Doku yenilenmesi

Türler, doğada hayatta kalmak için birçok mekanizmayı kullanır. Bunlardan biri, dokularını yenileyebilme özelliğidir (rejenerasyon). Çeşitli etkenler canlılarda hasar yaratır: vahşi doğa vücutta, UV ışınları ciltte, kimyasal maddeler iç organlarda. Bazı canlı türlerinde dokular aslına uygun olarak yenilenir: kertenkelenin tehlike anında kuyruğunu bırakması ve yeni bir kuyruk geliştirmesi, zebra balığının neredeyse her organını yenileyebilmesi gibi. Bazı canlılarda ise yenilenme kısıtlıdır: memelilerde kanın yenilenmesi ancak kolun, kalbin, sinir sisteminin yenilenmemesi buna örnektir. Memeliler, organları yenilemekten çok lokal yaraları çevreden izole etmeye çalışır. Evrimsel olarak, yaranın büyümesinin frenlenmesi doku yenilemesinden daha fazla seçilmiştir.

Etkileyici özellikleri yüzünden rejenerasyona tarihin ilk aşamalarından itibaren kutsal anlamlar yüklenmiştir. Eski Yunan mitlerinde, Herkül ile savaşan yedi başlı Hydra’nın başı kesildikten sonra yerine geldiği anlatılır. Antik Hindistan’da, Kaliya’nın hikayesi de buna benzerdir. Başı kesildiğinde yenisini yapan knidli su canlısına, bilimsel sınıflandırmanın öncüsü Carl Linneaus, hydra adını vermiştir (1758). Yine Antik Yunan mitolojisinde, Prometheus’un karaciğeri bağlandığı kaya üzerinde kartal tarafından yenir ancak her sabah yenilenir. Tityus için de benzer bir anlatı vardır. Mezopotamya tanrısı Ashur, heykellerinde kozalak tutar çünkü kozalakların ağaca dönüşmesi mucizeyi temsil eder. Rönesans döneminde Avrupa’da, bu mitler bilimsel araştırmaları etkilemiştir. Başka çalışmalarıyla bildiğimiz birçok kişi, yaşamlarının bir döneminde dokuların nasıl yenilenebileceği ile ilgilenmiştir. Örneğin, termometre ile bildiğimiz Réaumur, balıklarda yüzgeç yenilenmesi (1712), evrim kuramını geliştiren Darwin tatlı su kurtlarının vücutlarını yenilemesi (1859), kromozomların kalıtımdaki rolünü bulan Nobel ödüllü Morgan rejenerasyon mekanizmaları üzerine çalışmıştır.

20. yüzyılda rejenerasyon çalışmaları, neden bazı canlıların dokularını yenileyebildiği ve bunu hangi mekanizmalar ile yapabildiklerini araştırmaya odaklanmıştır. Doku rejenerasyonu alanındaki temel sorulardan bazıları şunlardır: yeni dokuları yapan hücreler nelerdir? Bu hücreler doku yenilenmesi gerekliliğini nasıl anlamaktadırlar? Bu hücreler hangi dokuları yapacaklarını nasıl biliyorlar? Rejenerasyonu insan dokularında da başlatabilir miyiz? Bu sorular oldukça kapsamlı ve sıkça çalışılan konular olmakla beraber, dokuya özel yedek hücreler olan özelleşmiş “kök hücre”ler, doku yenilenmesinin merkezinde yer alır. Örneğin, zebra balığında sinir kök hücreleri, hasardan sonra etkinleşip yeni sinirler yapabilmekte, sürüngenlerde kas kök hücreleri kaslar öldükten sonra çoğalabilmektedir. Dolayısıyla, modern tıp, kök hücrelere oldukça ilgi duyar ve onları anlamak için çaba sarfeder. Ernst Haeckel, sifonofor embriyolarında, bazı hücrelerin tüm canlıyı oluşturabildiğini (1869); Colucci (1891) ve Wolff (1895) bu hücrelerin kendilerini yeniden programlayarak yeni dokular oluşturabilme özelliğini kazandıklarını; Ethel Browne (1909) hidranın belli hücrelerinin başka bir hidraya aktarılmasıyla ikinci bir kafa oluşabildiğini; Hilde Mangold (1924), Browne’un bulgularının amfibilerde de geçerli olduğunu göstermiştir. Browne ve Mangold’un çalışmalarına dayanarak Hans Spemann (1928), tüm canlıların gelişiminde belli “düzenleyici kök hücrelerin” olduğunu, John Gurdon (1958) ise kök hücrenin çekirdeğinin başka hücreleri kök hücreye dönüştürebildiğini bulmuştur. Spemann (1935) ve Gurdon (2012) bu “klonlama” çalışmaları ile Nobel ödülü almışlardır.

Kök hücrelerin çeşitli dokulardaki varlığı ve moleküler mekanizmalarına dair binlerce çalışma bulunur. Shinya Yamanaka, özelleşmiş bağ doku hücresinden kök hücre yapmayı başarmış (2006), bu tekniğin yıllar içinde geliştirilmesi ile artık insan vücudundaki herhangi bir hücreden istenilen kök hücrenin yapılması mümkün hale gelmiştir. Bu, hastanın kendisinden alınan hücrelerden yeni dokular yapıp hastaya nakletmeyi mümkün kılmıştır.
Kök hücreler, yüz yılı aşkın bir zaman içinde biyolojinin ve tıbbın önemli konularından biri haline gelmiştir. Hızlı çoğalan kök hücreler, kanserin ilk aşamasına da benzer ve kanser çalışmalarında da kullanılır. Örneğin hızla çoğalan bir kanser dokusunu tümör oluşturmadan önce belli hücre tiplerine dönüştürmek ve kanseri önlemek mümkün müdür? Ya da insanlar, evrimsel olarak doku yenilenmesi kapasitelerini kansere yol açabilme potansiyeli olduğu için mi kaybetmişlerdir (evrimsel negatif seçilim)? Hangi mekanizmaları kullanarak dokuları etkili şekilde yenileyebiliriz? Doku yenilenmesi özelliğine sahip model organizmalar (zebra balığı) bize çıkış yolunu gösterebilir mi? Bu soruların yanıtı için yüz yıl beklemeye gerek kalmayacağını söylemek yanlış olmaz. Baş döndüren teknolojik gelişimler bize yanıtı daha kısa bir zaman içinde gösterecek.