Tel Aviv Üniversitesi araştırmacıları; bu büyük tıbbi buluşta, dünyanın ilk 3 boyutlu vaskülerize mühendisliğine imza attı. Bir hastanın kendi hücrelerini ve biyolojik materyallerini kullanarak, ilk kez 3D kalp bastılar.
Bulgular; 15 Nisan’da Advanced Science’daki bir çalışmada yayınlandı. Tasarlanan kalp; hastanın immünolojik, hücresel, biyokimyasal ve anatomik özelliklerine tamamen uyuyor.
Şimdiye kadar, rejeneratif tıp alanındaki bilim insanları (biyoloji ve teknolojiyi birleştiren dal) kan damarları olmadan, sadece basit dokuları basmakta başarılı oldular.
TAU, Moleküler Hücre Biyolojisi ve Biyoteknoloji Fakültesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü Prof. Tal Dvir: “Bu, herhangi bir yerdeki herhangi bir kişinin başarıyla yürüttüğü ve hücrelerin, kan damarlarının, ventriküllerin ve odaların bulunduğu bir kalbin tamamını basımıdır.”
Kalp hastalığı, hem erkek hem de kadınlar arasında önde gelen ölüm nedenidir. Kalp nakli; şu anda son dönem kalp yetmezliği olan hastalar için mevcut olan tek tedavidir. Kalp donörlerinin korkunç sıkıntısı 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; bioinksler, şeker ve proteinlerden yapılmış maddeler, karmaşık doku modellerinin 3D baskısı için kullanılabilecek. İnsanlar geçmişte bir kalbin yapısını 3 boyutlu olarak basmayı başardılar. Ancak bunlar hücreler ya da kan damarları olmaksızın gerçekleşti. Gelecekte kişiselleştirilmiş doku ve organ değiştirme mühendisliği; yaklaşımımızın potansiyelini ortaya koyuyor.”
TAÜ Yaşam Bilimleri Fakültesi’nden Dr. Assaf Shapira ve Prof. Dvir laboratuvarında doktora öğrencisi olan Nadav Moor: “Bu aşamada, 3D kalbimiz küçük, bir tavşan kalbinin büyüklüğü kadar. Daha büyük insan kalpleri aynı teknolojiyi gerektiriyor.”
Araştırma için hastalardan bir yağlı doku biyopsisi alındı. Daha sonra dokunun hücresel materyalleri 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, bağışıklık uyumlu kalp izleri oluşturmak için kalp veya endotel hücrelerine verimli bir şekilde ayrıştırıldı.
Prof. Dvir’e göre, “doğal” hastaya özgü malzemelerin kullanımı, doku ve organların başarılı bir şekilde mühendisliği için çok önemlidir.
Prof. Dvir: “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. Burada, immünolojik, hücresel, biyokimyasal ve tamamen uyuşan 3 boyutlu basılan kalın, vaskülarize ve perfüze edilebilir kardiyak dokulara basit bir yaklaşım sunabiliriz.”
Araştırmacılar şu anda laboratuvarda basılı kalpleri kültürlendirmeyi ve onlara “kalp gibi davranmayı öğretmeyi” planlıyorlar. Daha sonra 3D model kalpleri, hayvan modellerinde nakletmeyi planlıyorlar.
Prof. Dvir: “Basılı kalbi daha da geliştirmemiz gerekiyor. Hücreler bir pompalama kabiliyeti oluşturmaya ihtiyaç duyuyor; şu anda büzüşebiliyorlar, ancak birlikte çalışmalarına da ihtiyacımız var. Yöntemin etkinliğini ve kullanışlılığını başaracağımızı ve kanıtlayacağımızı umuyoruz.
Belki de, on yıl içinde dünyanın en iyi hastanelerinde organ yazıcıları olacak ve bu işlemler rutin olarak uygulanacak.”
