Yapay Organ Üretiminde Eşik Aşıldı: İlaç Testleri ve Kanser Tedavisi İçin Devrimsel Bir Platform

Alman bilim insanları yapay organ (organoid) üretiminde çok önemli bir ilerleme sağladı. Mevcut yöntemlerle üretilen organoidler ile eşdeğer hücresel ve yapısal özelliklere sahip büyük miktarda insan akciğer organoidi üretebilen otomatik bir biyoreaktör sistemi geliştirildi. Sürekli karıştırılan bu tank sistemi, mikroskopi ve tek hücreli RNA dizileme ile doğrulanan hava yolu ve alveol gelişimini destekliyor. Ayrıca ölçeklenebilir, hayvan kobay deneylerini devre dışı bırakan ve hastaya özgü ilaç testi modellerinin önünü açıyor. Uzmanlar bu gelişme ile birlikte özellikle kişiye özel kanser tedavilerinin geliştirilmesi ve ilaca verilen yanıtın öngörülmesi konusunda devrim niteliğinde bir eşiğin aşıldığını belirtiyor.

Laboratuvarda insan akciğer dokusu üretebilmek bilim insanları için yıllardır erişilemez bir hayal gibi görünüyordu. Ancak sürecin en temel kısıtı hep aynı kaldı: ölçeklenebilirlik. Organoid üretimi oldukça hassas ve zaman alan manuel işlemler gerektiriyor, bu da yüksek kapasiteli ilaç testlerinde veya kişiselleştirilmiş uygulamalarda kullanımını zorlaştırıyordu. Sonuçları bir kaç gün önce Frontiers in Bioengineering and Biotechnology dergisinde yayımlanan bir çalışma, bu sınırlamanın aşılmaya başladığını gösteriyor.

Yapay organ çalışmasında yeni bir eşik: Kök hücreler ile minyatür kalp üretildi

Biyoreaktör Sistemi ile Akciğer Organoidlerini Ölçeklendirme

Almanya’da bulunan Duisburg Essen Üniversitesi’nden araştırmacılar, oksijenlenmiş ve sürekli karıştırılan bir biyoreaktör kullanarak insan akciğer organoidlerini toplu halde üretmek için otomatik bir sistem geliştirdi. Bu yaklaşım, indüklenmiş pluripotent kök hücrelerden jel benzeri bir matriks kullanmadan akciğer organoidi üretimine yönelik önceki protokollerin üzerine inşa edildi. Sistemin karıştırmalı tanka taşınması ile araştırmacılar, manuel yöntemdeki özellikleri koruyarak aynı anda çok daha fazla sayıda organoid üretmeyi başardı.

Sistemin başarıyla test edildiğini ve sorunsuz şekilde akciğer organoidleri üretebildiğini söyleyen çalışmanın birinci yazarı ve Duisburg Essen Üniversitesi öğretim üyesi Prof. Dr. Diana Klein, şu bilgileri paylaştı: “Bu, prensipte, akciğer organoidlerinin otomatik bir süreçle üretilebileceği anlamına geliyor. Bu kompleks yapılar, in vivo durumu konvansiyonel hücre hatlarından çok daha iyi temsil ediyor ve mükemmel bir hastalık modeli sunuyor.”

Kök Hücreden Akciğer Organoidine Giden Süreç

Geliştirlen yeni sistemde süreç, standart kültür kaplarında çoğaltılan kök hücrelerle başlıyor. Hücreler yeterli yoğunluğa ulaştığında yüzeyden ayrılıyor ve yapışmayı önleyen kaplarda embriyoid cisimcikler hâline getiriliyor. Bu küresel yapılar, akciğer gelişimini taklit eden büyüme faktörleri ile hava yolu ve alveol doğrultusunda farklılaşmaya yönlendiriliyor. Yeni sistemde bu önfarklılaşmış yapılar, kabarcık oluşturmadan oksijen sağlayan özel bir membran karıştırıcısı ile donatılmış biyoreaktöre aktarılıyor.

Tank içinde organoidler dört hafta boyunca pH, çözünmüş oksijen ve sıcaklığın sıkı biçimde kontrol edildiği koşullarda büyümeye bırakılıyor. Karşılaştırma için aynı süre boyunca manuel olarak yetiştirilen organoidler de inceleniyor. İmmün boyama ve tek hücreli RNA dizileme dahil olmak üzere yapılan moleküler analizler, her iki yöntemin de hava yolu ve alveol yapıları ürettiğini doğruluyor. Epitel ve mezenkimal hücre alt tipleri de gelişmekte olan insan akciğerinin karakteristik profilleriyle örtüşüyor.

CRISPR Gen Teknolojisinde Devrim: Baş ve Boyun Kanserleri Başarı ile Tedavi Edildi!

Biyoreaktör organoidlerinin hacim olarak biraz daha büyük olduğunu söyleyen Prof. Dr. Klein, “Bir sonraki adımda, organoidler yüksek kapasiteli yöntemler kullanılarak potansiyel tedavilerin test edilmesi için kullanılabilir hale gelmiş olacak. Böylece hastaya özgü ilaçların geliştirilmesi hızlanabilir.  Ayrıca bu organoidler, başta kanser tedavileri olmak üzere, diğer tedavilere hastaya özgü yanıtları öngörmek için de kullanılabilir.”

Ölçeklenebilir Modeller ile Klinik Potansiyelin Genişletilmesi

Hayvansal bileşen kullanılmadan güvenilir biçimde büyük miktarda organoid üretilebilmesi, özellikle onkoloji uygulamaları için önemli bir avantaj sağlayabilir. Kullanılabilecek çok sayıda organoid olması tümör davranışını, ilaç yanıtını ve radyasyon duyarlılığını incelemek için standart bir platform sunabilir. Hasta dokusundan türetildiklerinde kişiselleştirilmiş tedavi kararlarını desteklemek ve deneysel ilaçların erken testini mümkün kılmak da söz konusu olabilir. Tüm bu avantajları toplu organoid üretimini kişiselleştilmiş tıp için önemli bir basamak haline getiriyor.

Yöntemin Hala Bazı Sınırlılıkları Var

Organoidlerin henüz akciğerin tüm hücresel bileşimini tamamen taklit edecek aşamaya gelmediğini belirten Prof. Dr. Klein, sözlerini söyle noktalıyor: “Büyük resmi tamamlamak için hâlen eksik olan bazı hücreler var, örneğin bağışıklık hücreleri ve kan damarları. Ancak organoidlerin bronşiolar ve alveoler yapıları oldukça iyi. Hasta odaklı bir tarama platformu için bu şimdilik yeterli olabilir. Çünkü tedavi sırasında hücrelerin kaderine ilişkin önemli bilgiler yine de elde edilebilir. Bu sistemler bir organizma kadar karmaşık olmasa da insan temelli modellerdir, yani hastalarda bulunan hücreleri içerir.”

Yaşayan Turuva Atı: Bakterilere Gizlenen Virüsler Kanser Tedavisinde Başarılı Oldu

“Optimizasyon için hâlen geniş bir alan var. Büyük ölçekli organoid üretimi için sağlam ve ölçeklenebilir protokollere ihtiyacımız var. Biyoreaktör tasarımı, kullanılacak hücre tipleri ve organoidlerin yetiştirildiği koşullar özenle değerlendirilmelidir. Ancak en önemli ve kritik aşamaları geçtik ve kalan detaylar üzerinde çalışmaya devam ediyoruz.”

YORUMUNUZ VAR MI?

Label

İsim*

Email*

Δ

Label

İsim*

Email*

Δ

0 Yorum

Inline Feedbacks

Tüm yorumları gör