Günümüzde yapılan birçok biyolojik ve kimyasal kökenli çalışmada belirli laboratuvar koşullarında büyütülebilen hücre hatları kullanılır. Örneğin, kullanımına sunulmadan önce bir ilacın toksisite testleri, canlı organizmalardan önce hücre kültürü laboratuvarlarında hücreler üzerinde gerçekleştirilir. Bunun için canlı bir organizma olmaksızın laboratuvarda kontrollü şartlar altında büyüyen hücrelere ihtiyaç duyulur. Bu hücrelerin bir nevi ölümsüz olması gerekir ki yürütülen çalışmalarda sağlıklı sonuçlar elde edilebilsin.

Peki ya insanlar ve diğer canlıların dokularından elde edilen bu hücreler nasıl oluyor da ölümsüz hale getiriliyor?

Bilim insanları uzun yıllar boyunca laboratuvar ortamında kendiliğinden büyüyebilen hücreler bulabilmek için hastalardan aldıkları dokuları laboratuvarlarda büyütmeye çalışmışlardır. Bu çalışmalar sonucunda geçen yüzyılın önemli bilimsel keşiflerinden biri yapılmıştır. 1951 yılında araştırmacı Dr. George Gey tarafından Henrietta Lacks adındaki kadının rahim kanseri tedavisi sırasında elde edilen dokudan bu kanser hücreleri izole etmiştir. Henrietta’nın dokularından elde edilen bu hücreler son derecede dayanıklı olup laboratuvar koşullarında büyütülebilen ilk insan hücresi hattı olarak kayıtlara geçmiştir. Böylece "HeLa" olarak bilinen ilk ölümsüz insan hücre hattı ortaya çıkmıştır. Henrietta Lacks ise bu durumdan haberdar edilmemiş ve bu olay sonucunda çeşitli sorunlar ortaya çıkmıştır. Bu hikâyeyi merak edenler için ‘The Immortal Life of Henrietta Lacks’ adlı kitabı ve aynı isimdeki filmini tavsiye edebiliriz.

En nihayetinde belirtilmelidir ki yüzyılın son yarısında, HeLa Hücre Hattı uzayda gerçekleştirilen sıfır yerçekiminin etkilerine ilişkin araştırmalardan, çocuk felci ve COVID-19 aşılarının geliştirilmesine; dünya çapında lösemi, AIDS virüsü ve kanser çalışmalarına kadar birçok araştırmaya katkıda bulunmuştur. Günümüzde başka birçok hücre dizisi kullanılıyor olsa da HeLa hücreleri, izole edilmesinden itibaren birçok araştırmanın ilerlemesinde önemli rol oynamıştır.

Bilim insanlarının, laboratuvar ortamında yürütülecek hücre kültürü araştırmaları için canlı dokudan direkt olarak aldıkları hücrelere ‘birincil hücreler’ denir. Bu birincil hücreler, laboratuvar ortamında uygulanan kültürde sınırlı sayıda hücre bölünmesi gerçekleştirirler. Hücre kültüründeki her geçiş (hücrelerin yerlerinin değiştirilmesi) ile bu birincil hücreler; morfolojinin, gen ifadesinin ve metabolizmanın değiştiği bir yaşlanma durumuna girerler. Hücre büyümesi ve farklılaşmasını incelemek, uygun çalışmalar yürütmek için sürekli var olabilen ölümsüz hücre hatlarına ihtiyaç duyulur. Bu nedenle birincil hücreler, araştırmalardan sağlıklı sonuçlar elde edilebilmesi için ölümsüzleştirme sürecine tabi tutulur. Birincil hücrelerden yapılan ölümsüz hücre hatları biyomedikal araştırmacıların hücre biyolojisi, immünoloji, kanser biyolojisi, toksikoloji ve moleküler biyoloji araştırmalarında kullandıkları güçlü ve gerekli bir araçtır.

