Kök hücreler ile kalp kasını onarabilir miyiz?

Kalp, insan vücudundaki en az yenilenebilir organlardan biridir. Bu nedenle dünya çapındaki en büyük ölüm sebebidir. Ya hasarlı kalp kaslarının onarılmasına yardımcı olabilseydik? Doktor ve bilim insanı Chuck Murry, kök hücreleri ilaç olarak kullanılabileceğimize atılan heyecan verici bir adım olan, kök hücre ile kalp kası üretilmesi konusunda çığır açan araştırmasını paylaşıyor.

Size, Donna adında bir
hastadan bahsetmek istiyorum.

Bu fotoğrafta, Donna
yetmişli yaşların ortasındaydı.

Dinç, sağılıklı bir kadın,

kocaman bir ailenin reisiydi.

Fakat aile geçmişinde bir takım
kalp hastalıkları vardı.

Bir gün aniden bir göğüs ağrısı hissetti.

Maalesef Donna bir hekime görünmek yerine,

ağrısı geçene kadar 12 saat boyunca
yatağında istirahat etti.

Sonra hekime gittiğinde EKG'si çekildi,

sonucu da kalp krizi
geçirdiğini göstermişti.

Ya da tıp dili ile
''miyokard infarktüsü''.

Bu kalp krizinden sonra
Donna için her şey çok değişti.

Enerjisi gittikçe azalıyordu,

daha önce severek yaptığı fiziksel
aktiviteleri yapamaz hale geldi.

Torunlarına yetişemez oldu.

Hatta zarfları almak için
avlunun öbür ucundaki

posta kutusuna gitmek bile
çok zor bir eylemdi onun için.

Bir gün kız torunu köpeğini
gezdirmek için onun yanına gitti

ve büyükannesini koltuğunda ölü buldu.

Doktorlar, kalp krizi sonucu olarak

kalp ritim bozukluğu olduğunu söylediler.

Ama size söylemem gereken son şey
Donna'nın sıradan bir hasta olmadığı.

Donna benim annemdi.

Bizimki gibi hikayeler
maalesef çok yaygın.

Kalp hastalıkları dünyanın
en ölümcül hastalıklardan.

ABD'de hastaların hastaneye yatırılmasının
en yaygın sebeplerden biri.

Ayrıca bu bizim
ana sağılık giderlerimizden biridir.

Ülkemizde her sene 100 milyar dolardan

fazla para kalp rahatsızlıklarının
tedavisine harcanıyor.

Bilginiz olsun diye söylüyorum;

bu, Washington eyaletinin
yıllık bütçesinin iki katından fazla.

Bu hastalığı bu kadar
ölümcül yapan şey nedir peki?

Sorun, kalbin vücudumuzun en az
yenilenebilir organlarından birisi olması.

Kalp krizi, kalp duvarına kan
taşıyan koroner arteri içinde

bir kan pıhtısı oluşumdan ötürü olur.

Bu, kan akışını durdurur
ve metabolizması aktif olan kalp kası

ona giden kan akışının
durmasının ardından

sadece birkaç saat içinde ölüverir.

Kalp yeni kaslar oluşturamadığına göre,

kendini skarlar oluşturarak iyileştirir.

Bu da hastayı sağlıklı
kas dokusu yetersizliği ile bırakır.

Çoğu insanda hastalık,
kalbin artık vücüdun kan akımı talebine

ayak uyduramadığı noktaya kadar ilerler.

Arz ve talep arasındaki dengesizlik,
kalp krizi sorununun merkezidir.

Bu konu ile ilgili insanlarla konuştuğumda

genelikle omuz silkip
öyle ya da böyle öleceğiz bir gün diye

karşılık veriyorlar bana.

(Laughter)

Bu bana başka bir şey de gösteriyor,

o da, bunu mevcut durum olarak
kabul etmek zorunda oluşumuz.

Acaba buna mecbur muyuz?

Bence daha iyi bir yol var.

Bu yol, kök hücrelerin
ilaç olarak kullanılmasını içeriyor.

Peki kök hücreler tam olarak nedir?

Bir mikroskop yardımı ile bakıldığında
sıradan bir şey gibi görünür.

Bunlar sadece küçük yuvarlak hücreler.

İki tane dikkat çekici
özelliğe sahip olan hücrelerdir.

Birincisi, deliler gibi bölünebilmeleri.

Böylece, tek bir hücreyi alıp

bir ay içinde bunları milyarlarca
hücreye kadar büyütebilirim.

İkincisi, farklılaşıp
özelleşebilir olmaları.

Böylece, bu basit küçük
yuvarlak hücreler cilde, beyne,

ya da bir böbreğe dönüşebilirler.

