3D Bioprinting 101_1 – Doku Mühendisliği Nedir?

Merhaba! Doku mühendisliği ve bu alanda kullanılan en etkileyici cihazlardan birisi olan 3D bioprinter ile ilgili başlangıç niteliğinde bilgiler vereceğimiz bu yazı dizimize hoş geldiniz! Yalnızca doku mühendisliği ve 3D bioprinting hakkında 6 bölüm olarak planladığımız bu seri bittiği zaman bir doku mühendisi ne yapar, bu alanda çalışmak için siz ne yapmalısınız ve medya organlarında kışkırtıcı şekilde yazılmış “yapay organ yapıldı!” türevi haberlerin inandırıcılığını değerlendirme konularında yüzeyselin daha üzerinde bilgi sahibi olmanızı hedefliyoruz. Bu esnada bilim okur yazarlığı hakkında da fikir sahibi olacak ve doğru bilgiye ulaşmanın önemini bilmekle kalmayacak aynı zamanda çevrenizi de bilinçlendirmek için bir arzu duyacaksınız (diye umuyoruz 🙂 ).

6 bölümlük bu serinin yanında, bu alanda çalışan yerli ve yabancı bilim insanları ile yaptığımız röportajlar ile laboratuvarın derinlikleri hakkında yazılar okuyacak ve akademik hayat etiketiyle yazacaklarımız sayesinde lisans hayatını bitiren bir öğrencinin araştırma dünyasına girdikten sonra ilerlediği yolun bir haritasını göstermeye çalışacağız.

Yazılar boyunca (x) şeklinde referanslar göreceksiniz. Bunlar, önceki cümlede bahsedilen konu ile ilgili akademik makaleye atıf anlamına geliyor ve metnin sonunda gerçek makaleye ulaşabilmeniz için gerekli bilgiler yer alıyor. Bahsi geçen konular hakkında farklı okumalar yapmak isteyenler için yine yazıların sonunda bazı ileri okuma parçaları da bulabilirsiniz. Bir konu hakkında ileri okuma parçası paylaşıldıysa bunu yazı içinde (io) şeklinde refere edilmiş biçimde görebilirsiniz.

Bizler bu yazı dizisinin ve yanında planladığımız yazıların planlanma aşamasında dahi yüksek bir heyecana sahibiz. Umuyoruz ki bu heyecanımıza sizi de ortak ederek keyifli bir okuma süreci çıkarabiliriz ortaya.

Hazırsak ilk yazı ile başlayabiliriz!


Doku Mühendisliği Nedir?

Doku ve organ mühendisliği ilk duyulduğu an bilim kurgu filmlerinde karşılaşabileceğimiz türden bir meseleyi konu alıyor gibi hissettirse de size güzel bir haberimiz var: bu alan gerçek!

2001 yılı dediğimiz zaman 11 Eylül saldırısı akla gelen en önemli olayların başında geliyor fakat o yıl, bilim adına oldukça önemli bir gelişme yaşandı aslında. Wake Forest Yenilenebilir Tıp Enstitüsü’nün kurucu yöneticilerinden Dr. Anthony Atala ve ekibi laboratuvar ortamında ürettikleri mesanenin nakli ile Lucas Masella’nın hayatını değiştirdiler (1).

Bu çalışma, doku mühendisliği araştırmaları için bir ilk olmasa bile basında uyandırdığı yankı sayesinde bilim ve insanlık için bir dönüm noktası sayılabilir. Bunun sebebini anlamak için doku ve organ mühendisliği çalışmalarının hedeflerini 2 ana başlık altında inceleyebiliriz.

Hedef 1

Günümüzde insan ölümlerinin sebeplerini araştırdığımız zaman listenin ilk sıralarında organ yetmezliği ile karşılaşıyoruz. Altında yatan sebep ne olursa olsun vücudunuzdaki organlar gerekli işlevini yerine getiremediği zaman o organın yerini alacak bir çözüme ihtiyaç duymaya başlıyorsunuz. Böbrek yetmezliği örneğinde uygulanan diyaliz işlemi gibi dışarıdan sağlanan destekler maalesef uzun vadede sürdürülebilir bir çözüm getiremiyor. Bu sebepten dolayı, işlevini yerine getiremeyen organın kendisini düzeltmek üzerine yapılan çalışmalar öncelikli seçenek konumuna geliyor. Bu noktada da organ nakli seçeneği ile karşılaşıyoruz. Yalnızca Türkiye için sağlık bakanlığının raporuna göre yaklaşık 25ooo hasta organ nakil listesinde bekliyor (2,3). Bu listedeki hastaların ihtiyaç duydukları organa ulaşmaları için güncel tarih itibariyle tek kaynak ise organ bağışı. Ancak sorun şu ki, yine yalnızca Türkiye için, sağlık bakanlığı raporları 2018 yılı için yaklaşık 4000 organ naklinin gerçekleştiğini söylüyor (2, 3); yani 25000 hastanın yaklaşık yalnızca %15’i ihtiyaç duyduğu organa sahip olabiliyor! Korkunç!

İşte yukarıda bahsettiğimiz 2001 yılındaki bu mesane nakli, tam da bu sebepten dolayı çok önemli bir gelişme. Eğer ihtiyaç duyulan doku veya organı, bağış listesine bağlı kalmadan laboratuvar ortamında üretebilirsek organ yetmezliğine bağlı ölümleri önemli ölçüde azaltabiliriz. Daha da yakın bir çözüm ise organ kadar karmaşık olmayan bazı dokuların üretilmesinde karşımıza çıkıyor. Kornea veya deri gibi bazı doku örnekleri günümüzde laboratuvar ortamında üretilebiliyor. Klinik uygulamaları henüz yaygın bir şekilde karşımıza çıkmıyor olsa bile aşağıdaki görselde de görebileceğiniz şekilde laboratuvar ortamında üretilen bir aort kapakçığı, veya yanık sonucu kaybedilen kulak gibi kıkırdak dokuların nakledilmesi çok da uzak olmayan bir gelecekte uygulamalar arasında yer alacak gibi duruyor.

 

0*NtExC437Knn9vBYe
Doku muhendisligi uygulamaları ile üretilmiş bir aort kapakçığı (4)

Elbette doku ve organ mühendisliğinin ilgilendiği tek konu organ üretmek değil. Bu da bizi 2. Hedefimize getiriyor:

Hedef 2

2021 itibariyle hepimizin fazlasıyla haberinin olduğu çok ilginç bir zaman geçiriyoruz. SARS-CoV-2 isimli virüs sebebiyle bir pandemi süreci içine girdik ve bu virüsün sebep olduğu COVID-19 isimli hastalığa karşı üretilebilmiş bir tedavi yöntemi bu yazının yazıldığı tarih itibariyle yok. Bunun yanında bu hastalığa yakalanmayı engelleyebilen aşıların geliştirilmesi de normal sınırların çok dışında ilerleyen bir süreç sayesinde gerçekleştirilebildi.

Şimdi önce bazı temel bilgilerle başlayalım. Bizler homo sapiens sapiens bilimsel adı altında sınıflandırılan bir alt türün üyeleriyiz. Bir hastalıkla karşılaştığımız zamanda da geliştirilen tedavi yöntemleri veya aşı gibi tedbirler homo sapiens sapiens türünün metabolik işleyişine yönelik olarak geliştiriliyor. Ancak burada bazen bir sorunla karşılaşıyoruz. Bu ilaçları üretirken gerekli denemeleri homo sapiens sapiens üzerinde yapmıyoruz (en azından çoğu zaman diyelim)! Özellikle 1960’lı yıllara kadar yapılan aşı çalışmalarının büyük bir kısmında, tamamen farklı bir tür olan cavia porcellus, yani gine faresi (kobay faresi) kullanılıyordu. O tarihlerden sonra da durum çok değişmedi ve yine homo sapiens sapiens ile çok da yakın akraba olmayan fareler ve tavşanlar kullanılıyor günümüzde. Bu durum bu hayvanlardan elde edilen antikorların kullanıldığı bazı deneylerde büyük bir sorun teşkil etmese de her deney bu şekilde ilerlemiyor. Bunun yanında bir de işin etik boyutu var; bu hayvanları kendi türümüzde denemek istemediğimiz deneyler için bazı işkence benzeri yöntemlere maruz bırakma hakkını bize kim verdi?

pexels-photo-6816864.jpeg
Kobay faresi – kaynak

Doku ve organ mühendisliği çalışmalarının 2. hedefi işte tam da bu insanlık dışı uygulamalara bir çözüm önerisi getirebilir. Bazı hastalıklar için üretilen ilaçların geliştirilme aşamaları, gönüllü hastaların dahil olduğu deneme basamağından öne laboratuvar ortamında ilerliyor. Bu deneylerin güvenilirliği elbette tartışmaya açık değil fakat doku mühendisliğinin tam da bu noktada yeni bir bakış açısı sunduğunu söyleyebiliriz. Yapılan ilaç denemelerini hayvanlar üzerinde veya direkt olarak petri kapları içinde (in vitro ortam) gerçekleştirmek yerine hedef hastalığa yönelik üretilen hastalıklı doku modelleri üzerinde denemek daha faydalı bir süreç geçirilmesini sağlayabilir ilaç geliştirilme aşamalarında. Kanserli bir karaciğer ürettiğimizi düşünürsek, karaciğer kanserine yönelik bir ilacın geliştirilmesi için gönüllü hasta ihtiyacı azalabilir.


Bu 2 hedef çerçevesinde ilerleyen doku ve organ mühendisliği çalışmaları insanlık için oldukça önemli 2 soruna çözüm ve yeni yaklaşımlar getirmeyi amaçlıyor. Bu yazı dizimizin ana teması olan 3D bioprinting de işte bu 2 hedefin sağlanması amacıyla kullanılan cihazlardan yalnızca birisi.

Bununla birlikte ilk yazımızın sonuna gelmiş bulunuyoruz. Bir sonraki yazıda, yukarıdaki paragrafı kapattığımız yerden devam edeceğiz; “3D bioprinting nedir?” sorusu cevap bulacak.

Yazıyı doku mühendisliği çalışmaları için çok önemli ve halk arasında da bilinirliği oldukça fazla olan bir görsel ile kapatıyorum: Vacanti Faresi (io1)!

0_FWnsGSWmkuAcvA1M
Doku mühendisliği yöntemleri ile üretilmiş bir kulağı sırtında taşıyan Vacanti Faresi – Kaynak

Referanslar

(1) F. Oberpenning, J. Meng, J.J. Yoo, A. Atala, De novo reconstitution of a functional mammalian urinary bladder by tissue engineering, Nat. Biotechnol. 17 (1999) 149–155. doi:10.1038/6146.

(2) TTDISKDS KAMU (saglik.gov.tr)

(3) Türkiye Organ Nakli Vakfı – Hayat Devam Etsin (tonv.org.tr)

(4) 3D Bioprinting of heterogeneous aortic valve conduits with alginate/gelatin hydrogels DOI: https://doi.org/10.1002/jbm.a.34420

İleri Okumalar

(1) Y. Cao, J.P. Vacanti, K.T. Paige, J. Upton, C.A. Vacanti, Transplantation of Chondrocytes Utilizing a Polymer-Cell Construct to Produce Tissue-Engineered Cartilage in the Shape of a Human Ear, Plast. Reconstr. Surg. 100 (1997) 297–302.


Bu yazıya Doku Mühendisliği ve 3D Bioprinting – 101 – Güney Cüceloğlu (guney.com) adresinden de ulaşabilirsiniz.

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s

WordPress.com'da bir web sitesi veya blog oluşturun

Yukarı ↑

Web sitenizi WordPress.com ile oluşturun
Başla
%d blogcu bunu beğendi: