Bilim İnsanları Biyolojik Materyaller Kullanarak 3D Yazıcıyla İlk Kalp Üretimini Başardı
Fotoğraf: Hastanın kendi materyallerinden ve hücrelerinden tasarlanan 3 boyutlu, küçük ölçekli bir insan kalbi.
Tel Aviv Üniversitesi araştırmacıları, büyük bir tıbbi buluş yaparak bir hastanın kendi hücrelerini ve biyolojik materyallerini kullanarak dünyanın ilk 3 boyutlu vaskülerize edilmiş bir kalbi üretmeyi başardı. Bulguları, 15 Nisan’da Advanced Science dergisinde bir çalışmada yayınlandılar.
Şimdiye kadar, rejeneratif tıp alanındaki bilim adamları- biyoloji ve teknolojinin dönüm noktası olan bir alan- kan damarları olmadan sadece basit dokuları olan kalp üretiminde başarı sağlanmıştı. TAU Moleküler Hücre Biyolojisi ve Biyoteknoloji Okulu’ndan Prof. Tal Dvir önderliğinde yürütülen proje ile üretilen kalp ise hücreleri, kan damarları, ventrikülleri ve odaları bulunan tümüyle 3 boyutlu bir organdır.
Kalp hastalığı, Amerika Birleşik Devletleri’nde hem erkek hem de kadınlar arasında önde gelen ölüm nedenidir. Kalp nakli şu anda kalp yetmezliği olan hastalar için mevcut olan tek tedavidir. Organ bağışının son derece düşük olması göz önüne alındığında, hastalıklı kalbi yeniden oluşturmak için yeni yaklaşımlar geliştirme ihtiyacı acildir.
Prof. Dvir, “Bu kalp insan hücrelerinden ve hastaya özgü biyolojik malzemelerden üretildi. Bu süreçte bu malzemeler, karmaşık doku modellerinin 3D üretimi için kullanılabilecek şekerler ve proteinlerden yapılmış maddeler, biyoinksler olarak hizmet vermektedir” dedi. “İnsanlar geçmişte bir kalbin yapısını 3D olarak üretimini başardılar, ancak hücrelerle veya kan damarlarıyla değil. Ayrıca sonuçlarımız gelecekte kişiselleştirilmiş doku ve organ değiştirme mühendisliği yaklaşımımızın potansiyelini gösteriyor.”
Çalışma için yapılan araştırmalar, Prof. Dvir, TAU Yaşam Bilimleri Fakültesi’nden Dr. Assaf Shapira ve Prof. Dvr laboratuvarında doktora öğrencisi Nadav Moor tarafından ortaklaşa yürütülmüştür.
Prof. Dvir, “Bu aşamada, 3D kalbimiz küçük ve bir tavşanın kalbinin büyüklüğünde ama daha büyük insan kalpleri aynı teknolojiyi gerektirir” dedi. Araştırma için hastalardan yağlı bir doku biyopsisi alındı. Dokunun hücresel materyalleri ve hücreler daha sonra ayrıldı. Hücreler pluripotent kök hücre olacak şekilde yeniden programlanırken, üç boyutlu bir kollajen ve glikoprotein gibi hücre dışı makromolekül ağı olan hücre dışı matris (ECM), mürekkep baskısı olarak hizmet veren kişiselleştirilmiş bir hidrojel halinde işlendi.
Hidrojel ile karıştırıldıktan sonra, hücreler kan damarlarıyla ve daha sonra da bütün bir kalple hastaya özgü, bağışıklıkla uyumlu kalp oluşturmak için kalp veya endotel hücrelerine verimli bir şekilde ayrıştırıldı.
Prof. Dvir’e göre, hastaya özgü doğal malzemelerin kullanımı, doku ve organların başarılı bir şekilde elde edilmesi için çok önemli. Çünkü tasarlanan malzemelerin biyouyumluluğu, bu tür tedavilerin başarısını tehlikeye atan implant reddi riskini ortadan kaldırmak için çok önemlidir. İdeal olarak, biyomateryal, hastanın kendi dokularının aynı biyokimyasal, mekanik ve topografik özelliklerine sahip olmalıdır. Prof. Dvir, “Burada, hastanın immünolojik, hücresel, biyokimyasal ve anatomik özelliklerine tamamen uyan 3 boyutlu kalın, vaskülarize ve mükemmel kalp dokularına basit bir yaklaşım sunabiliriz” dedi.
Fotoğraf: 3 boyutlu yazıcıyla elde edilen küçük ölçekli bir insan kalbi.
Araştırmacılar şu anda laboratuvarda üretilmiş kalpleri kültürlendirmeyi ve kalp gibi davranmalarını öğretmeyi daha sonra 3D model kalpleri hayvan modellerine nakletmeyi planlıyorlar.
Prof. Dvir, “3D kalbi daha da geliştirmemiz gerekiyor, hücreler bir pompalama kabiliyeti oluşturmaya ihtiyaç duyuyor; şu anda büzüşebiliyorlar, ancak birlikte çalışmalarına ihtiyacımız var. Umuyoruz ki, yöntemin etkinliğini ve kullanışlılığını başaracağız ve kanıtlayacağız” dedi ve ekledi, “Belki de on yıl içinde dünyanın en iyi hastanelerinde organ yazıcıları olacak ve bu işlemler rutin olarak uygulanacak.”
Kaynak: sciencedaily.com
