Ya Payasam

HHAAZZIIRRLLAAYYAANN :: DDRR.. FFEERRDDAA fifiEENNEELL -- AAnnkkaarraa DDrr..SSaammii UUlluuss ooccuukk HHaassttaanneessii

NNSSAANN 22000044 SSAAYYIISSIINNIINN CCRREETTSSZZ EEKKDDRR

YAPAYORGANLAR

yapayORGANLAR

ok eski zamanlarda insan hayatiin en byk tehlike vahfli hayvan-lar ya da doal afetlerdi. Vahfli ke-dilerden kurtulmay baflarabilenler,bazen aflr souklara bazen de afl-r scaklara yeniliyorlard. Deiflendoa koflullarna bal olarak yiye-cek sknts eken insan, zaman-nn ounu yiyecek bulmak iinmcadeleye ayryordu. lk insannen temel dflncesi hayatta kalabil-mek ve neslini devam ettirebilmek-ti. Gnmzde, ilk insann ektiiskntlarn ou bize ok uzak ge-lebilir. Ancak insann temel dfln-cesi, ok fazla deifliklie uramflgrnmyor; yani mmkn oldu-unca hayatta kalabilmek ve trndevam ettirmek. Btn bu abalarbelki de insann lmszle ulafl-mak iin verdii bilinalt bir mca-deleyi yanstyor. Vahfli hayvanlar,doal afetler halen can almaya de-vam etse de, gnmzde insan m-rn ksaltan en nemli unsurlaryafllanma, kronik hastalklar, organyetmezlikleri ve kanser. Bunlara ekolarak insann kendi yaratt tek-noloji de bazen can dflman olarakkarflsna kabilmekte. Son yllarda bilimdeki tm ilerleme-lere karfln birok hastaln kesinzm bulunamad. Milyonlarcayllk insanlk tarihinde olduka k-sa saylabilecek 100 yl ncesiylekyaslandnda bile, insan mrn-de nemli bir uzama saland. An-cak halen bilimin hedefledii nokta-dan olduka gerideyiz. Telomerlerinher hcre blnmesinde ksalmas,belirli bir blnmeden sonra hcre-lerin durmas ve programlanmflhcre lm, insan mrn belirle-yen molekler saatlerce

denetleniyor. Molekler biyoloji vegen mhendisliinde yaplan tmilerlemelere karfln organlarn yafl-lanmas engellenemiyor. Hibir has-tala yakalanmasa bile organlar,baflta beyin olmak zere zamaniinde ifllevlerini yitirerek lyorlar.Bu tr doal hcresel deiflikliklerehastalklar eklendiinde vcudumu-zun ifli olduka zorlaflyor. Kronikbbrek hastalklar, kalp yetmezlik-leri ve eflitli nrolojik hastalklarinsan mrn ksaltan nedenlerinyalnzca birka. Organ yetmezlikle-ri ya da kanser gibi hastalklarn te-meline inilerek nedene ynelik te-davi verilmesi, dier hedeflerdenbiri. Ancak, birok hastalnnedeninin bilinmemesi ya da mey-

dana gelen hcresel deifliklikleringeri dnflnn olmamas, bu trtedavileri kstlayan unsurlar. Bazhastalklar, organ tmyle iflleviniyitirene kadar anlafllmayabiliyor.Bu gibi durumlarda ila tedavisi ye-tersiz kalyor ve organn deiflmesitek zm haline geliyor. Baz kan-ser trlerinde genetik tedavi yn-temleri deneysel aflamada oldukabaflarl sonular verse de, her kan-ser trnde genetik tedavi yaral ol-muyor. Birok kanserdeyse genetikneden saptanabilmifl deil. Organla-rn ifllevlerini yitirmesine ya da l-mesine neden olan kanser trleri-nin bir ksmnda, organn deiflme-si hayat kurtarabiliyor. Baz karaci-er kanserlerinde olduu gibi. la

Yapay or

2 Nisan 2004BLM veTEKNK

tedavilerinin yetersiz kald durum-larda eskiyen ya da hastalanan or-ganlar yenileriyle deifltirmek, eskiMsrllar zamanndan beri var olanbir dflnce. Yaklaflk 50 yl nceDr. Murrayin ilk baflarl bbreknaklini yapmasndan sonra, organnakilleri hastalklar iyilefltirmedeinsann en nemli umudu halinegeldi. Doku uyuflmazlna balolarak organn reddi, her an uygunverici bulunamamas ve nakil sonra-snda kullanlan ilalarn ciddi yanetkileri, bu tedavi fleklinin nnde-ki en byk engeller. Genetik bilimindeki geliflmelere pa-ralel olarak son yllarda doku vegen mhendisliinde nemli gelifl-meler kaydedildi. Artk hcreleringenetik yapsnda deifliklikler yara-tlabiliyor, gen transferi sayesindebakterilere insan proteinleri sentez-letilebiliyor. Bu teknolojiler,yalnzca hastalklar tedavi etmekamal deil. Tarm sektrnde degen mhendisliinden yaralanlyor.Baz bitkiler, genetik yaplar deifl-tirilerek, bozulmaya ya da bcekle-re karfl daha direnli halegetirilebiliyorlar. Elde edilen r-nn daha verimli ve daha besleyiciolmas salanabiliyor.Gen ve doku mhendislii sayesin-de, eflitli organik molekller kulla-narak istenilen hcre trn labo-ratuvar koflullarnda retmek de ar-tk mmkn. Hasarl dokulara veri-len byme faktrleri, salkl hc-relerin oalarak l hcrelerin ye-rini almalarn salayabiliyor. By-me faktrlerini enjekte etmek yeri-ne salam hcreleri hasarl blgeyegndermek de dier bir yntem.Yapay olarak retilen hcrelerin v-

cuda naklinden sonra, bu hcrelerhasarl hcrelerin yerini alabiliyor.Yapay hcrelerin hasarl blgeyeulaflarak oalmalar ve normal ifl-levlerine kavuflmas iin belirli birzaman dilimine gerek oluyor. Butr tedavi yntemleri, ifllevini yitir-mifl hcrelerin tedavisi iin nemlibir umut kayna; ancak organntmnn bu flekilde yenilenmesi,henz baflarlabilmifl deil. Halen zerinde youn olarak alfl-lan tedavi yntemlerinden biri de,kk hcrelerden retilen doku hc-relerinin nakli. Tm hcre trlerinednflme potansiyelinde olan kkhcrelerden, belirli byme hor-monlar kullanlarak istenilen hcretr elde edilebiliyor. Laboratuvarortamnda elde edilen bu hcrelerolduka hzl oalma kapasitesinesahip. Bu hcreler hastalkl organaulafltrlarak, ifllevini yitirmifl ya dalmfl olan hcrelerin yerini alma-lar salanabiliyor. Ancak, tmylelen ya da ifllevini yitiren organla-rn, kk hcreleri kullanlarak t-myle yeniden canlandrlmas ko-lay grnmyor. Kltr ortamndaretilen sinir ya da kalp kas hcre-leri vcuda nakledildiklerinde, ksasrede hastalkl blgeye giderekifllevini yitirmifl olan hcrelerin yeri-ni alyorlar. Bu sayede zedelenmiflsinirler, ya da l kalp hcreleri ye-nileriyle deifltirilmifl oluyor.Gen mhendisleri laboratuvarlardayalnzca hcre retmekle kalmayp,organn benzerini de retmeye al-flyorlar. Deneysel koflullarda artkyapay olarak 3 boyutlu organlaroluflturulabiliyor. Tm organlar he-nz retilemese de, alflmalarnncl sonular olduka umut veri-

ci. Deri ve kkrdak gibi dokularnyapay olarak retilmelerinde nem-li ilerlemeler kaydedildi. Birka mi-limetre kalnlndaki dokularnoluflturulmas ve yaflatlmas, artkteknik olarak ok g deil. Bu in-celikteki dokularn, yaflamak iinkan damarlarna ihtiyac olmuyor.Besin maddeleri hcreler arasndanszarak dier hcrelere ulaflabiliyor.Ancak daha kaln doku ya da organyaratmak iin yapay olarak kan da-marlarn da oluflturmak gerekiyor.Son ylarda bilim adamlar yapaydamar retiminde de oldukanemli baflarlar elde etti. Organ yetmezliklerine bal kronikhastal olan milyonlarca insan,nakil iin organ srasnda bekliyor.Nakil srasnda bekleyen hastalarnihtiyacna yant verebilecek saydaorgan mevcut deil. Gen ve dokumhendisliindeki geliflmeler, or-gan kaynann karfllanmas asn-dan olduka mit verici. Yapay ola-rak gelifltirilen organlar, istenildi-inde ihtiyac olan hastaya taklabi-lecek. Belki de nmzdeki 20-30yl iinde istediimiz organ yenisiy-le deifltirebileceiz. Organlarmzeskidike yenilenecek, bylece or-gan yetmezliine bal lmler en-gellenebilecek. Tabii bu tr dfln-celer henz tam olarak hayata gei-rilebilmifl deil. Hcrelerin genetikyaplar, kontrol mekanizmalar vetm yaptafllarnn ifllevleri tam ola-rak bilinmiyor. Ancak teknoloji vegenetik bilimindeki geliflmeler saye-sinde bilinmeyen sorularn yantlarhzla bulunuyor. Yaknda her trlorgan ve dokularn retildii iftlik-ler oluflturularak, insan mr bir-ka kat daha uzatlabilecek.

