan bu klinik tablo genellikle bir kadının hamileliğinin dahi farkında olmayabileceği çok erken dönemdeki embriyo kaybına işaret eder.

İşte bu noktada embriyo gelişiminin çok erken evrelerini anlamak ilgi çekici çünkü bu bilgi, önemli sayıda insan gebeliğinin neden başarısızlıkla sonuçlandığını açıklamaya yardımcı olabilir. Bununla birlikte, insan embriyoları bu tür laboratuvar araştırmaları için kısıtlı sayıda ve etik sınırlandırmalar nedeni ile araştırmalara tamamen açık değil. Yaklaşık 5 sene önce Cambridge Üniversitesi’nde başlayan çalışmalarımızda, sperm ve yumurta olmaksızın, vücudun ‘ana hücrelerini’ yani embriyonik dönem kök hücreleri kullanarak, erken gelişim dönemini taklit edebilen ‘yapay embriyolar’ oluşturmayı ve böylece şimdiye kadar saklı kalmış embriyonik gelişimin temellerini araştırmayı amaçladık. Bu süreçte biri Science diğeri Nature Cell Biology olmak üzere iki ardışık bilimsel yayınımızda memeli modeli olarak fare kök hücrelerini kullanarak oluşturduğumuz yapay embriyo modeli ile araştırmacıların ‘doğal embriyo’ üzerinde çalışmak zorunda kalmadan embriyo gelişiminin anahtar aşamaları üzerinde araştırmalar yapabileceğini gösterdik. Bu sistem gelişim bilimleri ile uğraşan temel bilimcilere eşsiz gözlem ve araştırma imkanları sağlıyor.

İlerlemiş Embriyonik Gelişim Potansiyeli Göstermek Neden Önemli?

Embriyonik hayatın yaklaşık 3 haftasına karşılık gelen dönemde temel vücut planını oluşturan vücut eksenleri yani anatomik pozisyonlar ve doku-organ gelişimi oluşmaya başlar. Gelişimde ‘Gastrulasyon’ olarak tanımlanan bu dönem hayatın en önemli ve özel dönemi olarak bilinir ve insan embriyosu da dahil olmak üzere omurgalı canlı türlerinin hemen hepsinde ortak görülen bir evredir. İnsan gelişimine baktığımızda bu dönemin gebeliğin 3. haftası içerisinde gerçekleştiğini biliyoruz ki bu dönemdeki bir embriyo yaklaşık olarak 0.8 milimetre boyutlarında. Dolayısı ile bu günlerde bir haşhaş tohumundan daha küçük olan embriyonun ana rahminde incelenebilmesi olanaksızdır. Yani gelişimsel olarak tamamen bir kara kutu dönemi. Oluşturduğumuz yapay embriyo modelinde kök hücrelerin sadece görüntü olarak gerçek embriyoya benzer yapılar olmadığını, ilk iki haftaya ilişkin embriyonik gelişimi taklit etmelerinin ardından üçüncü haftadaki ilerlemiş gelişimi de başlattığını gözlemledik. Kök hücrelerin kendiliğinden organize olarak, önce embriyoyu meydana getiren vücut katmanlarını ve vücut eksenlerini oluşturduğunu, sonrasında ise doku-organ gelişiminin başladığını inceledik. Yani embriyonik hayatın en kritik ve izlenemeyen aşamalarından biri, bir petri kabı içerisinde izlenebilir hale geldi.

Yaptığınız Bu Çalışmayı Kısaca Anlatır Mısınız?

Geçtiğimiz yıllarda dünyada MIT, Harvard, Rockefeller gibi ileri gelen pek çok üniversitedeki farklı bilimsel ekipler tarafından, tek tip embriyonik kök hücre kullanarak embriyo benzeri yapılar oluşturabilmek için çeşitli girişimler yapılmış, fakat bu çalışmaların oldukça sınırlı bir başarısı oldu. Ayrıca bu çalışmaların hiçbiri doğal bir embriyo morfolojisini taklit etmeyi başaramamıştı. Biz bu noktada, uzun yıllardır bilimde aralanmaya çalışılan bu kapıyı, farklı bir yöntem ile açmayı planladık. Hipotezimiz, yıllardır denenen ancak tam başarı getirmeyen tek bir kök hücre kaynaklı yapay sistem yerine, farklı kök hücre türlerini birleştirebileceğimiz bir sistem yapmaktı. Çünkü doğal bir embriyo gelişiminde birden fazla hücre tipi iş birliği içerisinde olur. Embriyonik döneme ait 3 farklı kök hücrenin birlikte gelişeceği bir sistem oluşturduk. Bu hücreler doğru embriyo morfolojisini oluşturmak için birbirlerine adeta rehberlik ediyorlar. Yaklaşık bir haftalık bir süre boyunca bu embriyoların laboratuvar ortamında gelişimini izleyebiliyoruz ve doğal bir embriyoda bulunan tüm öncül dokuları oluşturabildiklerini gözlemliyoruz.

