Yaklaşık 37 trilyon hücreden oluşan vücudumuzda [1], 200 farklı hücre tipi olduğu öngörülmekte. Bu kadar hücrenin bir araya gelip, bizi hayatta tutan faaliyetleri mükemmellikle yürütmesi oldukça büyüleyici. Hücrelerin bu makineyi tıkır tıkır işletmesinde birbirleri ile kurdukları iletişim oldukça önemli rol oynamakta.

Hücreler arasındaki iletişim farklı yollarla gerçekleştirilebilir. Örneğin bir hücre mesajını salgıladığı moleküller aracılığı ile başka bir hücreye gönderebilir. Bu mesaj, sadece bu molekülü tanıyan alıcıları (reseptörleri) bulunduran hücreler tarafından okunabilir. Uzun mesafeli haberleşmelerde bu yöntem kullanılırken yakın mesafelerde direkt temas yoluyla da iletişim kurulabilir.

Bilim insanlari hücreler arası iletişim kurma yöntemlerinin bir yenisini daha keşfetmişler. 2004 yılında Rustom ve arkadaşları tarafından PC12 denilen ve sinir hücresi modeli olarak laboratuvar çalışmalarında sıklıkla kullanılan hücre tipi üzerinde yapılan çalışmalarda ilk defa ortaya çıkarılan bu yöntem hücreler arası fiziksel bir köprü kurma üstüne dayalı [2]. Köprü, hücrelerden birinin kol şeklinde bir uzantı oluşturarak diğer hücreye temas etmesi ve bağlantı oluşturması ile gerçekleşiyor. Uzunlukları 50 – 200 nm arasında değişiklik gösteren bu tünellerin ömrü birkaç dakika ya da saat arasında değişiklik gösterebiliyor.

Nanotünel denilen bu yöntemde hücreler birbirleri ile iletişim kurmanın ötesinde birbirleri ile madde alışverişinde de bulunabiliyorlar. Örneğin, hücrenin enerji üretiminden sorumlu mitokondri organeli bu yöntemle hücreden hücreye aktarılan yapılardan biri.

2013 yılında Journal of Translational Medicine dergisinde Pasquier ve arkadaşları tarafından yayımlanan çalışmada hain kanser hücrelerinin sağlıklı hücrelerden nanotüneller yoluyla aldıkları sağlıklı mitokondriler sayesinde kemoterapiye karşı direnç kazandıkları gösterilmiş [3].

Geçtiğimiz haziran ayında Scientific Reports dergisinde Desir ve arkadaşları tarafından yayımlanan bir başka calışmada ise kanser hücreleri arasında kurulan nanotünellerin sayısının artan kemoterapik ilaç miktarı ile çoğaldığı gözlenmiş. Kanser hücreleri artan bu nanotüneller sayesinde kemoterapik ilaçları, bağlantı kurdukları ve ilaca karşı daha hassas olan hücrelere aktarıp onların ölümüne sebep olmuşlar. İlaca dayanıklı kendi hücre sayılarını görece arttırarak bulundukları ortamdaki kaynaklardan daha fazla yararlanma şansı yakalayan hücreler ise hayatta kalma şanslarını arttırmışlar [4].  

Nanotüneller aracılığı ile hücreler arası seyahat eden bir başka oluşum da enfeksiyona sebep veren viral proteinler ya da onların genetik materyalleri. 2017’de Scientific Reports dergisinde yayımlanan bir çalışmada Kumar ve arkadaşları gribe sebebiyet veren Influenza A virüsü tarafından enfekte olmuş hücrelerin, enfekte olmamış sağlıklı hücrelere nanotüneller yoluyla aktardıkları viral proteinler ve genetik materyal sayesinde enfekte ettiklerini gözlemlemişler [5].

