Tel Aviv–Assaf ve meslektaşı Paolo aynı anda odadayken laboratuvar tıklım tıklım dolu. İki bilim insanının fazla alanı yok. Küçük odayı test tüpleri, buzdolapları, petri kapları, her şekil ve renkteki kablolar ve iki büyük 3D yazıcıyla paylaşıyorlar. Tel Aviv Üniversitesi George S. Wise Yaşam Bilimleri Fakültesi araştırma grubundaki iki makineden sorumlu olan Paolo, “Böyle bir şeyin maliyeti bir arabadan çok daha pahalı” diyor. Onlarla birlikte İsrailli bilim insanları devrime benzer bir şeyi başardılar: İlk insan yapımı kalp bu darmadağın laboratuvar odasında doğdu.
Kalbi hâlâ kiraz büyüklüğünde. Ama her şey oradadır: kan damarları, dokular, hücreler, odalar. İsrailli bir araştırmacı prototipi gösteriyor.
Hücrelerin birlikte çalışması gerekiyor
Laboratuvar müdürü Assaf Shapira, camla kaplı bir prototipi başparmağı ve işaret parmağı arasında dikkatlice çeviriyor. Organ hâlâ kiraz büyüklüğünde. Ama her şey oradadır: kan damarları, dokular, hücreler, odalar, pompa. Assaf Shapira “Şu ana kadar çok küçük” diyor.
Hastalardan ilk önce biyopsi yoluyla bir yağ dokusu tabakası çıkarıldı ve hücresel ve hücresel olmayan bileşenlere ayrıldı. Yağ hücreleri kök hücrelere yeniden programlandı, onlar da kalp hücrelerine farklılaştı. Geriye kalan kısım (hücre dışı malzeme olarak adlandırılır) daha sonra hidrojel adı verilen bir maddeye dönüştürülür. Paolo, “Buna aynı zamanda bioink de deniyor” diye açıklıyor ve neon ışığında yeşil bir valf tutuyor: “Ve sonra buraya çıkıyor.”
Bu 3D yazıcı, insan dokusundan kalp oluşturmak için kullanılıyor.
Tal Dvrir ve Assaf Shapira liderliğindeki laboratuvar dokuz yıldır faaliyet gösteriyor. Ancak yaklaşık beş yıl önce 3 boyutlu yazıcılardaki patlamayla birlikte çok şey değişti. Assaf Shapira, “Bilim ve teknoloji doğrusal olarak değil, katlanarak gelişiyor” diyor. “Bu, bir buluşun bir sonrakine dayandığı ve hızının gözle görülür şekilde arttığı anlamına geliyor.” Ancak olası sonuçlar konusunda temkinli davranıyor. Her ne kadar projeye inansa da, 3D yazıcıyla organların işleyişi hakkında gerçek anlamda konuşabilmemiz için hâlâ aşılması gereken birkaç engel olduğunu da biliyor.
Bilimsel bir devrim
Tıpta 3 boyutlu yazıcılar: Günümüzde tıp alanında 3D baskı kullanılarak, hastalara özel olarak hassas şekilde tasarlanmış diş kaplamaları, işitme cihazları ve kemik implantları zaten büyük ölçekte üretiliyor. Cerrahi aletler ve hatta tabletler de bu şekilde yapılıyor.
Biyoyazıcı: Bunlar organik maddeler için 3 boyutlu yazıcılardır. Araştırma alanına doku mühendisliği denir. Araştırmacılar hastalarla ilk başarıları gösterebilirler. Örneğin İskoç araştırmacılar, şekil bozukluğu olan genç bir kız için yeni bir kulak yarattı.
Baskıdaki organlarr: Bu yıl ABD'li araştırmacılar akciğerleri taklit eden ve aslında kana oksijen sağlayabilecek 3 boyutlu bir organ sundular. Hintli ve ABD'li araştırmacılar, karaciğer yetmezliği olan hastalara nakledilebilecek karaciğer dokusu geliştiriyor.
Assaf Shapira, “Dünyanın dört bir yanındaki meslektaşlarımızın halihazırda araştırdığı şeyleri temel aldık” diyor. Dünyanın çeşitli yerlerinde 3 boyutlu yazıcılar kullanılarak organ ve doku üretilmeye çalışılıyor. Washington Üniversitesi ve Teksas'taki Rice Üniversitesi'nden bilim insanları geçtiğimiz günlerde akciğerlerin de kolaylıkla basılabileceğini gösterdi.