3Nisan 2004 BLM veTEKNK

rganlar

Yapay organ ya da dokular oluflturmak dokumhendisliinin en nemli hedefleri arasnda. Buhedefe ulaflmak iin kullanlan birok strateji var.Bunlardan biri, organ insan vcudunda yenile-mek. Yani, hastalanan organ kartp yenisiyledeifltirmek yerine, mevcut organ olduu yerdeyenileyip tedavi etmek. Vcuda verilen baz mo-lekller sayesinde organlarda hcre blnmesinive oalmasn salamak mmkn. Byme fak-tr denen ve ok sayda olan bu proteinyapdaki molekller, insan vcudunda doal ola-rak bulunuyor ve hcreler tarafndansentezleniyorlar. Her birinin ayr bir grevi var.Hcreler tarafndan sentezlenen ve protein yap-sndaki bu molekllerin her birinin ayr grevivar. Baz byme faktrleri deri hcrelerinin o-almasn salarken dierleri yeni damar oluflu-munu hzlandryor. Vcut dflnda yapay olarakelde edilen byme faktrleri hastalkl organlar-daki hcrelerin yenileriyle deifltirilmesinde g-rev yapabiliyor. Hedefe ynelik byme faktrvcuda verildiinde, grev yapaca organa gide-rek gerekli hcreler tarafndan alglanyor. Hcreyzeyindeki zel almalara yapflarak bu hcrele-ri harekete geiriyor. Hcrelerin blnme ve o-almasn tetikleyen bu molekller sayesinde,hasta organdaki salkl hcrelerin says artarakdier hcrelerin yerini alyor, yani organ yenile-meye bafllyor. Bu teknolojiyle, hasara uramflolan kas hcrelerini yenilemek mmkn olabili-yor. Henz deneysel aflamada olan bu yntemigelifltirerek, byme faktrleri sayesinde vcutta-ki hcreleri dflardan ynetmek mmkn olabile-cek.

Doku mhendisliinde zerinde alfllan te-davi yntemlerinden bir dieriyse, laboratuvarkoflullarnda salkl hcreleri retip sonra dabunlar vcuda vermek. Kifliden alnan hcrelerzel deney ortamlarnda, eflitli byme faktrle-ri kullanlarak istenilen flekilde oaltlabili-yorlar. Daha da ileri gidilerek, hcrelerin genetik

yaps deifltirilebiliyor. Bylece hastalkl birhcre adeta ameliyat ediliyor. Vcut dflnda re-tilen salkl hcreler belirli bir sayda oaltldk-tan sonra vcuda tekrar geri veriliyorlar. Bu hc-reler, ait olduklar organa ya da blgeye giderekyerlerini alyor. Organa tutunduktan sonra bura-da hzla oalan hcreler, ksa bir srede grevyapmaya bafllyorlar. Salkl hcrelerin saysarttka hastalkl hcrelerin yerini alyor ve by-lece organ yenileniyor. Bu tr tedaviler denemeaflamasnda olsa da, elde edilen baflarlar olduk-a gz doldurucu. Bilim adamlar deney ortamn-da yaratlan hasarl kalp kasn ya da zedelenmifl

sinirleri bu yntemle iyilefltirebiliyorlar. Son yl-larda bu amala kk hcreler kullanlyor. Deneyortamnda oaltlmas daha kolay olan bu hcre-ler, istenilen hcre trne de dnfltrlebiliyor.Erkek sperm ve kadn yumurta hcresinin birlefl-mesiyle meydana gelen embriyodan ilk 4 gniinde alnan hcreler, vcuttaki tm hcrelerioluflturabilme kapasitesine sahip. Bu hcreler ge-rekli sinyaller verilerek kalp kas, sinir ya da de-ri hcresine dnfltrlebiliyorlar. Kk hcreleri-nin iine transfer edilen, kifliye ait DNA sayesin-de benzer genetik flifreye sahip hcreler elde edi-lebiliyor. Dier bir deyiflle, genetik flifresi deifl-


Genetik ve molekler biyoloji alanndaki tmilerlemelere karfln henz hcrelerin nasl olupda boyutlu bir yap oluflturduklarn bilmiyo-ruz. Hcreler vcut dflarsna kartlp yapayolarak oaltldklarnda belirli bir mesafeye, ge-nellikle iinde bulunduklar kabn snrlarna ka-dar ilerleyip duruyorlar. Hcre yapsnda deiflik-likler yaplarak snrsz bymeleri bile salana-biliyor. Ancak bu hcreler, ait olduklar organn boyutlu fleklini deney tpnde alamyorlar. n-san karacierinin bir ksm kesilerek kartld-nda geri kalan hcreler oalarak ilerliyor. Buhcre artfl organn orijinal flekli oluflana kadardevam ediyor. Daha gncel bir rnek vermek ge-rekirse, parmamz kesilip kk bir deri para-s kalktnda birka gn ierisinde dier hcre-ler oalarak kaybolan hcrelerin yerini almayabafllar. Yara iyileflmesi olarak adlandrlan bu s-re, parmak eski fleklini alana kadar devameder. Hcrelerin boyutlu flekil almasn sala-yan kontrol mekanizmas genetik flifrede sakl.Bilim adamlar bu flifreyi zme ynnde nemlibir adm att. Kk bir kurtuk olan C. eleganszerinde yaplan alflmalarda, hayvann reme

organlarn flekillendiren gen bulundu. GON-1ad verilen bu gen C. elegansn karmaflk yap-daki reme organlarnn oluflumunu ve flekillen-mesini kontrol ediyor. Kurtuun reme organla-rnn oluflumu, ilk olarak drt hcrenin bir arayagelmesiyle bafllyor. Bu hcreler lider hcrenderliinde flekillenmeye bafllyorlar. Hcre o-almasn takiben, reme organ U fleklindeki boyutlu halini alyor. Bu flekillendirmeyi yne-ten esas protein GON-1. Bu protein ve onukontrol eden genin keflfi, organ flekillerinin olu-flumunu anlamak yolunda ok nemli bir basa-mak olarak kabul ediliyor. Bu tr genlerin vekodladklar proteinlerin anlafllmas sayesinde,belki de ok yakn bir gelecekte hcre kltrle-rinde retilen hcrelerin boyutlu flekiller ka-zanmalar salanabilecek. Bu tr gen ve protein-lerin, yalnzca organa flekil vermekle kalmaypkanser hcrelerinin tmr kitlesi oluflturmasndada etkili olduu dflnlyor. Bu genin basklan-mas ya da kodlad proteinin bloke edilmesiyle,kanser hcrelerinin byk kitleler oluflturmasda engellenebilecek.