Eugenin ve arkadaşları tarafından yapılan bir baska calisma ise AIDS’e sebep olabilen HIV’in (Human Immunodeficiency Virus ya da İnsan Bağışıklık Yetmezlik Virüsü) bağışıklık sistemi hücrelerinden olan makrofajları enfekte etmek suretiyle hastalığın yayılmasında nanotünelleri kullandığını göstermiştir [6].

Nanotüneller sadece memeli hücreleri değil aynı zamanda bakteriler arasında da iletişim kurmak amacıyla kullanılan bir yöntem aslında. 2011’de Cell dergisinde Dubey ve Yehuda tarafından yayımlanan bir çalışmada komşu bakterilerin nano tüneller kurarak birbirleri ile hücre içi madde alışverişi yaptıklarını gözlemlenmiş [7].

Özetle, birçok hücre çeşidi tarafından kullanılan bu iletişim köprülerinin nasıl kurulduğunu ve nelerin bu köprüler aracılığı ile hücreler arasında aktarıldığının çalışılması, bu köprüleri direnç kazanmak için kullanan kanser hücrelerine ya da başka hücreleri enfekte etmek için kullanan virüslere karşı savaş açma konusunda yeni kapılar açması açısından önemli gibi gözükmekte.

Bu tünellerin nasıl kurulduğunu ve neye benzediğini merak edenler bağlantıdaki videoyu izleyebilir.

https://www.youtube.com/watch?v=66j-9JHvL8E

Kapak görseli New Mexico Üniversitesi’nde öğretim üyesi olan Dr. Rita Serda’ya ait olup kullanımı için izni alınmıştır.

(Görsel kaynağı: http://cmem.unm.edu/news/2016/10/-2016-fei-image-contest-monthly-winners.html)

Resimde gördüğümüz bağışıklık sistemi hücresi olan makrofajların birbirleri ile kurduğu nano-tünel yolu ile yaptığı nano parçacık (kırmızı ile sonradan renklendirilmiş) alışverişinin elektron mikroskopu ile çekilmiş görüntüsüdür.

Derleyen: Burcu Erdoğan

Düzenleyen: Gizem Karslı Uzunbaş

Kaynaklar

  1.      Bianconi E, Piovesan A, Facchin F, Beraudi A, Casadei R, Frabetti F, Vitale L, Pelleri MC, Tassani S, Piva F, et al: An estimation of the number of cells in the human body. Ann Hum Biol 2013, 40:463-471.
  2.      Rustom A, Saffrich R, Markovic I, Walther P, Gerdes HH: Nanotubular highways for intercellular organelle transport. Science 2004, 303:1007-1010.
  3.      Pasquier J, Guerrouahen BS, Al Thawadi H, Ghiabi P, Maleki M, Abu-Kaoud N, Jacob A, Mirshahi M, Galas L, Rafii S, et al: Preferential transfer of mitochondria from endothelial to cancer cells through tunneling nanotubes modulates chemoresistance. J Transl Med 2013, 11:94.
  4.      Desir S, O’Hare P, Vogel RI, Sperduto W, Sarkari A, Dickson EL, Wong P, Nelson AC, Fong Y, Steer CJ, et al: Chemotherapy-Induced Tunneling Nanotubes Mediate Intercellular Drug Efflux in Pancreatic Cancer. Sci Rep 2018, 8:9484.
  5.      Kumar A, Kim JH, Ranjan P, Metcalfe MG, Cao W, Mishina M, Gangappa S, Guo Z, Boyden ES, Zaki S, et al: Influenza virus exploits tunneling nanotubes for cell-to-cell spread. Sci Rep 2017, 7:40360.
  6.      Eugenin EA, Gaskill PJ, Berman JW: Tunneling nanotubes (TNT) are induced by HIV-infection of macrophages: a potential mechanism for intercellular HIV trafficking. Cell Immunol 2009, 254:142-148.
  7.      Dubey GP, Ben-Yehuda S: Intercellular nanotubes mediate bacterial communication. Cell 2011, 144:590-600.