İsrail'de çoğu araştırma cilt ve kıkırdak dokusuna odaklanıyor. “Bunun temel nedeni tam olarak huzurlu bir yer olmamamızdır. Assaf Shapira, askeri operasyonlardan sonra estetik ameliyatlara olan talebin çok yüksek olduğunu söylüyor.
En büyük sorun kalpteki baskı değil
Ancak konu kalp olduğunda en büyük sorunun baskı teknolojisi olmadığını belirtiyor. Ne yazık ki hücreleri doğru yere konumlandırmak yeterli olmuyor. Ayrıca organ fonksiyonlarını üstlenebilecek şekilde birlikte çalışmaları gerekir. Çünkü mini kalp aslında atması gereken her şeye sahip olsa bile hücreler henüz senkronize bir şekilde kasılamazlar.
Ayrıca kalbin boyutunun da artması gerekiyor. Büyümeli ve proteinler oluşturmalı, dokuya yeterli oksijenin girebilmesi için kan damarları yoğunlaşmalıdır. Assaf Shapira, “Deri, mesane veya damar gibi içi boş veya düz yapıların yalnızca tedavi edilmesi gereken ince bir yüzeyi vardır” diyor. “Kalp ve karaciğer gibi organlar ise çok hacimli ve kalbin merkezine nasıl girip onlara sürekli yeterli oksijeni nasıl sağlayabileceğimizi henüz tam olarak anlayamadık.” doku içindeki hücreler ölür. Assaf, “Ah, burada bazı kalpler öldü” diye ekliyor. “Muhtemelen yüz civarında.”
Kalbin Almanya'dan gelen bir biyoreaktörde olgunlaştırılması gerekiyor
Bunu önlemek için bir biyoreaktöre ihtiyaç vardır. Almanya'dan geliyor. Kalbin bu tankta olgunlaşması gerekiyor. Besin maddeleri, akvaryumdaki balık yemi gibi serbestçe dolaşır. Assaf Shapira'nın ifadesiyle, baskıdan yaklaşık iki hafta sonra hücrelerin “birbirleriyle konuşmaya” başlaması gerekiyor. Kendi kendilerini organize ederler. Sonuçta ne yapacaklarını bilen kalp hücreleridirler. “Evet, kalp harikadır ama karaciğer kadar karmaşık değildir. Bilim adamı, “Sonuçta bu sadece bir pompa” diyor. Ayrıca mekanik olarak da (örneğin plastikten) yapılabileceğini ekliyor. Ancak sorun hastanın bağışıklık reaksiyonudur.
Biyolog böylece organ nakillerindeki en büyük sorunlardan birine değiniyor: Eğer doku hastanın kendi hücresel materyalinden oluşmuyorsa, vücut sıklıkla savunma tepkisi gösterir. Yabancı organ reddedilir. Hastalar hayatlarının geri kalanı boyunca ilaca bağımlıdır. Bazen bir nakil tamamen başarısız olur.
Tel Aviv'den gelen kalp ise alıcının dokusundan yaratıldığı için alıcıyla tamamen uyumlu olacaktı. Aynı zamanda şekil ve yapı olarak kendi kalbinize benziyordu. Araştırmacılar, bilgisayarlı tomografiyi kullanarak hastanın büyüklüğüne ve yaşına mükemmel şekilde uyum sağlayan kişiselleştirilmiş şekiller tasarlamak istiyor.
Bunun, donör organlarının kronik sıkıntısını çözebileceği umudu, dünya çapındaki araştırmacıları harekete geçiriyor. Hastalar genellikle donör organı için altı ila sekiz yıl bekler. Birçoğu, bir tane bulunamadan ölüyor. Nüfusun bağış yapma isteği azaldı. Alman Organ Nakli Vakfı (DSO), 2017 yılının tamamında yalnızca 797 bağışçı saydı. Bu son yirmi yılın en düşük rakamıydı.
Daha az hayvan testi
Tel Aviv araştırmasının başkanı Profesör Tal Dvrir'e göre çözüm açık: Yaklaşık on yıl içinde hastanelerin kendi yazıcıları olacak ve ihtiyaç olması halinde kolayca organ, deri ve damar basımı yapılabilecek. Belki gelecek yıl biyoreaktördeki kalplerin hayvan deneylerinde test edilmesinin zamanı gelebilir. Ancak in vitro teknolojinin yardımıyla bu da yakında geçmişte kalacak. Tal Dvrir, sistemler insan hücrelerinden geliştirilebildiğinde hayvanlardan ziyade deneylere daha uygun olacağını söylüyor.