Şu an vücudumuzun bazı dokuları
kök hücreler ile dopdolular.

Mesela, kemik iliğimiz

her gün milyarlarca
yeni kan hücreleri üretir.

Diğer dokularımız, kalp gibi,
oldukça sabitler.

Bildiğimiz kadarıyla kalbimiz tamamen

kök hücrelerinin eksikliğini çeker.

Böylelikle, kalp için kök hücreleri
dışarıdan getirmemiz gerekecek.

Bunun için kök hücrelerin
en güçlüsüne başvurmamız gerek.

Pluripotent kök hücreler tipine.

Insan vücudunu oluşturan

yaklaşık 240 kök hücre tiplerinin
herhangi birine dönüşebilir oldukları için

Pluripotent kök hücre adına sahipler.

Yani benim fikrim şu:

İnsani pluripotent kök hücrelerini alıp,

büyük sayıda üretip

onları kalp kası
hücrelere farklılaştırmak

sonra onları kaptan alıp

kalp krizi yaşamış hastaların
kalplerine aktarmak.

Bence bu, kalp dukusunu yeni
kas dokusu ile zenginleştirebilir.

Böylelikle kalbin kasılabilir
fonksiyonu geri kazanılabilir.

(Alkış)

Siz çok fazla alkışlamadan söyleyeyim,

bu benim 20 yıl önceki fikrimdi.

(Gülüşmeler)

Çok gençtim, bu fikirle doluydum

ve düşündüm ki

5 yılı laboratuvarda geçirir
konuyu çözer

ve klinik deneyimlerine geçeriz.

Şimdi size gerçekte
sürecin nasıl geçtiğini anlatayım.

(Gülüşmeler)

Pluripotent kök hücrelerinin kalp kasına
dönüştürülmesi macerası ile başladık.

İlk deneylerimiz işe yaramış gibiydi.

Petri kapımızda atan ufak
kalp kası kümeleri elde ettik.

Bu harikaydı çünkü aslında
genel olarak

hayata geçirebileceğimiz
bir şey gibi göründü.

Fakat hücre saymaya geçtiğimizde

1.000 tane kök hücremizin
sadece birinin gerçekten

kalp kasına dönüştüğünü gördük.

Gerisi beyin, deri, kıkırdak
ve bağırsak karışımıydı.

Her şeye dönüşebilecek olan hücreyi

sadece kalp kasına dönüşsün
diye nasıl kandırabilirsiniz ki?

Bunun için embriyoloji
dünyasına başvurduk.

Neredeyse bir asırdır
embriyoloji uzmanları

kalp gelişiminin sırlarını
çözmek için kafa yoruyorlar.

Onlar da aslında bize
tek bir döllenmiş yumurtadan

insani kardiyovasküler
sistemine kadar gidecek

bütün yolu gösteren bir nevi
Google Haritası sunmuşlardı.

Utanmadan bütün bu bilgileri benimseyip

insani kardiyovasküler gelişimini
bir kabın içinde sağlamayı denedik.

Bu süreç 5 yılımızı almasına rağmen

şimdi kök hücrelerimizin yüzde 90’ını
kalp kasına dönüştürebiliriz.

Bu 900 misli bir gelişme demek.

Bu bayağı heyecan verici.

Bu slaytta bizim mevcut
hücresel ürünlerimizi görebilirsiniz.

Kalp kasımızı küçük 3 boyutlu
kümeler olarak üretiyoruz.

İsimleri kardiyak organoitler.

Her biri 500’den 1000’e kadar
kalp kaslarına sahip.

Yakından bakıldığında
bu ufak organoitlerin

seğirmelerini görmek de mümkün.

Her biri bağımsız olarak atar.

Yalnız gizli bir numarası daha var.

Pacific Northwest bölgesinde yaşayan
bir denizanasının genini aldık.

Genom eklenmesi isimli tekniği kullanarak

genleri kök hücrelerle birleştirdik.

Bu, kalp kası hücrelerimiz her attığında
yeşil renk ile parlamalarını sağladı.

Artık hayvanlarla deney yapmaya hazırdık.

Deneysel kalp krizi yaşattığımız
farelerin kalplerine

kalp kası hücrelerimizi aktardık.

Bir ay sonra neler
ürettiğimizi görmek üzere

endişe ile mikroskopa baktım.

Peki, ne görebildim?

Hiçbir şey.

Hepsi ölüydü.

Fakat çalışmalarımıza devam ettik

ve ‘’pro-survival cocktail’’ olarak
isimlendirdiğimiz

biyokimyasal kokteyli ürettik.

