Allojenik ve otolog hematopoetik kök hücre nakilleri yaşamı tehdit eden hematolojik ve metabolik hastalıkların tedavisinde kullanılmaktadır. Allojenik kemik iliği naklinde karşılaşılan ana sıkıntı uygun seçimli HLA vericilerinin bulunmasının güç olması ve HLA uyumsuzluğu ile birlikte GvHD’in yaşanmasıdır. Kemik iliği gönüllü verici kayıtlarının dünya genelinde 9 milyona ulaşmasına rağmen kimi hastalara halen HLA uyumsuzluğu nedeni ile nakil gerçekleştirilememektedir. Yakın zamana kadar, doğum sonrasında kordon ve plasenta ile birlikte çöpe atılan kordon kanı, zengin hematopoietik ve non-hematopoietik kök hücre içeriği ile hematolojik rahatsızlıkların giderilmesinde ve rejeneratif tıp uygulamalarında alternatif kaynak olarak önem kazanmaktadır.

Tarihçe

Fetal hücrelerin özeliklerinin 1970’ler de anlaşılması ile birlikte hematopoetik etkinlikleri ve düşük immün reaktiflikleri nedeni ile fetal karaciğer hücreleri kök hücre nakillerinde kullanılması mümkün, heyecan verici bir kaynak haline geldi. Ancak fetal karaciğer hücrelerinin çeşitli hematolojik hastalıkları iyileştirmede kullanılması tekniği düşük başarı oranları ve allojenik kemik iliği naklindeki ilerlemeler nedeni ile terk edildi.

1980’lerde Çernobil felaketinin ardından, alternatif kök hücre kaynakları (fötal ve neonetal hücreleri) tartışması radyasyon kazalarının tedavisinde kullanmak üzere yeniden alevlendi. E.A. Bosy ve H.E. Broxymayer, doğum sırasında toplanan göbek kordon kanının tedavi için yeterli miktarda hematopoetik kök hücre/hematopoetik progenitör hücre barındırabileceği görüşünü ortaya koydular. Bu görüş, göbek kordon kanı kaynaklı hematopoietik progenitör hücrelerinin uzun dönemli kültüre etmenin mümkün olduğunun anlaşılması ile güç kazandı. Başlatılan bu hipotez çalışmaları zaman içerisinde uluslar arası işbirliğine dönüşerek başarılı bir engrafman ve hematolojik bir hastalığın iyileştirilmesi ile sonuçlanan ilk kordon kanı nakli şeklini aldı.

İlk olarak Dr. Dougles ve arkadaşları, kordon kanı içersindeki progenitör hücre sayısının başarılı engrafman için gerekli minimum sayıda olduğunu (eğer eritrosit uzaklaştırılması gerçekleştirilmedi ise) ve bir dondurulup çözündüğü zaman ise hücre kaybının yaşanmadığı tespit etti. Bu çalışmanın ardından,ilk kordon kanı nakli ise 6 Ekim 1988’de Gluckman ve arkadaşları tarafından Fankoni anemili bir hastada gerçekleştirildi. Nakil için gerekli kordon kanı HLA bakımından uyumlu kardeşten sağlandı. Hastada GvHD gelişmedi ve uzun dönemli hematolojik ve immünolojik yapılanma sağlandı.

Bu ilk başarılı klinik deneyimden sonra HLA uyumlu ve HLA mismatched kordon kanı nakilleri gerçekleştirilerek, kordon kanı naklinin myeloablatif uygulamadan sonra mümkün olabildiği gösterildi.

İlk göbek kordon kanı naklinden beri dünya genelinde binlerce vakada kordon kanı nakil gerçekleştirildi. Günümüzde malign ve malign olmayan pek çok hematolojik rahatsızlığın giderilmesinde otolog, akraba ve akraba dışı kordon kanlarından yararlanılmaktadır.

Göbek Kordon Kanı Bankacılığı

Kordon kanı bankaları, otolog, akraba ve akraba dışı nakiller için kordon kanı kaynaklı hematopoetik kök hücre teminini amaçlayan kurumlardır ve günümüzde dünya genelinde 100’den fazla merkezde 250.000 fazla örnek saklanmaktadır.

Kordon kanı bankacılığına yönelik ilk çalışmalar Dr. Hal Broxmeyer tarafından Indiana University School of Medicine’da başlatıldı. Dr. Broxmeyer tarafından saklamaya alınan ilk 10 kordon kanı örneğinden 7 tanesinin başarılı biçimde allojenik nakilde kullanılması, allojenik amaçlı kordon kanı bankalarının kurulumuna yol açmıştır. İlk olarak 1993’te kurulan allojenik amaçlı kordon kanı bankaları New York Blood Center (New York, ABD), Milan Cord Blood Bank (Milan, İtalya), ve Bone Marrow Donor Center (Dusseldorf, Germany)’dır. Allojenik amaçlı kamu kordon kanı bankacılığı modeli, hematopoetik kök hücrelerinin gelecekte otolog ve akraba amaçlı kullanımı üzerine saklandığı aile kordon kanı bankalarının oluşumunu tetiklemiştir.