Daha fazla yedek organ, daha az hayvan testi; Assaf Shapira ve Tal Dvir'in çalışması önemlidir. Ve bu artık o kadar uzak, hatta ütopik bir vizyon değil: Assaf Shapira, “Her bilimsel yenilik başlangıçta bilim kurgu gibi geliyor” dedi. “Ama umarım, hayır, inanıyorum ki, bunları hayatım boyunca deneyimleyeceğim.”
Kalbi hâlâ kiraz büyüklüğünde. Ama her şey oradadır: kan damarları, dokular, hücreler, odalar. İsrailli bir araştırmacı prototipi gösteriyor.
Hücrelerin birlikte çalışması gerekiyor
Laboratuvar müdürü Assaf Shapira, camla kaplı bir prototipi başparmağı ve işaret parmağı arasında dikkatlice çeviriyor. Organ hâlâ kiraz büyüklüğünde. Ama her şey oradadır: kan damarları, dokular, hücreler, odalar, pompa. Assaf Shapira “Şu ana kadar çok küçük” diyor.
Hastalardan ilk önce biyopsi yoluyla bir yağ dokusu tabakası çıkarıldı ve hücresel ve hücresel olmayan bileşenlere ayrıldı. Yağ hücreleri kök hücrelere yeniden programlandı, onlar da kalp hücrelerine farklılaştı. Geriye kalan kısım (hücre dışı malzeme olarak adlandırılır) daha sonra hidrojel adı verilen bir maddeye dönüştürülür. Paolo, “Buna aynı zamanda bioink de deniyor” diye açıklıyor ve neon ışığında yeşil bir valf tutuyor: “Ve sonra buraya çıkıyor.”
Bu 3D yazıcı, insan dokusundan kalp oluşturmak için kullanılıyor.
Tal Dvrir ve Assaf Shapira liderliğindeki laboratuvar dokuz yıldır faaliyet gösteriyor. Ancak yaklaşık beş yıl önce 3 boyutlu yazıcılardaki patlamayla birlikte çok şey değişti. Assaf Shapira, “Bilim ve teknoloji doğrusal olarak değil, katlanarak gelişiyor” diyor. “Bu, bir buluşun bir sonrakine dayandığı ve hızının gözle görülür şekilde arttığı anlamına geliyor.” Ancak olası sonuçlar konusunda temkinli davranıyor. Her ne kadar projeye inansa da, 3D yazıcıyla organların işleyişi hakkında gerçek anlamda konuşabilmemiz için hâlâ aşılması gereken birkaç engel olduğunu da biliyor.
Bilimsel bir devrim
Tıpta 3 boyutlu yazıcılar: Günümüzde tıp alanında 3D baskı kullanılarak, hastalara özel olarak hassas şekilde tasarlanmış diş kaplamaları, işitme cihazları ve kemik implantları zaten büyük ölçekte üretiliyor. Cerrahi aletler ve hatta tabletler de bu şekilde yapılıyor.
Biyoyazıcı: Bunlar organik maddeler için 3 boyutlu yazıcılardır. Araştırma alanına doku mühendisliği denir. Araştırmacılar hastalarla ilk başarıları gösterebilirler. Örneğin İskoç araştırmacılar, şekil bozukluğu olan genç bir kız için yeni bir kulak yarattı.
Baskıdaki organlarr: Bu yıl ABD'li araştırmacılar akciğerleri taklit eden ve aslında kana oksijen sağlayabilecek 3 boyutlu bir organ sundular. Hintli ve ABD'li araştırmacılar, karaciğer yetmezliği olan hastalara nakledilebilecek karaciğer dokusu geliştiriyor.
Assaf Shapira, “Dünyanın dört bir yanındaki meslektaşlarımızın halihazırda araştırdığı şeyleri temel aldık” diyor. Dünyanın çeşitli yerlerinde 3 boyutlu yazıcılar kullanılarak organ ve doku üretilmeye çalışılıyor. Washington Üniversitesi ve Teksas'taki Rice Üniversitesi'nden bilim insanları geçtiğimiz günlerde akciğerlerin de kolaylıkla basılabileceğini gösterdi.
İsrail'de çoğu araştırma cilt ve kıkırdak dokusuna odaklanıyor. “Bunun temel nedeni tam olarak huzurlu bir yer olmamamızdır. Assaf Shapira, askeri operasyonlardan sonra estetik ameliyatlara olan talebin çok yüksek olduğunu söylüyor.