Hücrelerimizin stresli bir nakil sürecinde

hayatta kalabilmelerı için yeterliydi.

Artık mikroskop ile incelediğimde

farenin hasarlı kalp dokularına

bu ışıl ışıl yeni insani kalp kasının
bağlandığını görebiliyordum.

Bayağı heyecan verici olmaya başladı.

Bir sonraki sorumuz şuydu:

Yeni kaslar kalbin geri kalan dokularıyla
uyum sağlayabilecek mi?

Soruya cevap bulmak üzere

denizanası genine sahip olan
hücrelere döndük.

Aslında bu hücreleri
uzay sondası niyetinde kullandık.

Yabancı bir ortama gönderip oradan

biyolojik aktiviteleri ile ilgili
rapor alabilelim diye.

Şurada gördüğünüz hasar görmüş,

3 defa insani kalp kası aktarılmış

bir denek kalbinin yaklaştırılmış
siyah beyaz bir resmi.

Bu şekilde bir nevi
çapraz beyaz çizgileri görebiliyorsunuz.

Her biri bir iğne izi olup
birkaç milyon insani

kalp kası hücrelerine sahip.

Videoyu başlattığımda
mikroskop ile baktığımızda

ne gördüğümüzü görebilirsiniz.

Hücrelerimiz ışıldıyor.

Hasarlı kalp dokuları ile uyum
içinde canlanıp ışıldıyorlar.

Bu ne anlama geliyor?

Bu, hücrelerimizin canlı,
sağlıklı oldukları,

faaliyet gösterebiliyor ve birbirleriyle
bağlantı kurabiliyor

oldukları anlamına geliyor.

Böylece uyum içinde
hareket edebiliyorlar.

Daha fazlası da var.

Aşağıda görebiliyor olduğunuz kalp atışı

denek hayvanının EKG’si.

Işıldamayı aşağıdaki kalp atışı
ile aynı hizaya getirirsek

birebir eşleşiyor olduklarını görebiliriz.

Başka bir ifade ile denek hayvanın

kendi doğal uyarıcılarının sözü geçiyor.

İnsani kalp hücreleri de
tıpki iyi askerlermiş gibi

emre itaat ediyorlar.

(Alkış)

Şimdiki çalışmalarımız,

insan bir hastanın sanırım en
iyi öngörücüsü olabilecek olan

makak maymunlara vardı.

Gelecek slayt size
deneyim amaçlı kalp krizi yaşatılmış,

serum enjekte edilmiş
bir makak kalbinin

mikroskop altındaki
görüntüsünü gösteriyor.

Hastalığın doğal süreçlerini gösterecek

özünde bir plasebo tedavisine
benzeyen bir şey.

Makak kalp kası kırmızı renk,

kalp krızı sonucu hasarlı dokular ise
mavi olarak gösterilmiş.

Resme baktığınızda
kalp dokusunun bir kısmında

yoğun olarak
kas eksikliğini görebilirsiniz.

Bu kalp için ıslah olma sürecinin
çok zor olacağı ortada.

Bu tersine kök hücre
aktarılmış kalplerden biri.

Burada da aynı şekilde maymunun kalbi
kırmızı olarak gösterildi

fakat mavi olan hasarlı yerler
nedense görünmez oldular.

Kalbi, insani kalp kası ile

zenginleştirebildiğimiz için

şu an bu sağlam dolgun
dokuyu görebilirsiniz.

Kısaca bir özetleyelim.

Size, kök hücreleri alıp
kalp kasına farklılaştırabiliyor

olduğumuzu gösterdim.

Ekildikten sonra onları
nasıl hayatta tutabileceğimizi öğrendik.

Kalbin geri kalanı ile uyum içinde
hareket ettiklerini gösterdik.

İnsan vücudunun verebileceği tepkileri
gösterebilecek insana yapısal olarak

en benzeri denek hayvanı ile
işimizi ilerlettik.

Artık yolumuzdaki bütün engelleri
kaldırmış olduğumuzu

düşünüyorsunuz, değil mi?

Henüz durumun öyle olmadığı ortaya çıktı.

Maymunlarla olan çalışmalarımız
insani kalp kası hücrelerinin

elektrik dengesizliği sürecini
ortaya çıkardığını gösterdi.

Onlar, ekildikten sonra
birkaç haftalığına

"ventricular arrhythmias" yani
düzensiz kalp atışlarına neden oldular.

Bayağı beklenmedikti çünkü daha
küçük hayvanlarda uygularken

gözlemlemediğimiz bir şeydi bu.

Konuyu derinlemesine inceledik.

Hücresel grafiklerimizin
yeterince olgunlaşmamış

olmalarından kaynaklandığı ortaya çıktı.