Organa fiekil Veren Gen.

Yapay

tirilerek kifliye zel hcre yaplabiliyor. Bu trhcreler vcuda nakledildikten sonra baflklksistemi engeline de taklmyorlar. Nakillerdensonra vcudun baflklk sisteminin hareketegemesi, organn mrn kstlayan en nemli et-ken. Kendi genetik yapsndan farkl olan tmhcrelere karfl savafl aan vcut, genellikle sava-fl kazanyor ve organ er ya da ge reddediliyor.Ancak gen transferi yaplmfl olan kk hcreler-den retilen dier hcreler kiflinin kendi genetikflifresini tafld iin vcut tarafndan reddedilmi-yorlar. Bu tr hcrelerin nakli sayesinde hastalk-l organlardaki l hcreler, yenileriyle deifltiri-lebiliyor. Bu tedavi yntemleri de henz gnlkklinik uygulamaya geirilmifl deil. Hcre nakliyntemi her hastala uygulanamyor. Karacierialflmayan ya da kalp yetmezliindeki bir hasta-ya bu tr tedaviler pratikte yarar salamayabilir.Vcut dflnda retilen hcrelerin vcutta oalphastalkl hcrelerin yerini almalar, belirli bir za-man sreci gerektirir. Bu tr hastalarnsa genel-likle fazla zaman olmayabilir. Bu durumlardaok daha hzl sonu verecek tedavi yntemlerigerekebilir. En nemli yntem, organn tmyledeifltirilmesi. Organ nakillerinden sonra baflk-lk sisteminin harekete gemesine bal geliflenred cevab hala byk sorun olmaya devam edi-yor. Organ verici saysndaki kstllk da buna ek-lendiinde, yapay organ oluflturmak en nemlihedeflerden biri haline geldi.

Son yllarda yaplan alflmalar, boyutlu or-gan oluflturma ynnde. Halen hcrelerin kendikendilerine nasl boyutlu organ oluflturabildik-leri bilinmiyor. Test tpnde hcrelere gereklisinyalleri vererek bir kalp elde etmek ya da kara-cier oluflturmak henz baflarlabilmifl deil. Ya-ni hcreler, test tpnde vcutta olduklarndanfarkl davranyorlar. Hcrelerin boyutlu flekilalmalarnn ardndaki sr perdeleri aralanmaklabirlikte, henz mekanizma anlafllabilmifl deil.Yapay organ retmek iin yalnzca hcreleri o-altmak yeterli olmuyor. Onlara organn fleklinivermek de nemli. Bunun iin en sk kullanlanyntemse organik iskeletlerden yararlanmayieriyor. Vcut iinde hcreleri bir arada tutan ennemli molekl kollagen. Hcreler arasndabulunan bu ve benzeri yaptafllar sayesinde, hc-reler boyutlu organ ya da doku fleklinikoruyabiliyorlar. Kollagen, zellikle cilt, kkr-dak, damar ve kemik gibi dokularda bol miktar-da var ve insan vcudundaki tm proteinlerinyaklaflk %30unu oluflturuyor. Bu gzlemden yo-la kan bilim adamlar, hcreleri bir arada tuta-bilecek yapay iskeletler oluflturdular. stenilen fle-kilde oluflturulan bu iskeletin yaptafllar sentetikya da doal polimerler. Belirli bir sre sonra ken-diliinden eriyerek kaybolan bu malzemeler hc-relerin yerleflip oalmalar iin olduka uygunbir ortam salyor. Hcre iskeletlerinin yaptaflla-r, ayn zamanda ameliyatlarda kullanlan dikiflle-rin yap maddesiyle benzer: polilaktik asit ya dapoliglikolik asit. Vcut iinde eriyerek zamanlakaybolan bu iskeletler iine eflitli byme fak-

trleri de yerlefltirilebiliyor. Hcre iskeletlerininyaptafl olarak kollagen de kullanlabiliyor. Hc-relerin bymesi ve flekillenmesi iin daha uygunbir ortam oluflturduu dflnlen kollagen, olufla-cak olan boyutlu organn salamln belirle-yici bir etken. skelet zerindeki byme faktr-leri, hcrelerin daha hzl oalmalarn salyor.

