Biyolojik geçmişimiz, hücre bölünmesi yoluyla vücutta belirli bir rol oynamak için özelleşmiş hücrelerin oluşumuna yol açan embriyonik kök hücreler adı verilen küçük bir hücre grubuna kadar uzanabilir - bu süreç farklılaşma olarak da bilinir. Embriyonik kök hücrelerin ne zaman ve nasıl özelleştiğini anlamak, sağlıklı farklılaşma ve hücrelerin ne tür birer hücre olduklarını 'hatırlamaları' konusunda fikir verir. Hücreler kimliğini 'unuttuğunda' ve yanlış tipe dönüştüğünde bu süreç kanserde soruna yol açabilir.
Araştırmanın bir parçası olarak, araştırmacılar embriyonik kök hücrelerin beklenmedik bir şekilde erken ayrıldıklarını, vücuttaki 200'den fazla hücre tipinin her birini oluşturma sürecine dahil olduklarını buldular. Araştırmacılar bu durumun yeni tanımlanmış küçük bir grup genin aktif hale gelmesinin bir sonucu olduğunu ve bu genlere 'erken bağlılık genleri' adını verdiklerini ifade ettiler ve kök hücreler ve matematiksel modellerle çalışırken, insan gelişiminin en erken aşamalarından birini düzenlemekten sorumlu yeni bir gen sınıfı tanımladıklarını açıkladılar.
Bu genler aktive edildiğinde, hücrelerin tamamen farklılaşmaya başlaması dakikalar içinde gerçekleşebilir. Bunun hızı inanılmaz derecede şaşırtıcı, özellikle de ilk farklılaşma belirtilerinin nasıl olduğunu düşünürseniz, ilk embriyonik tohum katmanlarını geliştiren embriyo süreci yaklaşık üç gün sürer. Bu katmanlar en sonunda haftalar sonra büyüyen fetüste tüm dokuların oluşumuna yardımcı olur. Araştırmacılar bu çalışmada GATA3 adı verilen bir erken bağlanma genine odaklandılar. Bu gen laboratuvarda deneysel olarak aktive edildiğinde, embriyonik kök hücreler hızla farklılaşmaya başladılar. Öte yandan, bu gen kaldırıldığında, süreç yavaşladı ve tam olarak doğru şekilde işlemedi.
GATA3, kök hücrelerin sağlıklı ve zamanında dönüşümü için çok önemlidir.
Bir kez aktif hale getirildiğinde, bu gen kendisinin aktif kalmasına yardımcı olan olumlu bir geri besleme döngüsünü tetikler. Araştırmacılara göre bu durum hücrelerin farklı durumda kalmasını ve kök hücre durumuna geri dönmemesini sağlar.
Bu araştırmada IVF uygulanan kişilerin bağışladığı embriyolardan alınan kök hücreler kullanılmıştır. Bağışlanan embriyolara bağışçıların doğurganlık tedavileri esnasında ihtiyaç duyulmadı, eğer ihtiyaç duyulmuş olsaydı embriyolar yok edilmiş olacaktı. Embriyonik kök hücrelerin özelleşmeyi ne zaman tetiklediği önemli ve şimdiye kadar cevapsız kalmış bir sorudur.
Hücrelerin sağlıklı işlevi, hücrelerin farklılaşma sürecinde kimliklerini nasıl elde ettikleri ve hatırladıkları ile desteklendiğinden, bu konuda daha fazla bilgi sahibi olmamız önemlidir. Erken insan gelişimine dair bu değerli içgörü, bu süreçte bir sorun olduğunda ortaya çıkan hastalıkların araştırılması için yeni yolları açabilir.
The Francis Crick Institute. "Stem cells in human embryos commit to specialization surprisingly early." ScienceDaily. ScienceDaily, 17 April 2020.