Ülkemizde Göbek Kordon Kanı Bankacılığı

5 Temmuz 2005 tarihli Sağlık Bakanlığı Kordon Kanı Bankacılığı Yönetmeliği, kordon kanı bankalarının açılması, faaliyetleri ve denetlenmesi ile ilgili usul ve esasları içermektedir.

Yönetmelik ile birlikte kordon kanı bankacılığında ulusal stratejileri ve standartları belirlemek, uluslararası gelişmeler ışığında Türkiye’de kordon kanı bankacılığının geliştirilmesi için Ulusal Kordon Kanı Koordinasyon Kurulu oluşturulmuştur.

Bunun yanı sıra kordon kanı bankalarının taşıması gereken fiziki ve teknolojik gereklilikler belirtilmiştir. Buna göre ülkemizde faaliyet gösteren kordon kanı bankaları, Eudralex cilt 4, Ek 1’de tanımlanan “Good Manufacturing Practices-GMP” koşullarında hücre işleme birimleri ve uygun saklama koşulları içermelidir.

Kordon Kanı Bankacılığı Yönetmeliği ile birlikte ülkemizde, hibrid kordon kanı bankacılığı özendirilmektedir. Hibrid kordon kanı bankacılığı, aile ve kamu yararı için kordon kanı bankacılığını birlikte gerçekleştirmektir.

Kordon Kanı Bankacılığı Yönetmeliği ile birlikte asılsız, aileleri endişeye sürükleyen açıklama ve reklamlara, toplanan kordon kanlarının saklama amacı ile yurt dışına çıkarılmasına karşı caydırıcı hükümler getirilip denetim koşulları saptanmıştır.

Ülkemizde şu an için üniversite hastaneleri ve özel sektörce oluşturulan sağlık şirketleri kordon kanı bankacılığını devam ettirmektedir.

Kordon Kanı Kök Hücreleri

Kordon kanı, kök hücre sayısı ve çeşidi bakımından zengin bir kaynaktır. Kordon kanı içerisinde hematopoetik kök ve progenitör hücreler, mezenkimal kök hücreler ve endothelial progenitör hücreler yer almaktadır.

Kordon Kanı Kaynaklı Hematopoietik Kök ve Progenitör Hücreler

Göbek kordon kanı içerisinde bulunan SCID farelerde uzun dönemli kemik iliği yenilenmesini gerçekleştiren CD34high+, CD38low/neg hematopoetik kök hücrelerinin oranı 600 hücre/c.’dir. Bu oran erişkin kemik iliğinde ve sitokin ile uyarılmış çevresel kanda bulunandan çok daha yüksektir. Ayrıca, kordon kanı içerisinden elde edilen hematopoetik progenitör hücrelerin (CFU-GM, BFU-E, CFU_GEMM) sıklığı ve çoğalma kapasitesi de kemik iliğine göre daha yüksektir. Bu nedenle 50-200 ml’lik bir kordon kanı örneği, başarılı bir nakil için yüksek hacimlerde kemik iliği yerine kullanılabilmektedir.(Hücre ayrıştırma yöntemi ile bu volüm konsantre bir şekilde düşürülebilir)

Yakın dönemlerde, klinik araştırmacılar tekli kordon kanı örneklerinde elde edilen hücre sayısını artırmak için iki kordon kanı örneğinin naklini birlikte gerçekleştirmek üzerinde odaklanmışlardır. Barker ve arkadaşları tarafından, hematolojik hastalarda ikili kısmı HLA uyumlu kordon kanı nakli 2005 yıllı içerisinde gerçekleştirilmiştir. Bu hastalarda GvHD oranının yüksek olmamakla birlikte engrafman oranının daha yüksek olduğu ve nakle bağlı mortalitenin daha düşük olduğu gösterilmiştir. Ancak şu an için iki farklı kordon kanı örneğinin özellikle erişkinlerde kullanımına yönelik çalışmaların yoğunlaştırılarak devam ettirilmesi gerekmektedir.

