İnsan karaciğerindeki hücrelerin bir haritası University Health Network Transplant Program ve Toronto Üniversitesi araştırmacıları tarafından oluşturuldu. Moleküler seviyedeki tek tek hücreler arasındaki ilk zaman farklarını ortaya koyan bu doku; tümör ve hastalıktaki davranışları üzerinde büyük bir etkisi olabilir.
İmmünoloji Anabilim Dalı’nda Yardımcı Doçent Dr. MacParland: “Son 20 yıl boyunca, karaciğeri bireysel bileşenlerinin aksine bir ‘hücre çorbası’ olarak inceledik. Bu, karaciğer hastalıklarını yönlendiren, bireysel hücreleri hedeflemeyi zorlaştırıyor.”
Araştırma ekibi bu hücrelerin her birinin gen ekspresyon profillerini inceleyerek; (hücre başına yaklaşık 1.500 aktif gen) hepatositler, endotelyal hücreler, kolanjiyositler ve B Hücreleri, T Hücreleri ve Doğal Öldürücü (NK) Hücreler gibi çeşitli bağışıklık hücrelerinden oluşan 20 ayrı hücre popülasyonu buldu.
Araştırmacılar; karaciğerdeki yerleşik hücrelerin yeni özelliklerini ortaya koyan ve özellikle insan hepatik immün mikroçevresinin yeni bir haritasını sağlayan, tek hücre çözünürlüğünde karaciğerin kapsamlı bir görünümünü sunuyor.
Araştırmacılar ayrıca; bilim insanlarının genetik çeşitliliğin hastalık riskini ve sağlığını nasıl etkilediğini anlamalarına yardım etmek ve tüm insan hücrelerini eşlemek için uluslararası, açık erişimli, ortak bir çalışma olan İnsan Hücre Atlası Projesi’ne de araştırma yapabilecekler. Dünyadaki herhangi bir araştırmacı için; açık kaynaklı yeni tedavileri ve ilaçları geliştirmek için keşifleri de hızlandıracaktır.
UHN Transplant Programı ve Toronto Üniversitesi Cerrahisi Bölümü Öğretim Üyesi Dr. Ian McGilvray; ilk önce karaciğerin tek hücrenin en temel seviyesinde nasıl çalıştığını anlamaları gerektiğini söylüyor.
Karaciğer yetmezliği vakalarının çoğunda; transplantasyon olduğunu ve alternatif tedavilerin, transplantı reddetme oranları ve rejeneratif ilaç çözümleri azaltılması pek çok anlamda gelişmeye yardımcı olacak. Örneğin; karaciğer hücrelerinin nasıl geliştiğini ve ne işe yaradığını anlayabilmek gibi… Alternatif yaklaşımları bulma konusundaki aciliyet; karaciğer hastalığının tedavisinde çözümsüzlüğe yol açıyor. Obez bireylerin % 23’ü, örneğin inflamasyonlu yağlı karaciğer gelişmesi riskiyle karşı karşıya ve 70 milyondan fazla insan kronik olarak hepatit C ile enfekte olmaktadır.
Karaciğer haritasının oluşturulmasında, ekip çeşitli zorluklarla karşılaştı: Birincisi, proje sadece bir organın ilk haritasını çıkarmak için farklı kurumlardan gelen nakil cerrahları, immünologlar, hepatologlar, bilgisayar bilimcileri ve genomik araştırmacılardan oluşan çok disiplinli bir ekiple mümkün olabilirdi.
İnsan karaciğerini incelemede bir başka önemli problem ise; taze dokuya erişimde güçlüktür. Araştırmadaki örnekler, rıza ve etik onayları ile karaciğer nakli için onaylanan merhum donör karaciğerinden toplanmıştır. Bu, biyopsi örneklerinden karaciğerin standart çalışma yönteminin aksine; dünyada benzersiz bir özelliktir.
Üçüncü bir zorluk da; tek hücrelerin karaciğer dokusundan izole edilmesidir. Hepatoksitler ve diğerleri gibi karaciğer hücreleri hassastır ve çoğu zaman dokuların daha küçük parçalara ayrılması ve filtrelenmesi de dahil olmak üzere standart doku ekstraksiyonundan* hayatta kalamazlar. Bu süreç sırasında hücreler genellikle ölür.
Ancak; transplantasyon ve uzun yıllar deneme ve hata çalışmalarında kazanılan deneyimle, araştırmacılar; karaciğer bağ dokusunun örümcek ağı benzeri ağa yerleştirilen hücreleri nazikçe yerinden oynatmak için enzim karışımlarını kullanarak, en iyi protokolleri geliştirebildiler.
Ancak o zaman ekip her bir hücrenin moleküler yapısını bireysel olarak incelemeye başlayabilirdi. Bu adım, bir hücredeki küçük ama kritik bir değişim; diğer birçok hücrenin karmaşık yapısı içinde hastalık durumunu nasıl hızlandırabileceğine dair daha derin bir anlayış sağlayacaktır.
En son teknolojik gelişmeler; ekibin genomik gibi önceki tekniklerin sınırlamalarını aşmasına yardımcı oldu. Birçok hücre türünü eşzamanlı olarak “yığın halinde” analiz edebilmesine rağmen; hücreler arasındaki kritik farkları açığa çıkaramaz veya başka birçok veri ile kombinasyon halinde gerçekleştiremez.
Karmaşık dokuların ve heterojen hücre koleksiyonlarının analizinde üstün olan 10X Genomics Chromium System ile Princess Margaret Genomics Center’daki ve University of Toronto Donnelly Center’daki veri analizi yazılımında başarılı araştırmacılar; her bir hücrenin genetik ve moleküler işlevini ve her birinin genel karaciğer işlevine nasıl katkıda bulunduğunu haritalandırabildi.
McGilvray: “ İnsan karaciğerinde tahmin edilemeyen, beklenmeyen çok güzel şeyler bulduk. Bu çalışmaya kadar, karaciğer makrofajının (yabancı maddeleri tahrip eden ve bağışıklığı koordine eden) bağışıklık sisteminin “tankı ” olduğu hakkında çok az şey biliniyordu. Gözlemlerle insan karaciğerinde, proinflamatuar ve diğer antiinflamatuar olan iki ayrı (iltihaplanma süreci) makrofaj popülasyonu olduğunu fark ettik.”
MacParland’ın belirttiğine göre; yeni karaciğer haritasının bize normal bir karaciğerde bulunan çok daha fazla hücre popülasyonu hakkında yeni bir anlayış sağlıyor. Sonunda, harita daha detaylı hale gelecek, bu hücreler hastalıklı bir karaciğere benzetilebilecek.
Araştırmacılar bu haritadan faydalanıp, “normal duruma nasıl geri getirebiliriz?” sorgusuyla; karaciğeri iyileştirmek için bu cevabı kullanacaklar.
*Ekstraksiyon, bir çözelti ya da süspansiyon içindeki organik maddeyi, çözen fakat çözelti ya da süspansiyondaki çözgen ile karışmayan bir başka organik çözgen yardımıyla ayırmaktır. Kimyada bilinenin aksine bir saflaştırma değil ayırma yöntemi olarak kullanılır.