Yap iskeletlerinin jel kvamnda olanlar, ra-hatlkla vcut iine enjekte edilebiliyor. Enjekteedilen bu jeller, vcut iinde, doku hasarnn ol-duu blgede salkl hcrelerin oalmas iinuygun ortam salyor. Hasar grmfl kemiin ye-niden oluflumunu salamak ya da yeni kkrdakdokusunun oluflmasna yardmc olmak, bu trjellerin kullanm amalar arasnda. Salkl hc-reler belirli bir sayya ulafltndaysa jel eriyerekkayboluyor. boyutlu kat kvamdaki iskelet-lerse daha byk organlarn oluflturulmasndakullanlyorlar. stenilen flekilde oluflturulan bu is-keletler zerine yerlefltirilen hcreler, zamanlaoalarak iskeletin tamamn kaplyorlar. Hcre-ler oaldktan sonra, iskelet yzeyinin fleklinialyorlar. Bir sre sonra da iskelet eriyip kaybo-luyor. Bylece hcreler boyutlu bir flekil al-yor. Hcrelerin ne flekilde oalaca ve ne hc-resi olaca eflitli byme faktrleriyle kontroledilebiliyor. Ancak son yllarda iskeletler zerineyerlefltirilen DNA paracklar sayesinde, ok da-ha baflarl sonular alnyor. Byme faktryleynlendirmek yerine esas olarak genetik flifreyikontrol etmek, ok daha iyi sonu verebiliyor. s-kelet zerinde bulunan DNA paracklar hcrelertarafndan ieri alnarak genetik flifreylebtnlefltiriliyorlar. Bu sayede hcreye istenilenkomutlar dolayl olarak deil, ok daha kesin ola-rak verilebiliyor.

Hcre yap iskeletleri, hcrelerin oalp b-ymeleri iin gerekli besin maddelerini de depo-layabiliyorlar. Bu tr iskeleler birka milimetre-den birka santimetre kalnla kadar elde edile-biliyor. Gzenekli bir yapya sahip olan iskelelet-rin tm yzeyi ve i alanlar hcrelerle dolduun-da, istenilen doku elde edilmifl oluyor. Bu yn-temle elde edilen yapay cilt, ABDde FDA (Gdave la Dairesi - Food and Drug Administration)tarafndan onaylanp piyasaya srld. Cilt ve k-krdak oluflturmak, byk organ oluflturmaya g-re daha kolay. Birka milimetre kalnlndaki do-kularn, yaflamak iin kan damarlarna gereksini-mi olmayabiliyor. Ancak byk organ oluflturmakiin, yalnzca byk bir hcre ktlesi elde etmekyetmiyor. rnein, yapay karacier elde etmekiin yalnzca karacier hcrelerinden oluflan biryumak yaratmak yeterli deil. Yapay organn ifl-levlerini yerine getirmesi ve hayatta kalabilmesiiin mutlaka damar ve kanal sistemine ihtiyacvar. Son yllarda yaplan alflmalarla yapay da-mar elde etme yolunda nemli aflamalar kayde-dildi. Bilgisayar teknolojisi kullanlarak oluflturu-lan mikrotplerin yap iskeleti olarak kullan-lmalaryla artk yapay damar elde edilebiliyor. Ya-pay damar evresinde oluflturulan hcre topluluk-lar ok daha uzun mrl oluyor.

Doku ve gen mhendislii sayesinde yapayolarak karacier, akcier, kalp kas, kemik, derive bbrek oluflturulabiliyor. Henz bu organlartam olarak orijinalinin yerini alabilecek kadar ge-liflmifl deil. Buna karfln yapay doku alflmalar,nakillerde karfllafllan, uygun organ bulunama-mas ve organn reddi gibi sorunlar aflabileceknemli bir seenek olarak grnyor.


Bilgisayarda dkman ya da flekilleri yazdr-mak iin kullanlan ink-jet yazclarn bask ilkesi, boyutlu organ oluflumu iin de geerli. Bilgisa-yar yazcs, kartufl iindeki mrekkebi kat ze-rine belirli bir srayla pskrtr. Mrekkep ps-krtlen noktalar ve boflluklar birlefltiindeyse ya-zlar ve iki boyutlu flekiller ortaya kar. Ayn ilke,dokular oluflturmada da szkonusu. Kartufl iinemrekkep deil, hcreler yerlefltiriliyor. Renkli ya-zclarda olduu gibi deiflik renkler ieren kartufl-larn yerini, iinde deiflik hcre tipleri bulunankartufllar alabiliyor. Bilgisayar ortamnda bo-yutlu resmi izilen organa iliflkin bilgiler yazcyayollanyor. Bilgisayar, organn seri kesitsel grn-tlerini kartyor. Bu bilgiler eflliinde bask bafl-latlyor. Yazc, mrekkep yerine hcre pskrt-yor. Her hcrenin nereye pskrtlecei, organnflekline gre nceden programlanmfl oluyor. Ka-t yerine de organik ve kendiliinden eriyebilenbir maddeden oluflmufl ince plakalar kullanlyor.

zel olarak hazrlanan bu plakalar hcrelerin o-almas iin gerekli besin maddelerini ve bymefaktrlerini de ieriyor. Her plaka zerine, orga-nn deiflik kesitlerini oluflturacak flekilde hcrelerpskrtlyor. Kesitlerin flekline gre nereye han-gi hcrenin pskrtlecei ya da neresinin bofl ka-laca, bilgisayar tarafndan nceden belirlenmifloluyor. Plakalar zerine pskrtlen hcreler o-alarak birbiriyle birlefliyorlar. Bylece her plaka-da organn belirli bir kesiti hcresel olarak oluflu-yor. Sonraki aflamada bu plakalar kesit srasnagre st ste konuluyor. Zaman iinde farkl pla-kalardaki hcreler de birbiriyle birleflmeye bafll-yorlar. Hcrelerin oalmas ve birleflmesi tamam-landndaysa organ, plakalarn oluflturduu iske-let evresinde olufluyor. Birka hafta ya da ay iin-de plakalar eriyerek kayboluyor ve boyutlu ya-pay organ ortaya kyor. Bu teknik sayesinde, b-yk organlar damar yaplaryla birlikte ok ksasrede oluflturmak mmkn olabilecek.