Normal birincil hücreler, her bir bölünme turunda telomerler kısaldığı için birkaç turu tamamladıktan sonra çoğalamazlar. Telomerler, kromozomların iki ucunda yer alan DNA yapıları olup kromozomları korurlar. Sağlıklı bir yaşlanma ve hücre yaşam döngüsü bağlamında hücreler her bölündüğünde telomerler de kısalır. Telomerlerin kritik uzunluğa ulaşması, hücresel yaşlanmaya yol açan DNA hasarlarının oluşmasını tetikler. Yani bir birincil hücre popülasyonu kültürlemeye (laboratuvar ortamında büyütülmeye) çalışıldığında hücreler ölümsüz hale getirilmek üzere manipüle edilmedikçe ölmeye mahkûmdurlar. Fakat daha önce de bahsettiğimiz gibi hücreler üzerinde yapılan birçok araştırma için ölümsüzleştirilmiş birincil hücrelerin kullanılması, yürütülen deneylerin sonuçlarının tutarlılığı için elzemdir.

Hücreler Nasıl Ölümsüz Hale Getirilir?

Hücreleri laboratuvar ortamlarındaki kültürlerinde ölümsüz hale getirmek için farklı birkaç ölümsüzleştirme stratejisi vardır. Bunlardan ilki spontane mutasyonlar sonucu kendiliğinden ölümsüzleşen hücrelerdir. Bazı birincil hücreler mutasyona uğrayabilir ve bu sınırlı yaşam süresi dizisini bozabilir. Bu durum hücrelerde ölümsüzleşmeye yol açar. Yaşlanmaya direnmek için genetik değişikliklere uğramış, ölümsüz olan kanser hücreleri buna verilecek en iyi örnek olabilir.

Bir başka ölümsüzleştirme stratejisi ise normal ilerleyen hücre döngüsünü yetkisiz kılmak için uygulanan viral gen aktarımlarıdır. Bu yöntem ile aktarılan viral genler, hücrelerin bölünme kontrolü üzerindeki biyolojik sınırlarını etkileyerek hücre döngüsünde manipülasyonlara sebep olur. Bir diğer ölümsüzleştirme yöntemi ise ölümsüzlük sağlayan genlerin anlatımını sağlamaktır. En bilinen ölümsüzlük geni Telomeraz'dır (hTERT). Telomeraz, her hücre bölünmesinde telomerlerin DNA dizisinin kısalması önleyerek hücrelerin sonsuz hücre bölünmesi yapabilmelerini yani ölümsüzleşmelerini sağlayabilir. Yaşlanmayı tersine çevirmek için telomeraz kullanmadaki sorun ise artan telomeraz üretiminin tümör büyümesini tetikleyebilmesidir.

Bazı hücre türlerinde ise bahsettiğimiz bu ölümsüzleştirme stratejilerinden bir tanesinin uygulanması yeterli gelmeyebilir. Bahsettiğimiz ölümsüzleştirme stratejilerinin çoğu birincil hücre hattının genetik manipülasyonuna dayanmaktadır. Bu manipülasyonları yapmak için oluşturulan yabancı DNA dizisinin hücrelere aktarılması gerekir. Bunun için kullanılan en etkili yol viral enfeksiyondur.

Hücreleri bahsettiğimiz stratejileri kullanarak ölümsüz hale getirmek bazı sorunlara sebep olabilir. Örneğin hücrelerde yapılan genetik değişiklikler ile hücre hattının fenotipi beklenmedik biçimde değişebilir. Yahut birincil hücreler kültürde olmaya uyum sağlatıldıkça ve ölümsüzleştirildikçe, hücre popülasyonları ve hücresel mekanizmalar değişebilir. Bu durum hücreler üzerinde yapılan deneylerde hatalı sonuçlara yol açabilir. Ek olarak ölümsüzleştirilmiş hücrelerin gerçek dokuyu ne kadar doğru modellediği konusu tartışmalıdır. Bu nedenle ölümsüzleştirilmiş hücreler, deneysel araştırmalar için son derece güçlü olsalar da kullanımlarında ve deneysel sonuçlarda bu gibi noktalar göz ardı edilmemelidir. Yine de açıktır ki herhangi bir deneysel modelde olduğu gibi ölümsüzleştirilmiş hücreler, amaçlanan hücresel sistem için basit ve kullanışlı bir modeldir.