Kök hücreler vücudumuzda bütün doku ve organları oluşturan ana hücrelerdir. Henüz farklılaşmamış olan bu hücreler sınırsız bölünebilme ve kendini yenileme, farklı organ ve dokulara dönüşebilme yeteneğine sahiptir. Vücudumuzdaki kemik, kas, kıkırdak, karaciğer, sinir ve cilt hücreleri gibi hücrelerin hedefleri bellidir ve bu hücreler bölündükleri zaman kendileri gibi hücreler oluştururlar. Oysa kök hücrelerin bu hücrelerden farklı olarak belirlenmiş bir fonksiyonları yoktur. Bu yüzden aldıkları sinyale göre farklı hücre tiplerine dönüşebilirler. Farklılaşma özelliklerine göre totipotent, pluripotent ve multipotent olarak, elde edildikleri yerlere göre de embriyonik kök hücre, somatik veya erişkin kök hücresi ve fetüs kök hücresi (germinal kök hücre) olarak ayrılırlar.
Erkeğin spermi ile kadının yumurtası birleştiğinde yani döllenme meydana geldiğinde oluşan hücre (zigot) tek başına tüm organizmayı meydana getirebilecek genetik bilgiye ve güce sahiptir. Bu hücrelere her şeyi yapabilen anlamına gelen totipotent hücre denir.
Döllenmeden sonraki ilk 4 gün içinde oluşan hücrelerin her biri totipotent hücredir ve her bir hücre ayrı bir organizmayı oluşturabilecek güce sahiptir. Döllenmeden sonraki 5. günden itibaren meydana gelen hücreler blastosist denilen küresel bir şekil alır. Bu kürenin içindeki hücreler vücuttaki tüm hücrelere dönüşebilecek potansiyele sahip olmalarına rağmen, artık tek başlarına tüm organizmayı oluşturacak güce sahip değillerdir. İşte bu tür hücrelere pluripotent denir. Pluripotent hücreler, gerekli ortam hazırlandığında bilinen 200 hücre türüne dönüşebilecek güce sahiptirler. Biraz daha özelleşmiş olan kök hücrelere çok yetili anlamına gelen multipotent hücre denir.
Embiryonun germinal tabakasından oluşan kök hücreler farklılaşarak belli organları oluşturabilirler. Erişkin kök hücreler ise farklılaşmış dokularda bulunan ancak farklılaşmamış hücrelerdir ve her yaştaki insanda bulunurlar. İhtiyaç duyulduğunda bulundukları dokudaki değişik hücre tiplerine dönüşürler. Erişkin kök hücreler, organizma yaşadığı sürece kendi kopyalarını üreterek çoğalırlar. Bu hücreler bulundukları dokularda eskiyen, hastalanan veya ölen hücrelerin yerine yenilerini üreten yedek parça kaynakları olarak görev yaparlar.
Kemik iliğinde yer alan hematopoetik kök hücre (HKH)’ler multipotent özellikte olup uygun koşullar ve uyaranlar altında periferik kanda yer alan hücreleri oluştururlar. HKH’lerin bir kısmı öncelikle hücre çoğalmasında rolü olan progenitör ( tek tip hücre oluşturabilen kök hücreler ) hücre tipine dönerler. Daha sonra kanın gereksinimine göre hızla bölünerek hemostazı ( pıhtılaşma ) sağlarlar. Diğer bir grup kök hücre ise daha yavaş bölünme özelliğine sahiptir ( sessiz stem cell-sessiz kök hücre ). Bu hücreler daha sonra kullanılmak üzere rezerv olarak tutulurlar ve hemen hepsi hücre döngüsünün G0 fazındadır ve DNA replikasyon mekanizmasını tamamen kapatırlar. Bu hücreler mutasyona karşı en iyi korunan hücrelerdir ama en yüksek düzeyde kendini yenileme potansiyeline de sahiptirler. Bu hücreler gereksinim durumunda hızlı çoğalma evresine girerler.