Olgunlaşmamış kalp hücrelerinin
hepsi uyarıcı niteliğinde davranır.

Peki tam olarak ne oluyor?
Hücreleri kalbe ektiğimizde

kalbin doğal uyarıcılarıyla
kimin sözü geçecek diye

rekabete girmiş oluyorlar.

Bu, bir ordu ergeni derli toplu
evinize sokmanıza benzer.

Kurallarınıza, her şeyi nasıl idare
ettiğinize uymak istemezler.

Herkesi idare ve koordine
etmek zaman alır.

Hücrelerimizin, sorunlu
ergenlik döneminden

hala kaptayken geçmelerini sağlamak,
ardından onları daha olgun olacakları

ve emirlere itaat etmeye
hazır olacakları

bir ergenlik sonrası fazındayken
nakletmek şu anki planımız.

Hatta bu arada çarpıntılara karşı
ilaç tedavisinin de

oldukça etkili olduğunu öğrendik.

Bütün bu çalışmalara
kalkışmamıza sebep olan

asıl sorumuz hala ortada:

Hasarlı kalp gerçekten
tamir edilebilir mi?

Sol Ventrikül Ejeksiyon Fraksiyonu
isimli kavrama döndük.

Ejeksiyon Fraksiyonu,

her kalp atışında ondan
pomplanan kanın miktarıdır.

Sağlıklı makakların tıpkı
sağılıklı insanlarda olduğu gibi

ejeksiyon fraksiyonu
yaklaşık yüzde 65 oranındadır.

Kalp krizi sonucu ejeksiyon fraksiyonu
yaklaşık yüzde 40 oranına kadar düşer.

Dolayısıyla bu hayvanların kalp
yetmezliğine maruz kalma riski büyüktür.

Plasebo enjeksiyonu ile
tedavi gören hayvanların

bir ay sonraki kontrollerinde

ejeksiyon fraksiyonunun
değişmediğini gördük ki

kalp kendiliğinden iyileşmez.

Fakat insani kalp kası
hücreleri aktarılan

her hayvanın kalbinin etkinliğinde

önemli ilerlemeler görüldü.

Ortalama olarak 8 puan kazandırıldı,
40’tan 48’e çıktı.

Bu 8 puanın şu anki tıp dünyasında

mevcut olan bütün kalp krizi

tedavi yöntemlerinden
iyi olduğunu size söyleyebilirim.

Hatta onların toplamından bile iyi.

Bu 8 puanı klinik olarak
gerçekleştirebilseydik

çok büyük iş başarmış olurduk.

Bu da insan sağlığına
büyük katkı sağlardı.

Her şey daha da heyecanlı hale geliyor.

Nakilden sonra sadece 4 haftalık
bir süreçten bahsettim.

Çalışmalarımızı 3 ay daha uzatırsak

22 puanlık bir ilerleme görürüz.

(Alkış)

Bu kalplerin etkinlikleri o kadar iyi ki

daha önce kalp krizi
yaşadıklarını bilmeseydik

kalp faaliyet araştırmalarımızdan
bunu anlamamız mümkün bile olmayacaktı.

İlerideki planımız birinci aşamaya geçmek:

Burada, Washington Üniversitesinde
2020 yılında

– sadece 2 kısa yıl sonra -
ilk insan deneylerimizi başlatmak.

Çalışmalarımızın güvenilir
ve etkili olduğunu varsayarak,

ki ben böyle olduğunu düşünüyorum,

planım çalışmaları ilerletip
bu hücreleri, kalp krizi olan hastaları

tedavi etmek üzere
dünya çapında nakletmek.

Dünya çapında hastalığın
oranını bildiğimden

senede milyonlarca hastayı
bununla tedavi edebileceğimizi

kolaylıkla hayal edebiliyordum.

Annem gibi bir hastanın,
sadece rahatsızlığın belirtileri

idare edebilecek olan değil
hastalığın kök nedenlerinin

üstesinden gelebilecek olan
belki bir on yıllık süre sonrası olacağı,

asıl tedavi görebileceği zamanı
tahayyül edebiliyorum.

Bunlar hepsi, kök hücrelerin,
bize insan vücudunu

onun kendi bileşenleri ile

tamir etme imkanı sunması sayesinde.

Çok uzak olmayan geleceğimizde

insanları tamir etme gerçeği
bilim kurgu romanlarından

genel tıbbi uygulamaya dönüşecek.

Bu gerçekleştiğinde

aşıların ve antibiyotiklerin
gelişimine rakip olabilecek

dönüşümsel bir etkiye sahip olacak.

İlginiz için teşekkür ederim.

(Alkış)