Hücre Kültüründe Üçüncü Boyut: Organoidler

Vücudumuzun en küçük yapıtaşı denildiğinde, hepimizin aklına gelen yanıt: Hücre! Peki, iki boyutlu klasik hücre kültüründen üçüncü bir boyuta geçişte neler var?

Burcu Karadal 31 Ocak 2018

Vücudumuzun en küçük yapıtaşı denildiğinde, hepimizin aklına gelen yanıt: Hücre! Peki, iki boyutlu klasik hücre kültüründen üçüncü bir boyuta geçişte neler var?

Bilim insanları hücrenin normal işleyişini, hastalıklarda yapısının nasıl değiştiğini, tedavide kullanılıp kullanılamayacağını çalışmalarıyla aydınlatmak istemişlerdir.

İlk uzun süreli insan hücre kültürü, 1975'de James Rheinwald ve Howard Green tarafından fibroblast ve keratinosit hücreleri ile yapıldı. O zamandan bu yana gelişen teknoloji, bilgi birikimi ve bilim insanlarının farklı açılarla bilinmeyene yaklaşmaları sayesinde inanılmaz bir ilerleme kaydedildi. Günümüzde hücre sadece yapıtaşı olmaktan çıktı ve tedavi hedefi haline geldi.

Hücre kültürü çalışmalarında yepyeni boyut: 3B kültür teknolojisi

İki boyutlu klasik hücre kültüründen üçüncü bir boyuta geçiş, fizyolojik koşullara bir adım daha yaklaşmamızı sağladı. 3 boyutlu kültür teknolojisinde embriyonik kök hücreler, indüklenmiş pluripotent kök hücreler, erişkin kök hücreleri aracılığıyla bağırsak, mide, akciğer, beyin, retina, böbrek gibi organların yapısal ve fonksiyonel özelliklerini yansıtan organoid yapıları elde edilmektedir.

Literatüre baktığımızda, organoid terimi ilk olarak 1946'da teratom ile aynı anlamda kullanılmıştır. 1965'li yıllarda ise biyologların bu terimi organotipik kültürler için kullandığını görüyoruz. 2009 yılından itibaren Hans Clever ve Toshiro Sato ile başlayan yeni yöntemle organoidler, 3 boyutlu kültürde kök hücrelerden büyüyen organ spesifik yapıları ifade etmektedir.

Peki 3 boyutlu yapı ne ile sağlanıyor?

Hücreler özel bir kanser hücre hattından elde edilen, hücrelerin içinde bulunduğu "ekstraselüler matriks"i taklit eden "matrigel" içerisinde büyütülmektedir. Daha basit ifade edecek olursak, jel bir baloncuk içerisinde hücreler her yöne büyüyebilme olanağı bulmaktadır. Bu özellik ise bağırsaklar gibi lümenli organlarda iki boyutlu kültürde elde edemediğimiz bir yapıyı elde etme ve hücreler arasındaki ilişkiyi anlayabilme şansını sunmaktadır.

Organoidleri nerelerde kullanıyoruz?

Enfeksiyon hastalıkları, kalıtsal hastalıklar, toksikoloji çalışmaları, kanser, bireyselleştirilmiş tıp, gen tedavisi gibi araştırma alanlarında organoidlerin kullanımı artmış durumdadır. İlgili organdaki tüm hücresel komponentleri içermesi hücre ilişkilerini anlamamızı kolaylaştırmaktadır.

Enfeksiyon hastalıklarında hücreler ile patojen arasındaki ilişki incelenebilmektedir. Kalıtsal hastalıklarda ve kanserde hastalardan alınan örneklerle gen mutasyonları araştırılabilmekte, normal hücrelerde CRISPR/CAS9 teknolojisi ile genetik değişiklik sağlanarak bu hastalıklar taklit edilebilmekte, ayrıca bu hastalıkların gelişimi ile ilgili ayrıntılı çalışma olanağı elde edilebilmektedir. Toksikoloji ve bireyselleştirilmiş tıpta ise ilaç direnci çalışmaları yapılabilmektedir.
Yeni ve sınırlamaları olan bir kültür sistemi olsa da organoid kültürleri umut vaat etmekte ve araştırmalara yeni bir boyut kazandırılmasını sağlamaktadır.