Rusya Devlet Nükleer Enerji Kuruluşu Rosatom’a bağlı bilim insanları, canlı hücrelerden damar yetiştirmeyi başardı.

Kan damarlarının uzun dokusal eşdeğerlerinin biyofabrikasyonunu başarıyla gerçekleştiren bilim insanları, 2030’ların başında daha karmaşık damarları üretebilmeyi umuyor. Troitsk Bilim Enstitüsü’nde görev yapan araştırmacıların sonraki hedefi, bu damarların etrafında işlevsel insan organları oluşturmak olacak.

Bilim insanları, biyofabrikasyonun transplantasyon ve rejeneratif tıpta büyük bir devrim olduğuna inanıyor. Eğer proje başarılı olursa, hastalar artık donör organ beklemek zorunda kalmayacak. Bunun yerine kişiye özel, mükemmel uyumlu böbrek, pankreas, akciğer ve diğer organların birebir yapay versiyonları üretilebilecek.

Damarlar Tavşana İmplante Edildi 

Rosatom’un bu çalışması, Geleceğin Teknolojileri Forumu’nda da tanıtıldı. Doku mühendisliği alanında çığır açan gelişmeye, Rusya Devlet Başkanı Vladimir Putin de tanıklık etti.

Biyofabrikatörde yetiştirilen bir kan damarı eşdeğeri ilk olarak bir ay önce bir tavşanın femoral arterine implante edilmişti. Başarılı olan operasyonla çalışmanın işlevselliği tam olarak doğrulandı.

Bu teknoloji, hücresel materyalin fiziksel alanlar aracılığıyla uzaysal olarak yönlendirilmesiyle besiyeri içinde bir yapının oluşturulmasına dayanıyor. Ancak, böyle bir organ eşdeğeri oluşumun hemen nakle hazır hale gelmesi mümkün olmuyor. Biyomekanik özelliklerini kazanabilmesi için oluşumun biyoreaktörde belirli bir olgunlaşma sürecinden geçmesi gerekiyor.

Hücresel materyal hem biyobaskı hem de biyofabrikasyon için hastanın mukozasından kazıma yöntemiyle veya yağ dokusundan elde edilebiliyor. Ayrıca, periferik kandan kök hücre toplama teknolojisi de bulunuyor.

Troitsk Bilim Enstitüsü Eklemeli Üretim Teknolojileri ve Biyomühendislik Baş Uzmanı Yegor Plakhotnyuk, ihtiyaç duyulan hücre tiplerinden, ekstraselüler matris oluşturarak tek bir yapıya kaynaşma yeteneğine sahip, 200-300 mikrometre çapında sferoidler oluşturduklarını belirtti. “Şu anda yapıyı akustik alanlarla sabitliyoruz, ancak gelecekte manyetik alanları da kullanmayı planlıyoruz” diyen Plakhotnyuk, manyetik alan sayesinde daha karmaşık dokusal eşdeğerler oluşturmanın daha kolay olacağını, akustik alanların ise maksimum 10 santimetre uzunluğunda yapay damarlar yetiştirmelerine olanak tanıdığını söyledi.

Projenin başlangıç aşamasında, yapay bir damar yetiştirebilmek için bilim insanları akustik biyoyazıcı ve biyoreaktör cihazlarını geliştirdi. Daha sonra bu fonksiyonlar tek bir biyofabrikator içinde birleştirildi. Merkezi hazneye hücresel materyalin yüklenmesinin ardından gerekli ayarlar yapıldı ve besiyeri içinde damar eşdeğeri oluşturuldu. Dokusal sferoidlerden oluşturulan yapı, olgunlaşma sürecine girmesi için biyofabrikatora yerleştirildi.

Bu yenilikçi yöntem, Seçenov Moskova Devlet Tıp Üniversitesi’nde küçük ve orta boyutlu hayvanlar üzerinde test edilmeye devam ediyor. Araştırmalar yıl boyunca sürecek.

Transplantasyonda Yeni Dönem

Yapay damarlar, aterosklerozun cerrahi tedavisinde kullanılmak üzere geliştiriliyor. Günümüzde hastalara genellikle biyouyumlu metaller ve polimerlerden yapılmış stentler veya şantlar yerleştiriliyor. Ancak bu damarların reddedilme riski bulunuyor. Bu nedenle, etkilenen bölgenin, hastanın kendi hücresel materyalinden üretilmiş yapay bir damar ile değiştirilmesi daha güvenli bir seçenek olarak görülüyor.

Yegor Plakhotnyuk, 2030 yılına kadar yalnızca arterlerin basit eşdeğerlerini değil, daha karmaşık ve dallanmış yapay damar sistemlerini de üretebilecek bir manyetik-akustik biyoyazıcı geliştirmeyi hedeflediklerini belirterek, “Daha sonra, bu damarların etrafında kanalları olan işlevsel organ eşdeğerleri, örneğin bir karaciğer, geliştirilebilir. Bu damarlar, organın olgunlaşma sürecinde beslenmesini sağlayacak” ifadelerini kullandı.

Ultrasonik akustik alan kullanılarak, 10 cm uzunluğa kadar kan damarı eşdeğerleri yetiştirilebiliyor. Bu teknoloji varisli damarlar, tromboz, koroner kalp hastalığı ve diğer damar hastalıklarından muzdarip insanlara yardımcı olacak. Önümüzdeki yıllarda Rosatom’un geliştirdiği bu teknoloji diğer hasarlı doku ve organların da onarılmasını mümkün kılacak.