Nakli gerçekleştirilecek hücrelerin sayının arttırılmasındaki diğer olası yöntem in vitro koşullarda hematopoetik kök hücrelerin çoğaltılması yani “ex vivo” ekspansiyondur. McNicce ve arkadaşları tarfından SCF, G-CSF ve megakaryosit büyüme ve farklılaşma faktörü kullanılarak gerçekleştirilen bir çalışmada, kordon kanı kökenli hematopoietik kök hücreler çoğaltılmış ve bu hücrelerin fötal kuzuda hızla ancak kısa dönemli engrafmanı gerçekleşmiştir. Uzun dönemli engrafmanın sağlanamaması hematopoietik kök hücrelerin gerçekte çoğaltılamadığına bağlanmıştır. Lewis ID ve arkadaşları tarafından gerçekleştirilen bir diğer çalışmada ise stroma non-contact bir sitem içersinde çoğaltılan hematopoietik kök hücrelerin birincil alıcıdan ikincil ve üçüncül alıcılara ardışık olarak nakilleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak günümüzde, kordon kanın ex vivo ekspansiyonun klinikte kullanışlılığı henüz netlik kazanmamış bir olgudur.

Kordon Kanı Kaynaklı Mezenkimal Kök Hücreler

Mezenkimal kök hücreler, hematopoiezi destekleyen ve en az osteositlere, adipositlere ve kondrositlere dönüşebilen nadir ve çok potansiyelli hücre gruplarıdır. Mezenkimal kök hücrelerin bu özellikleri, onları ileriki hücre temelli tedavilerin vazgeçilmez araçları haline getirmektedir. Şu an için kemik iliği, mezenkimal kök hücrelerin elde edilebildiği ana kaynaktır. Ancak yağ dokusu ve tartışmalı olsa da kordon kanı içerisinden de izole edilebilirlikleri gösterilmektedir.

Kordon kanı içersindeki kültür kabı yüzeyine adherens gösteren fibroblast benzeri hücreler mezenkimal kök hücre grubunu oluşturmaktadır. Bu hücre grubu diğer kaynaklardan elde dilen mezenkimal kök hücre grupları ile karşılaştırıldığında klasik mezenkimal kök hücre markerlarını taşımakla birlikte CD90, CD105 ve CD106 ekspresyonlarında farklılık göstermektedir. Kemik iliği ve yağ dokusu kaynaklı mezenkimal kök hücreler ile farklılaşma kapasiteleri bakımından karşılaştırıldıklarında, bu hücrelerin ontogentik yaşlarına bağlı adipojenik yönlendirilmesinde zorluk yaşanmaktadır. Ayrıca kordon kanı kaynaklı mezenkimal kök hücre gruplarının çoğalma potansiyelleri kemik iliği ve yağdan elde edilenlere göre çok daha yüksektir.

Mezenkimal kök hücrelerin kemik iliği mikro çevresindeki önemli rolü ve bu hücrelerin hematopoiezi destekleme kabiliyetleri, mezenkimal kök hücrelerin kemik iliğine ardışık olarak kullanımlarını gündeme getirmiştir. Mezenkimal kök hücrelerin nakli gerçekleştiğinde, hematopoietik sitokinleri salgılayabilecekleri ve yeni kemik iliği mikroçevresinin oluşmasına katılabilecekleri öngörülmektedir. Bunların yanı sıra mezenkimal kök hücre nakli, osteogenesisi imperfecta gibi metabolik rahatsızlıkların giderilmesinde ve gelecekte gen tedavileri için uygun bir kaynak olmaktadır.

Kordon Kanı Kaynaklı Endothelial Progenitör Hücreler

Angiogenesis, yaralı, iskemik ve rejenerasyon geçiren organlarda endothelial hücreler yolu ile yeniden damarlaşmadır. Endothelial hücre gruplarını meydan getiren hücrelerin (endothelial progenitör hücreler) kordon kanından izolasyonları farklı çalışma gruplarınca gerçekleştirildi. Kordon kanından izole edilen CD34+ hücrelerin ancak %2’si VEGRF-2 taşımaktadır. Kordon kanı kaynaklı CD34+ VEGRF-2+ hücre grupları VE-caderin ve E- selektin gibi endothelial markerlar taşımaktadırlar. Kordon kanı kaynaklı endotelial progenitör hücrelerden türevlenen endotel hücrelerin angiogenik faktörlere olan duyarlılıkları çok daha yüksektir.

Kordon Kanın İmmünitesi

Kordon kanı kök hücreleri, kemik iliği kök hücreleri ile karşılaştırıldığında nakil sonrasında daha hafif GvHD’in yaşanmasını sağlayan ve engrafman süresini kısaltan farklı immün hücreler bulundurmaktadır. Kordon kanı içerisinde bulunan immatür dendritik hücreler T-reg’leri uyararak in vitro koşullarda T hücre anarjisine neden olmaktadır. Bunun yanı sıra kordon kanı lenfositleri naif ve immatürdür; çifte negatif CD3+ bakımından daha zengindir. Kordon kanı lenfositleri interferon-γ, IL-4 ve IL-10 için yeterli ancak IL-2 için az miktarda mRNA oluşturmaktadır. Ancak poliklonal T hücre repartuvarı tam olarak gelişmiş ve düşük seviyeli CD95 ekspresyonu nedeni ile apoptosisten korunabilmektedirler. NK fonksiyonu indirgenmiştir.