Çalışmanızın Esas Amacı Nedir?

Çalışmamızın birincil hedefi normal gelişimi yani bir embriyonun hayatına nasıl başladığını anlayabilmek. Ancak doğru gelişimin nasıl olması gerektiğini anladığımız zaman pek çok anomalinin altında yatan genetik veya hücresel nedenleri ortaya çıkarabiliriz. Embriyonik dönem oldukça karmaşık, erişimin olmadığı ve ayrıca araştırmalar açısından etik ve ahlaki kaygılar içeren bir süreç. Buna karşılık, embriyonik döneme ait kök hücreler kolaylıkla elde edilebilir, süresiz olarak yenilenebilir ve bir canlı hayatını ifade etmediği için de etik ikilemden nispeten uzak. Çalışmalarımız ile araştırmacıların ’doğal embriyo’ üzerinde çalışmak zorunda kalmadan embriyo gelişiminin anahtar aşamaları üzerinde araştırmalar yapabileceklerini göstermiş olduk. Örneğin, gerçek bir embriyoya genetik temelli araştırmalar yapmakta zorluk çekerken, kök hücre çalışmalarında tek bir doku veya hücre özelinde genetik veya hücresel yöntemler kullanabiliyoruz. Bu araştırılmak istenen herhangi bir genin çalışılacak materyal sıkıntısı olmaksızın ve etik kurallara takılmaksızın rahatlıkla yapay embriyolar üzerinde incelenebilmesi anlamına geliyor. Bu nedenledir ki çalışmamızın hem bilim çevrelerinde hem de dünya basınında global bir etkisi oldu.

Bu Çalışmalar Bize Neleri Gösterdi? Geleceğe Dair Sonraki Adımlar Neler Olabilir?

Bu çalışmalar, kök hücre kaynaklı embriyo modelleri kullanarak normal ya da anormal gelişimi inceleyebilmek ve embriyonik dönemde meydana gelen gelişim bozukluklarını araştırabilmek için yepyeni yollar açtı. Geleceğe dair adımlarda bu yapılar üzerinde doğum kusurlarının kökenlerinin araştırılması, tedaviye yönelik ilaç denemelerinin yapılabilmesi, rejeneratif tıp araştırmaları gibi uygulamalardan bahsedilebilir.

Bu Çalışmalarla Kısırlık Son Bulacak Mı?

Çalışmamız şu an fareler üzerinde devam ediyor, maksimum gelişim insan gebeliğinin yaklaşık 3. haftasına karşılık geliyor. Doğal ve normal bir gebelikte bu dönem, embriyoların çoktan ana rahmine yerleştiği ve doku ya da organ gelişimlerinin başladığı dönem. Bundan sonrasında kalp-damar ve sinir sistemi gibi karmaşık yapılar gelişmeye başlar ve embriyo anne kaynaklarına bağımlı hale gelir. Şu an yapay embriyonun gelişmesine izin veren mevcut koşullar, ilerleyen gebelik dönemleri için elverişli değil. Bu nedenle de ‘yapay fetüs’ kavramına kapıları kapatıyor. İleride ki bu çok çok uzun yılları kapsayabilir, anne kaynaklarını da karşılayabilecek yapay sistemler geliştirilebilir ise, yapay embriyoların da gelişim potansiyellerinde bir artış olabileceğini düşünmek yanlış olmaz. Ancak, şu an için, yapay bir embriyodan sağlıklı bir cenin gelişebileceğini söylemek çok zor. Bu nedenle kısırlığa çözüm olmak yapay embriyodan bebek oluşumu olarak algılanmamalı. Bizim çalışmamızın ve dünyada bu alanda yapılan diğer çalışmaların esas amacı şimdiye kadar saklı kalmış insan gelişiminin temellerini anlamaya yönelik. Tüm bu çalışmalar, pek çok dogmatik bilgiyi değiştirebilir ve böylece kısırlık tedavisinde bir dönüm noktası olabilir. Haber: Fatıma Esra Öz