3D Yazıcıyla Kalp Yapıldı, Ama Nasıl?

Gelişmiş ülkelerdeki en önemli ölüm sebebi olan kardiyovasküler hastalıklardan özellikle son dönem kalp yetmezliği olan hastalar için şu an elimizde olan tedavi seçeneklerini kalp nakli ve yapay kalpler oluşturmaktadır. Organ bağışı sayısının yetersiz olması ve yapay kalplerinde yüksek teknoloji gerektirmesi bunun yanında da pahalı olması üzerine son yıllarda bilim insanları 3D yazıcıdan kalp elde edebilir miyiz sorusunu sormaya başladılar.

Bu minvalde geçtiğimiz Nisan ayında ‘Advanced Science’ dergisinde yayımlanan bir makalede İsrailli bilim insanları ilk defa 3 boyutlu yazıcıda basılmış,beslenebilen ve tamamen insanın kendi hücrelerinden elde ettikleri kalbi ürettiklerini açıkladılar.Bu haber gerek tıp dünyasında gerek dünya basınında büyük yankı buldu. Peki, araştırmacılar bu kalbi nasıl yaptı, yaptıkları kalp ne kadar fonksiyonel, çalışmanın ne gibi sınırlılıkları var? Dilerseniz bu sorulara cevap bulmak üzere yazımıza geçelim.

Tahmin edebileceğiniz üzere bu çok kapsamlı ve detaylı bir çalışma. Dolayısıyla bu yazıda sizleri çok detaya boğmadan temel olarak süreci özetleyecek bir yazı aktarmayı hedefliyorum.

Çalışmada araştırmacılar 3D kalbi yapmadan önce ‘cardiac patch’ denilen Türkçeye ‘kalp yaması’ olarak tercüme edebileceğimiz yapıyı da üretiyorlar.Ama bu yazıda biz sadece çalışmanın 3D kalbin üretildiği yönünü ele alacağız.

Aslında bu yazıyı okurken içinizden ‘Ben daha önce 3D yazıcıdan basılmış kalp gördüm,bu neden ilk?’ diye bir soru geçirebilirsiniz. Evet daha önce 3D yazıcılardan kalpler üretildi.Ama bu kalpler tamamen yapay maddelerden elde edilen kalplerdi.Dolayısıyla hayvan veya insanlara implante ettiğinizde hemen immün cevaba sebebiyet veriyodunuz.Fakat bu çalışmada araştırmacılar sadece hastalardan alınan dokudan bir kalp ürettikleri için immün cevap ekarte ediliyor.

Süreci maddeler halinde şöyle özetleyebiliriz:

1. Öncelikle hastaların omentumundan (midenin büyük kurvatüründen başlayıp tüm bağırsakların üzerini mutfak önlüğü gibi örten, 4 katlı bir periton tabakası) bir doku parçası alınıyor.
   
2. Ardından alınan bu doku deselülerize ediliyor. Yani alınan dokudaki hücreler izole edilerek geriye iskelet yapı kalıyor.Böylelikle hücresel ve hücresel olmayan iki parça elde ediyoruz.
3. Hücresel olmayan iskelet yapı jel haline getiriliyor.
4. Elde edilen hücreler ise re-programlama ile önce pluripotent kök hücreye dönüştürülüyor. Ardından bu kök hücreler kardiyomiyositlere ve endotel hücrelerine farklılaştırılıyor.
5. Sonrasında elde edilen kardiyomiyositler temel olarak bir jele, endotel hücreleri temel olarak bir jele ekleniyor ve iki farklı ‘bioink’ denilen 3D yazıcının hammadesi elde edilmiş oluyor.
6. Bu aşamada, üreteceğimiz kalbin beslenmesini sağlayabileceğimiz damar yapısı bilgiyar programlarında hastalardan alınan CT görüntüler yardımıyla dizayn ediliyor.
7. Sonrasında 3D yazıcı kendi sistemine yüklenen dizayn ve iki farklı bioink yardımıyla kalbi üretiyor.

Günün sonunda 20 mm uzunluğunda 14 mm çapında, damar yapısına sahip bir kalp elde edilmiş oluyor. Takdir edersiniz ki bu boyutlardaki bir kalp insan kalbinin kompleks yapısından çok uzakta bulunmaktadır, dolayısıyla elde edilen kalpler belki doğrudan insana fayda sağlamayabilir. Lakin özellikle ilaç görüntüleme araştırmalarında kullanılarak bilim dünyasına katkıda bulunabilir.

Özellikle yazarların belirttiği kan damar ağının bilgisiyardaki dizaynının yetersizliği, ve küçük çaptaki damarların basılması gibi problemler giderildikçe, in vivo çalışmalara (hayvanlar üzerindeki çalışmalar) ağırlık verildikçe bu tip kalpler klinik çalışmalarda daha değerli hale geleceklerdir.

Evet, yazımızın sonuna geldik. Çalışmayla ilgili kafanıza takılan her türlü soruyu yorum bölümünden sorabilirsiniz.

Hoşçakalın.

Kaynakça:

Makele linki: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201900344