Akut GvHD allojenik kemik iliği naklinin erken evresinde sitokin sekresyonuna ardışık olarak gerçekleşmektedir. Kordon kanı naklinin, olgun ve aktive T hücrelerini içeren kemik iliğine göre daha zayıf bir GvHD neden olması bu nedenle öngörüle bilinir.

Kordon kanı, kemik iliği ile kıyaslandığında daha az ve immatür immün hücrler içermesi nakil sonrasında GvL gerçekleşmesini engelleyebileceği düşünülmüştür ancak gerçekleştirilen deneylerde allojenik aktarım sonrasında kordon kanı içersindeki T ve NK hücrelerinin etkinlik kazanıp ciddi GvHD yaşanmadan GvL meydana getirdikleri saptandı.

Kordon Kanın Doku Rejenerasyonunda Kullanılması

Hasarlı Karaciğer Dokusunun Tamiri

Hepatik oval hücreler, karaciğer dokusunun özgün kök hücreleridir. İlginç biçimde bu hücre grubu, dolaşan hematopoetik progenitör hücreler ile benzer markerlar taşımaktadırlar: CD34, CD90 ve c-Kit. Bu nedenle kordon kanı kaynaklı kök  hücrelerin  hepatositleri meydana getirme potansiyeline sahip olabilecekleri düşünülmektedir.

Kimyasal kullanılarak NOD/SCID farelerde meydana getirilen karaciğer hasarı, insan kordon kanı kök hücrelerinin intraparitonel enjeksiyonu ile karaciğer rejenerasyonu uyarılmış ve ölüm oranı düşürülmüştür.

Tip 1 Diabet

Ende N. ve arkadaşları tarafından gerçekleştirilen bir çalışmada otoimmün tip 1 diabeti olan NOD farelere uygulanan kordon kanı kaynaklı kök hücreler, kan glikoz seviyesinde azalışa, insülitin azalmasına ve yaşam ömrünün artmasına neden olmuştur.

Merkezi Sinir Sistemi Hastalıkları (Parkinson, Alzheimer Hastalığı)

Ende N. ve arkadaşları tarafından Parkinson hastalığı ile ilişkilendirilmiş fare modellerinde, intravenöz olarak ve immünsüpresör kullanılmadan uygulanan insan kordon kanı kök  hücreleri, naklin gerçekleştiği hayvanlarda parkinsonun ortaya çıkış süresini uzatmıştır. Aynı grup tarafından Alzheimer modeli üzerinde gerçekleştirilen çalışmalar, insan kaynaklı kordon kanı kök hücrelerinin ameliod plak gelişimini geciktirmiştir.

İnme

SCID fare modellerinde gerçekleştirilen inme modellemesinde, orta serebral arter tümüyle kapatılmış ve 48 saat sonra kordon kanından seçilen kök hücreler (CD34)  intravenöz olarak enjekte edilmiştir. Neovaskülasyon ve endojen nörogenezis uygulamanın ardından hasarlı bölgede başlatılmıştır.

Sonuç

Elimizdeki veriler, çocuklarda malign ve malign olmayan hematolojik ve metabolik hastalıkların tedavisinde allojenik, otolog ve akraba kordon kanı kaynaklı kök hücre naklinin başarılı olduğunu göstermektedir. Benzer sonuçlar erişkin hastalarda da alınmaktadır.
Göbek kordon kanı içerisinden izole edilmesi mümkün non hematopoietik kök hücre grupları da doku ve organ rejenerasyonunda kullanışlı ve uyumu kolay araçlardır

Kaynaklar:

1. E Gluckman and V Rocha, History of the clinical use of umbilical cord blood hematopoietic cells, Cytotherapy (2005) Vol:7 :219-227
2. HE Broxymeyer, Biology of cord blood cells and future prospects for enhanced clinical benefit, Cytotherapy (2005) Vol:7 : 209-218
3. M. Körbling, S. Robinson, Z. Estrov, R Champlin, and E Shpall, Umbilical cord blood drives cells for tissue repair, Cytotherapy (2005) Vol:7 : 258-261
4. Susanne Kern, Hermann Eichler, Johannes Stoeve, Harald Klüter, Comparative Analysisi of Mesenchymal Stem Cells from Bone Marrow, Umbilical
5. Cord Blood or Adipose Tissue, Stem Cells Express,2006
6. Ömer N. Koç, Mezenşimal Kök Hücreleri: Hematolog Perspektifi, XXX. Ulusal Hematoloji Kongresi, Mezuniyet Sonrası Eğitim Kursu Kitapçığı
7. Dr.Mehmet Ertem, Kök Hücre Tipleri: Kordon Kanı, THD Kök Hücre Kursu,2006