En büyük sorun kalpteki baskı değil
Ancak konu kalp olduğunda en büyük sorunun baskı teknolojisi olmadığını belirtiyor. Ne yazık ki hücreleri doğru yere konumlandırmak yeterli olmuyor. Ayrıca organ fonksiyonlarını üstlenebilecek şekilde birlikte çalışmaları gerekir. Çünkü mini kalp aslında atması gereken her şeye sahip olsa bile hücreler henüz senkronize bir şekilde kasılamazlar.
Ayrıca kalbin boyutunun da artması gerekiyor. Büyümeli ve proteinler oluşturmalı, dokuya yeterli oksijenin girebilmesi için kan damarları yoğunlaşmalıdır. Assaf Shapira, “Deri, mesane veya damar gibi içi boş veya düz yapıların yalnızca tedavi edilmesi gereken ince bir yüzeyi vardır” diyor. “Kalp ve karaciğer gibi organlar ise çok hacimli ve kalbin merkezine nasıl girip onlara sürekli yeterli oksijeni nasıl sağlayabileceğimizi henüz tam olarak anlayamadık.” doku içindeki hücreler ölür. Assaf, “Ah, burada bazı kalpler öldü” diye ekliyor. “Muhtemelen yüz civarında.”
Kalbin Almanya'dan gelen bir biyoreaktörde olgunlaştırılması gerekiyor
Bunu önlemek için bir biyoreaktöre ihtiyaç vardır. Almanya'dan geliyor. Kalbin bu tankta olgunlaşması gerekiyor. Besin maddeleri, akvaryumdaki balık yemi gibi serbestçe dolaşır. Assaf Shapira'nın ifadesiyle, baskıdan yaklaşık iki hafta sonra hücrelerin “birbirleriyle konuşmaya” başlaması gerekiyor. Kendi kendilerini organize ederler. Sonuçta ne yapacaklarını bilen kalp hücreleridirler. “Evet, kalp harikadır ama karaciğer kadar karmaşık değildir. Bilim adamı, “Sonuçta bu sadece bir pompa” diyor. Ayrıca mekanik olarak da (örneğin plastikten) yapılabileceğini ekliyor. Ancak sorun hastanın bağışıklık reaksiyonudur.
Biyolog böylece organ nakillerindeki en büyük sorunlardan birine değiniyor: Eğer doku hastanın kendi hücresel materyalinden oluşmuyorsa, vücut sıklıkla savunma tepkisi gösterir. Yabancı organ reddedilir. Hastalar hayatlarının geri kalanı boyunca ilaca bağımlıdır. Bazen bir nakil tamamen başarısız olur.
Tel Aviv'den gelen kalp ise alıcının dokusundan yaratıldığı için alıcıyla tamamen uyumlu olacaktı. Aynı zamanda şekil ve yapı olarak kendi kalbinize benziyordu. Araştırmacılar, bilgisayarlı tomografiyi kullanarak hastanın büyüklüğüne ve yaşına mükemmel şekilde uyum sağlayan kişiselleştirilmiş şekiller tasarlamak istiyor.
Bunun, donör organlarının kronik sıkıntısını çözebileceği umudu, dünya çapındaki araştırmacıları harekete geçiriyor. Hastalar genellikle donör organı için altı ila sekiz yıl bekler. Birçoğu, bir tane bulunamadan ölüyor. Nüfusun bağış yapma isteği azaldı. Alman Organ Nakli Vakfı (DSO), 2017 yılının tamamında yalnızca 797 bağışçı saydı. Bu son yirmi yılın en düşük rakamıydı.
Daha az hayvan testi
Tel Aviv araştırmasının başkanı Profesör Tal Dvrir'e göre çözüm açık: Yaklaşık on yıl içinde hastanelerin kendi yazıcıları olacak ve ihtiyaç olması halinde kolayca organ, deri ve damar basımı yapılabilecek. Belki gelecek yıl biyoreaktördeki kalplerin hayvan deneylerinde test edilmesinin zamanı gelebilir. Ancak in vitro teknolojinin yardımıyla bu da yakında geçmişte kalacak. Tal Dvrir, sistemler insan hücrelerinden geliştirilebildiğinde hayvanlardan ziyade deneylere daha uygun olacağını söylüyor.
Daha fazla yedek organ, daha az hayvan testi; Assaf Shapira ve Tal Dvir'in çalışması önemlidir. Ve bu artık o kadar uzak, hatta ütopik bir vizyon değil: Assaf Shapira, “Her bilimsel yenilik başlangıçta bilim kurgu gibi geliyor” dedi. “Ama umarım, hayır, inanıyorum ki, bunları hayatım boyunca deneyimleyeceğim.”