Kök hücreler kemik iliğinde uygun bir yuva içinde (niş) bulunurlar. HKH ve spesifik mikroçevre arasındaki etkileşim, hücre yenilenmesi ve farklılaşması mekanizmalarında anahtar role sahiptir. Niş içinde yerleşmiş olan kök hücreler çoğalma sinyali almadığı sürece sessiz formdadır. Periferik kanda hücrelerin eksilmesi sessiz konumdaki hücrelere uyarı olarak gelir. Bu uyarılar ile çoğalma sinyali alan HKH öncelikle kendi kendini yeniler (self renewal); bir kısım hücre de gereksinim duyulan hücre tipine farklılaşır. Kök hücrenin kendi benzerini oluşturması kemik iliğinde devamlı bir kök hücre depolanması sağlar. Bütün kök hücreler kendi kendini yenileme ve farklılaşma arasındaki dengeyi korumakla yükümlüdür. HKH’lerin kemik iliğinde bölünmeden sessiz konumda kalması için bazı uyaranlar ve metabolik olaylar gereklidir. Wnt/beta-Catenin, Notch-1, BMI-1, Shh, HOX genleri gibi sinyal ileti yolları normal hematopoetik kök hücrelerin kendi kendisini yenileme mekanizmalarinda da rol oynamaktadır. Hox genlerinin yüksek oranda proteine kodlanması ile HKH sayısı artar. Wnt, Notch ve Hedgehog yolaklarının aktive olması ile HKH çoğalmaya başlar. Wnt sinyal ileti sistemi reseptörlerinin bağlanması ile aktif hale gelir, kateninin yıkılım kompleksinden ayrılmasını sağlar, nükleusa geçer ve burada Cyclin D1 ve C-MYC gibi genlerin tarnskipsiyonunu düzenleyerek kök hücrelerin kendi-kendini yenilemesini ve farklılaşmasını sağlar. Normalde kök hücrelerinin kendi-kendilerini yenilemesini düzenleyen sinyal ileti sistemlerinde bir aksilik olursa tümör gelişir, progenitör bölgeyi kaplar ve iyileşmeyi takiben tekrar nişlerine geri döner ve uyku dönemine geçerler.
Kök hücre sessizliği, kendini yenileme ve hücrenin kaderi ile ilgili adezyon molekülleri ve farklı tip sinyallerin çoğu bilinmektedir. HKH sessizliği, yenilenme ve farklılığı intrensek ve ekstrensek mekanizmalarla düzenlenir. İntrensek mekanizmalar niş bağımsızdır ve HKH’nin genetik/epigenetik durumunu etkiler, kromatin remodelleri (transkripsiyon faktörleri) ile kontrol edilir. Ekstrensek mekanizmalar ise kök hücredeki değişiklikleri kapsar ve niş tarafından kontrol edilir.
HKH için osteoblastik ve vasküler olmak üzere iki farklı niş vardır. Normal ve lösemik kök hücre (LKH) ya osteoblastik ya da vasküler nişte bulunur. Osteoblastik niş (trabeküler kemik kavitesi) HKH’nin uyku döneminin devamı için esastır. Bu durum onları enfeksiyon, iyonize radyasyon, mutasyon ve kemoterapötik ilaçların sitotoksisitesinden korumaktadır. Vasküler niş ise proliferasyon, farklılaşma ve HKH’nin göçünden sorumludur.
Erişkin kök hücre olarak adlandırılan hücreler erişkinde kemik iliği, periferik kan, kalp, böbrek, beyin, deri, göz, sindirim sistemi, karaciğer, pankreas, akciğer, meme, over, testis, prostat ve dişte tesbit edilmiştir. Erişkin kök hücrelerinin embiryolojik hücrelere göre daha kısıtlı farklılaşma potansiyeleri vardır ve daha sınırlı sayıda progenitör hücre oluşturabilirler. Bazı fizyolojik ve patalojik durumlarda diğer uzak dokulara yayılabilirler. Hematolojik kök hücrelerinin en önemli belirteci CD 34 tür ( Flow sitometride monoklonal antikorla boyanarak tesbit edilebilir ). Hematopoetik organlardan elde edilen hücrelerin hematopeotetik hücrelerden farklı olarak kemik, kıkırdak, nöral hücreler, epitel hücreleri, hepatositler gibi hücreleri oluşturma potansiyeleri vardır.Bizde kliniğimizde kök hücrelerin bu özelliklerinden faydalanarak kemik, kas iskelet sistemi hastalıklarında kök hücre tedavileri uygulamaktayız.
Otolog kök hücre tedavilerinin başlıca kullanım alanları:
Kök hücre hazırlanması özel ekipman ve eğitim gerektiren bir işlemdir. Hastadan damar yolu ile yaklaşık 50-80 cc kadar kan bu iş için özel olarak hazırlanmış pıhtılaşma önleyici ilaç ihtiva eden tüplere alınır. Alınan kan tüpleri özel işlemlerden geçirilir. Bu işlem yaklaşık 30/60 dakika sürer. İşlem tamamlandıktan sonra hazırlanan CGF/CD 34 ( stem cell ) solusyonu uygulanmak istenen bölgeye ve ayrıca bir miktarda damar yoluyla hastaya uygulanır.