BİYOLOJİ

Doku Mühendisliğinde 30 Yıl Geride Kalırken Neler Başarıldı?

Doku mühendisliği, organ ve dokuların hastalara nakledilmek üzere laboratuvar koşullarında oluşturulmasıyla uğraşan bir bilim dalıdır. Bu fikir, yaklaşık 30 yıl kadar önce 1988’de ortaya çıktı. Bu alanda ilk çalışmaları yapan iki kişi, bir cerrah olan Joseph Vacanti ve Massachusetts Institute of Technology’de profesör olan Robert Langer idi.

“Doku mühendisliği” terimi ise 1998’de “Vacanti faresi” (sırtında insan kulağı olan fare) ortaya çıkana kadar bu alanın ana ismi değildi.

Fareler üzerinde yapılan çalışmalar, hayvan hakları aktivistlerinden tepkiler gelmesine ve bilimi anlamayan birçok kişinin genetik mühendisliği alanından korkmasına neden oldu.

Oysaki bilim insanları çalışmalara bir mucize gözüyle bakıyor ve “Eğer bir insan kulağını büyütebilirsek, neden böbrek, karaciğer, göz ve diğer organları da üretemeyelim” fikriyle konuya yaklaşıyorlardı. Böylece umutla dolu bir doku mühendisliği dönemi ortaya çıktı.

Vacanti faresi deneyi bu gün için hala etkileyici ve bilimde ileriye doğru atılmış büyük bir adım olarak görülüyor. Ancak çoğu araştırmacılar tam olarak ne yapıldığını hala anlamış değil.

Kulak büyütmek için bir inekten toplanan kıkırdak hücreleri farenin derisinin altına serpiştirilerek biyobozunur bir plastik ağ üretilmişti. Araştırmacılar ilk serpme ardından 12 hafta sonra ‘kulakları’ çıkardı ve yapı içerisinde bazı yeni kıkırdakların oluştuğunu tespit etti.

Doku mühendisliğinin temel dayanağı bugün de aynıdır. Genel olarak, biyobozunur bir materyal, hedef organ veya dokular şeklinde oluşturulur ve bu yapıya “iskele” denir.

İskele daha sonra uygun hücre tipleri ile tohumlanır. Laboratuvarda implantasyon veya olgunlaşmadan sonra, iskelenin yavaşça bozulacağı ve hücrelerin kendilerini düzenleyeceği ve işlevsel bir organ veya dokuyu yeniden yapılandıracağı beklenir.

Bununla birlikte, 30 yıldır süren araştırmalara rağmen laboratuvarda böbrek, karaciğer ve kalp üretmek yerine hala organ bağışına güveniyoruz. Yani asıl soru şu – bu araştırmalar gerçek dünya uygulamaları için ne üretti?

Doku Mühendisliği Hakkında Akla Takılan Sorular

Bu ve benzer soruları doku mühendisliği uzmanı ve Melbourne Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Bölüm Başkanı Profesör Andrea O’Connor şöyle cevaplıyor:

Doku mühendisliği gerçek bir klinik etki yarattı mı?

Kesinlikle. En başarılı örneklerden ikisi INTEGRA ve Osteopore’dur. INTEGRA cildi onarmaya yardımcı olmak için kullanılır. Malzeme, genellikle yanıktan sonra cildin hasar alan bölümüne yerleştirilir. Malzemenin iki katmanı vardır.

İç tabaka, hasarlı doku ile temas halinde olan bir kollajen matrisidir. Dış katman, yaralanma bölgesinden enfeksiyonun ve sıvı kaybının önlenmesine yardımcı olmak için bir bariyer görevi gören parçalanamayan bir filmdir.

Osteopore başka bir başarı öyküsü. Bu, kraniyofasiyal cerrahi (baş ve yüz cerrahisi) sırasında kemiği onarmak için kullanılan gözenekli, biyolojik olarak parçalanabilen bir malzemedir.

Doku mühendisliğinin daha büyük bir etki yapmasını engelleyen ana etmenler nelerdir ve bu zorluklar nasıl çözülebilir?

En büyük zorluklardan biri vaskülarizasyon. Vücutta, neredeyse tüm dokularımızdaki hücreler bir kan damarının yaklaşık 200 mikrometresi içindedir.

Bu kan damarları hücrelerin hayatta kalması için kritik öneme sahiptir. Onlar olmadan hücreler yeterli oksijen veya besin almazlar ve ölürler.

200 mikrometre çok kısa bir mesafe, birkaç insan tüyünün genişliği kadar. Bununla birlikte, bu yapılar implante edildiğinde, damarlar hastanın kan damarlarına yeterince hızlı bağlanamaz. Bu, laboratuarda oluşturmak için çok çalışılan dokunun implantasyon işleminden sağ çıkamayacağı anlamına gelir.

3D baskı ve benzeri teknolojiler bu sorunların üstesinden gelinmesine gerçekten yardımcı olacaktır. Dünyanın dört bir yanındaki birçok araştırmacı, kan dolaşımına hızla bağlanabilen önceden oluşturulmuş vasküler kanallar içeren yapılar üretmeye çalışıyor. Bunun daha büyük ve daha başarılı doku mühendisliği yapıları inşa edilmesine izin vereceği umuluyor.

Klinikte doku mühendisliğinin uygulanmasını yavaşlatan diğer büyük engeller yasal ve ticari. Yeni teknolojilerin yıllar süren klinik çalışmalardan geçmesi gerekiyor. Düzenli olarak tedavi olarak kullanmadan önce bu tedavilerin güvenli ve yararlı olduğundan emin olunmalı.

Alandaki mevcut teknoloji nedir?

Şu anda, ilaçlar hala hayvanlarda test edilmektedir. Bununla birlikte, bu etik olarak zordur ve çoğu hayvanın insanlarla aynı ilaçlara cevap vermediği çok iyi bilinmektedir.

Burada, ilaçların bir insanda test edilmeden önce insan benzeri bir sistemde taranmasına izin veren platformlar oluşturma potansiyeline sahibiz.

Bu muhtemelen gerekli olan hayvan deneylerinin sayısını azaltmamıza ve bir ilacın insan fizyolojisi ile nasıl etkileşime girdiğiyle ilgili çok daha iyi bilgi sağlamamıza yardımcı olacaktır.

Önümüzdeki yıllar ile birlikte devam eden araştırmalarla alan olgunlaşmaya devam edecek ve yeni ve heyecan verici tedaviler klinik uygulamaya girecektir.

Bununla birlikte bu bilim alanında sürekli finansman, yetenekli bilim adamları ve mühendislerin desteklemesi için alanın endüstri tarafından sürekli desteklenmesi gerekmektedir.

Kaynak

https://www.weforum.org/agenda/2019/06/30-years-since-the-mouse-with-a-human-ear-what-has-been-achieved

Matematiksel

Busra Meral

Keyifli okumalar...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu