3 Boyutlu Olarak Basılan İlk Kalp

İsrail Tel Aviv Üniversitesi'ndeki araştırmacılar hastaların kendisinden alınmış hücreleri kullanarak biyobasım işlemiyle kalp üretebilmek için yeni bir yaklaşım geliştirdi. Peki bu yaklaşımla üretilen bu kalp ne kadar işlevsel?

Araştırmacılar ilk olarak bir insanın veya domuzun omentum bölgesinden omentumsal dokuyu biyopsi yöntemiyle elde etmişlerdir. Hücreler dokunun bir kısmından özütlenirken kalan kısım ise hücresizleştirilmiştir. Hücreler sonradan kardiyomiyosit ve endotel hücrelerini üretmekte kullanılacak olan pluripotent kök hücreleri elde etmek için tekrardan programlanmıştır. Dokudan kalan kısım ise biyomürekkepte kullanılmak üzere ısıya duyarlı bir hidrojel üretmek için birtakım kimyasallar ve enzimlerle bir dizi işleme tabi tutulmuştur. Oluşturulan bu biyomürekkep oda sıcaklığında zayıf jel özelliği gösterirken 37°C'e ısıtıldığında güçlenmiştir. Bu durum biyomürekkep üretimini kolaylaştırırken daha sonra üretilen doku vücut içerisine aktarıldığında dokunun/organın mekanik özellikleri artacağı için şeklini koruyarak daha dayanıklı bir hal alacaktır. İki farklı hücre türü ayrı olarak hidrojellerle karıştırılarak parankimal kalp ve kan damarı dokularının üretiminde kullanılacak olan biyomürekkebin üretimi yapılmıştır. Daha sonra kalbin CT (bilgisayarlı tomografi) görüntüleri kullanılarak büyük yapıda olan kan damarlarının yapısı ve yönelimleri belirlenmiştir. CAD (bilgisayar yardımlı dizayn) programları kullanılmış ve matematiksel modeller kullanılarak küçük damarların dizaynı yapılmıştır. Bu noktada dikkat edilen en önemli husus oksijen difüzyonu optimum seviyeye ulaştırmaktır.

Bu yaklaşımla damarlanmış, perfüze olabilen (damarlar yardımıyla ilgili organın beslenebilmesi ve atık maddelerin organdan uzaklaşmasının sağlanabilmesi); immünolojik, hücresel, biyokimyasal ve anatomik olarak hastayla uyumlu olan, 3-B olarak kalın bir doku tabakasının üretildiğini görüyoruz. 

Bu çalışmanın önemi nedir? Dünya genelinde en çok ölüm kardiyovasküler hastalıklardan kaynaklanan ölümlerdir. 2016 yılında 17,9 milyon insan kardiyovasküler hastalıklardan hayatını kaybetmiştir. Bu hastalıkların da başında %85 oranla kalp krizi ve inme gelmektedir. Geleneksel yöntemler düşünüldüğünde özellikle son aşamada tedavi için kalp nakli düşünülmektedir. Fakat bu yöntemde çeşitli sorunlar mevcuttur. Bunların başında organ nakli için bekleyen hasta sayısı ile organ bağışında bulunan insanların sayısı arasındaki orantısızlıktır. Ayrıca organ nakli için uygun bağışlayıcıyı bulmak bile bir sorunken bu işlemin gerçekleştirilmesinden sonra bile hasta birtakım problemlerle karşılaşabilir. Özellikle bağışıklık sisteminin bu yeni organa yanıt oluşturmaması gerekir ki işte tam da bu noktada çalışmanın önemi anlaşılmaktadır. Bu çalışmada hastanın kendisinden alınan hücrelerle organın üretimi hedeflendiğinden bağışıklık sistemi organ naklinden sonra herhangi bir yanıt oluşturmayacaktır.

Bir diğer önemli detay ise bu çalışmada ilk defa damarlanmış bir organ üretilmiştir. Damarlanma üretilen organın beslenmesi, oksijenlenebilmesi ve üretilen karbondioksit ve zararlı maddelerin uzaklaştırılması için gereklidir. Diğer çalışmalarda genelde bu damarlı yapı ayrı olarak üretilip ana organ modeliyle birleştiriliyordu ya da oldukça kısıtlıydı. Fakat bu çalışmada ise bu yeni yaklaşımla iki ayrı parankimal doku bir arada üretilmiştir. Son olarak kalın doku tabakalarının basımı gerçekleştirildi ki bu olay organ basımı için umut vadeden bir gelişmedir. Önceden daha ince dokular üretebilirken şimdi mekanik olarak dayanıklı bir doku tabakası basılabiliyor. 

Peki bu çalışmada üretilen kalp nakil edilebilir mi? Cevap hayır. Öncelikle her ne kadar önemli bir adım atılmış olsa da üretilen kalp fonksiyonel değil. Medyada biyobasım tekniği ile bir organ modelinin üretimi her ne kadar heyecan uyandırsa da işin aslını araştırdığınızda buzdağının sadece "gözükmesi istenen" kısmı gözüküyor. Tel Aviv Üniversitesi'nden baş araştırmacılardan olan Tal Dvir, "İlk defa birileri bir yerde başarılı bir şekilde bir kalbe mühendislik uyguladı ve hücrelere, kan damarlarına, karıncıklara ve odacıklara sahip bir kalp bastı." demiştir. Üretilen bu organ modelinde kardiyomiyosit hücreler kasılma işlemini gerçekleştiriyor olsa da bir bütün olarak fonksiyonel bir kalp üretilememiştir. Ayrıca üretilen kalbin büyüklüğü sadece bir tavşan kalbi boyutundadır. Organın büyüklüğü artınca muhtemel birtakım problemlerle karşılaşılacaktır. Ayrıca çalışmanın yazarları makalenin son kısmında organ basımı için gerekli olan teknolojinin gelişmeye devam etmesi gerektiğini açıkça belirtmiştir.

Sonuç olarak; her ne kadar insan hücrelerinin ve hastaya özgü biyolojik malzemelerin kullanılarak bir kalp modelinin üretilmesinden dolayı çok önemli bir çalışma olsa da özellikle organ nakli bekleyen insanların umutlarıyla oynayacak derecede sonuçları abartarak haberler yapmak oldukça yanlıştır. 

 Referanslar:

1. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cardiovascular-diseases-(cvds)
2. https://3dprintingindustry.com/news/unpicking-the-worlds-first-3d-printed-heart-from-tel-aviv-university-153518/

Orijinal makale: Noor, N., Shapira, A., Edri, R., Gal, I., Wertheim, L., Dvir, T., 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts. Adv. Sci. 2019, 1900344. https://doi.org/10.1002/advs.201900344

mert gezek