Yapay Doku Oluflumunda Bask Teknii.

y Organ oluflturmak

Gen mhendisliinin yeni arafltrma alan-larndan biri de, yapay hcre retimi. bo-yutlu organlar oluflturup insana nakletme-nin teknik zorluklarna karfln yapay hcreoluflturmak baz hastalklarn tedavisine pra-tik zmler getirebilecek. Diyabet ve Par-kinson gibi hastalklar, hcrelerin baz mad-deleri yeterince retememesine bal oluflu-yor. Bu tr hastalklarn tedavisinde eksikmaddenin vcuda verilmesi, hastaln teda-visi iin yeterli olabiliyor. Yapay organ ve ya-pay doku reten bilimadamlar, yapay hcreretmeye de bafllad. Hcrelerin vcuttabirok grevi olmasna karfln birou organya da dokulara eflitli molekllerin taflnma-sna araclk ediyor ya da baz maddelerin sentez-lenmesini salyor. Krmz kan hcresinin doku-lara oksijen taflmas ya da pankreas beta hcre-sinin inslin salglamas gibi. Birok hastalk v-cuttaki hcrelerin bu ve bezeri grevleri yerinegetirememesinden kaynaklanyor. Vcuttaki hc-reler grevlerini yapamaynca bu hcrelerin yeri-ne ayn grevi yapacak yapay hcreler gndermefikri, uzun sredir bilim adamlarn meflgul edenbir konu. Son yllarda bu konuda nemli admlaratld. Yapay hcre srecinin en nemli aflama-larndan biri olan yapay hcre zar oluflturuldu.Bu zarlar uygun ortamda kmeleflerek mikro k-recikler oluflturuyor. Oluflturulan bu kreler ilkelhcre yapsna benziyor.

Yapay hcre zarn oluflturabilmek iin bilimadamlar ampifilik molekller, yani bir ucu suyuseven dier ucu sudan kaan molekller kullan-yor. Bu molekller bir araya geldiinde suyu se-ven ular bir tarafa, sevmeyen ularsa dier tara-fa toplanarak ift katl ince bir zar oluflturuyor.ift katl zarlar uygun ortamda, sudan kaan u-lar ieride, seven ular dflarda olacak flekildekreler oluflturuyorlar. Bu krelerin iine su gire-miyor. Lipozom ya da polimerzom olarak ad-landrlan bu kreler, birok amaca hizmet edebi-liyor. Krelerin dfl yzeylerine zel fleker mole-klleri balanp glikolipozom elde ediliyor. Gli-kolipozomun dfl yzeydeki fleker moleklleri e-flitli proteinleri tutabiliyor. rnein virslerin dflkabuundaki baz proteinler, bu flekerlere yapfl-yor. Virslerin fleker molekllerine balanmas,glikolipozomun rengini deifltiriyor. Bylece or-tamda virs olduunu anlamak mmkn oluyor.Glikolipozomlar sayesinde, halen tannmas okzor olan virsleri saptamak mmkn olabilecek.Bu yntem yalnzca tan amal deil, tedaviamal da kullanlabilecek. Glikolipozomlarn y-zeyindeki flekerlere yapflarak bunlar paralama-ya alflan virsler, esas hcreleri gremedii iinbunlar enfekte edemeyecek. Burundan pskrt-me (spray) yoluyla verilen glikolipozomlar virs-leri flaflrtp hedeften saptracak ve bu sayedehastala yol aamayacak.

Yapay hcre zarlar, romatizma hastalndaolduu gibi vcudun eflitli iltihabi reaksiyonlar-n tedavi etmekte de kullanlabilecek. Vcudunherhangi bir yerinde hasar olufltuunda bu blge-deki damarlarda fleker moleklleri iin zel alg-

layclar ortaya kar. Kandaki beyaz hcrelerinyzeylerinde bulunan flekerler bu alglayclarabalanr. Bylece hasarl blgede olduka younbeyaz kan hcresi birikimi olur. Beyaz kan hc-releri ve salgladklar molekller, buradaki hasa-r tamir etmeye alflrken belirli bir reaksiyonayol aarlar. rnein, elimiz yandnda bu blge-deki flifllik, kzarklk ve ar, bu iltihabi reaksiyo-nun sonucu olufluyor. Ancak bu mekanizma herzaman gerekli blgelerde harekete gemiyor. Ro-matizmada olduu gibi bazen vcut kendi yapla-rn hasarl zannedip onlara karfl da reaksiyongelifltiriyor. Glikolipozomlar bu tr durumlardakullanlabiliyor. Glikolipozomun zerindeki flekermoleklleri damarlardaki almalara balanarakbunlar kapatyor. Bylece, beyaz kan hcreleribu almalar grmeyip pas geiyor. Bu da iltiha-bi reaksiyonun oluflmasn engelliyor.

Yapay hcre zarlar ve bunlardan retilenmikrokreler, vcutta taflma sistemi olarak kul-lanlabiliyor. Yapay kreler, vcutta elektrokim-yasal olaylar ve kaslmay yneten sodyum vekalsiyum gibi molekllerin taflnmasnda da kulla-nlyor. Gelifltirilen yeni bir yntemde mikro k-

relerin iine yerlefltirilen kalsiyum iyonlarhcrelerin iine gnderilebiliyor. Mikrokre-lerin zerindeki delikler, iine yerlefltirilenfla duyarl molekller sayesinde alp ka-panabiliyor. Mikrokrelere flk uygulanarakkapaklar alyor ve kalsiyum dflar verili-yor, flk sndrlnce de kapaklar kapan-yor. Bu yapay hcrelerin iine yalnzca iyon-lar deil, oksijen ya da dier gerekli mole-kller de yerlefltirilebiliyor. NASAnn uzayyolculuu iin yapt alflmalar srasndaretilen ve polimerzom denen yapay hc-reler, kan dolaflmnda hibir bozulmaya u-ramadan 18 saat dolaflp hedefe ulaflabili-yorlar. Polimerzomlar baflklk sistemine

de yakalanmyorlar. nsan kan ya da kutu kutuila yerine, oksijen ya da eflitli ilalar bunlarniine yerlefltirerek uzaya gndermek, olduka b-yk oranda yer tasarrufu da salayacak.

Lipozom denen yapay krelerin kk para-lara blnmesiyle, ok sayda kreden oluflanbirimler yaplabiliyor. ki plaka arasnda skfltr-lan mikrokreler yasslafltrldktan sonra, zelbir kesiciyle ikiye ayrlyor. Bir balon kpn-den iki kk kpkck oluflmas gibi, lipozom-lar ayrlarak iki lipozom meydana geliyor. Sabunkpklerinden farkl olarak bu lipozomlar arasn-da, bunlar birbirine balayan ok ince tnellerolufluyor. Krmz kan hcresi kklnde re-tilen bu mikrokrelerin arasndaki tneller, 50mikron uzunluunda ve bir sa telinin 1500debiri inceliinde. Birok lipozom bu fleklide birlefl-tirilerek mikrokre topluluklar elde etmek mm-kn. Oluflturulan bu sistemler sayesinde eflitligrevleri olan mikrofabrikalar meydana getirile-bilecek. Yapay hcre kmeleri ve doku elde et-mede nemli bir adm olarak grlen yapay hc-re duvarlar, belki de yapay organ retmenin belkemiini oluflturacak.


Yapay hcre

Bilimadamlar, gerekli hormonlarn ya daproteinlerin vcuda verilmesi iin yeni bir yn-tem gelifltirdiler. Arafltrmaclar bu yolla gerekenilac ya da proteini vcuda verebiliyor. Bu yn-temde hayvan ya da insan hcreleri kullanlabili-yor. lk olarak, bu hcreler gen mhendislii yar-dmyla istenilen hormon ya da proteini salglaya-bilecek hale getiriliyorlar. Sentezlenmesi isteni-len proteini kodlayan gen, bu hcrelerin DNAs-yla btnlefltiriliyor. Bylece, bu hcreler seriolarak belirli bir proteini retebiliyorlar. rne-

in, hcre DNAsna inslin hormonunu kodla-yan gen yerlefltirilerek o hcrelerin bol miktardainslin retmesi salanyor. Sonraki aflamada buhcreler polimer bir kapsl iine yerlefltiriliyor.Bu kapsl sayesinde baflklk sistemi hcreleri-ne yakalanmadan istenilen blgeye giderek g-revlerine bafllyorlar. Hcreleri saran polimerkapsl zerindeki gzenekler sayesinde salgla-nan protein ya da hormonlar hcre dflna gee-biliyor. Bu tr yapay hcreler yalnzca protein yada hormon sentezlemek iin kullanlmyor. Yapayhcrelerin iine yerlefltirilen ilalar da istenilenblgeye gnderilebiliyor. rnein, kanserin yolat fliddetli ar durumlarnda, ilerine beyin-deki morfin benzeri molekllerden yerlefltirilenbu hcreler, merkezi sinir sistemine gnderili-yorlar. Yapay hcreler beyne ulafltklarnda, ile-rindeki kuvvetli ar kesici moleklleri yavafl ya-vafl salglayarak ary geirebiliyorlar. Bu ilalarhenz klinik uygulamaya gemedi. Ancak sondnem kanser hastal olan gnlllerde denen-me aflamasnda.

Hcre Mhendislii.

Dnyada milyonlarca insan organ yetmezliininpenesinde ve bunlarn ou organ bulamadan l-yorlar. Organ baflyla salanan organlar, en ileri l-kelerde bile bu hastalarn ancak te birine yeterliolabiliyor. ouysa organ nakli srasnda hayatnkaybediyor. Organ bafl ve uygun organn bulunma-s zorluklar karflsnda, bilimadamlar farkl organkaynaklar bulma yoluna gidiyorlar. Organ an ka-patmak iin hayvan organlarnn kullanm uzun yl-lardr deneniyor. nsanlara genetik olarak en fazlabenzerlik gsteren flempanzelerin bbrekleri, insananakledilen ilk hayvan organlar arasnda. fiempanze-lerin genetik flifresi insannkiyle %98 orannda ben-zerlik gsteriyor. lk olarak 1963 ylnda bir flempan-zenin bbrei insana nakledildi. Hasta, flempanzebbreiyle 9 ay yaflad. lm nedeniyse organn red-di deil, flempanze bbreinin kan temizlemek iinyetersiz kalmasyd. Son yz yl iinde 100e yaknhayvan organ, insanlara nakledildi. Bu insanlarn ta-mam, eflitli enfeksiyonlardan ya da organn reddinebal olarak ld.

nsann baflklk sistemi afllamadka, snrszbir kaynak olmasna karfln, hayvanlarn organlarnkullanmak mmkn olamayacak. Genetik yapmzda-ki %98lere varan benzerlie karfln hayvann organvcut tarafndan yabanc olarak alglanp ona karflfliddetli bir savafl bafllatlyor. Bu da organn lmy-le sonulanyor. Organn reddi dflnda, ifllevsel bo-zukluklar da kiflinin lmne neden oluyor. Nakledi-len organn, insan organna benzer flekilde olmas vebenzer kapasiteyle alflmas gerekiyor. Bu bakmdandomuz organlar insannkine en yakn olan. Ancakbu hayvanlardan nakil yapmann etik ve dini ynleriolduka tartflmal.

Son yllarda baflklk sistemi engelini ykmakynnde nemli admlar atld. Normal koflullardamaymunlara nakledilen domuz organlar derhal red-dediliyor. Taklmasn takiben yaklaflk 30 dakikaiinde organ moraryor ve tm ifllevini kaybediyor.Bilim adamlar bunun nedenini buldu. DomuzlardakiGGTA1 adl gen, domuz hcrelerine fleker molek-llerinin balanmasn salyor. Hcre yzeyindeki bufleker moleklleri maymun hcreleri tarafndan alg-landnda, baflklk sistemi harekete geiyor ve do-muz organna karfl savafl bafllatlyor. Bunu keflfedenbilim adamlar domuzlarn genetik yapsn deifltire-rek, GGTA1 geni taflmayan domuzlar retmeyi ba-flardlar. Bu domuzlarn bbrekleri maymunlara nak-ledildiinde organ reddedilmiyor. Bu bulufl, hayvan-lardan insanlara organ nakli iin nemli bir geliflmesaylyor. ok yakn bir gelecekte hayvan genleri de-ifltirilerek insanlara uyumlu hayvanlar retilebile-cek. Genetik yaps deifltirilmifl hayvanlardan nakle-dilen organlar, insan vcudu tarafndan kolaylkla ka-bul edilebilecek. Tabii bunun gerekleflmesi biraz za-

man alacak gibi grnse de, snrsz organ temini y-nnde nemli bir aflama kabul ediliyor.

Mayo Klinikte gelifltirilen yeni bir yntem saye-sinde domuz kalbi, koyunlara baflaryla nakledildi. Buyntemde organ veren ve alan hayvanlarn her ikisi-nin de genetik yaplarnda deifliklik yapld. lk ncekoyunlarn kemik ilii hcreleri anne karnndaki do-muzlara verildi. Bu domuzlar doduktan sonra, bun-larn dalak hcreleri alnarak bu sefer koyunlara ve-rildi. Nakledilen bu hcreler her iki hayvann da ge-netik yapsndan paralar taflyordu. Yavru domuzlarbydkten sonra bunlarn kalbi koyunlara nakledil-di. Koyunlarn ounda kalp alflrken, bu iflleme ta-bi tutulmayan koyunlarsa derhal organlar reddetti-ler. Organ veren ve alann hcrelerini birlefltirerekkimerik, yani bir bakma melez hcre gruplar eldeetmek ve bylece organlar yabanc olarak grlmek-ten kurtarma fikrini bilim adamlar son yllarda dahada gelifltirdiler. nsan kemik ilii hcrelerini annekarnndaki koyunlara enjekte eden arafltrmaclar,eriflkin yafla ulaflan koyunlardaki karacier hcreleri-nin yaklaflk %15inin, insan hcrelerinden olufltuu-nu gsterdi. Anne karnnda verilen insan hcreleri,koyun tarafndan yabanc olarak alglanmyor ve ken-di hcreleri gibi kabul ediliyor. Bu hcreler eflitli or-ganlara giderek buralara yerlefliyor. Bu sayede hay-vann organlar bir bakma insanlaflmfl oluyor. Bu or-ganlar insann baflklk sistemi tarafndan yabancolarak alglanmayp savafl bafllatlmyor. Hayvanlardaelde edilen kimerik, dier bir deyiflle melez organla-rn iindeki insan hcresi orann ykseltmek, ennemli hedeflerden biri. Ancak bu oran ok arttn-da hayvann yaflamas mmkn olmayabilir. Bu vebenzeri teknik zorluklar, henz afllamad ve bu alfl-malar halen klinik uygulamaya gemedi. Moleklerdzeydeki zorluklar her geen gn biraz daha afll-yor. nsanlaflmfl, yani kimerik hayvan organlar eldeederek organ ihtiyacn karfllamak, ok yakn bir ge-lecekte mmkn olabilecek.

Hayvanlara verilen insan kk hcreleri, hayvanvcudunda belirli blgelere yerleflip hcre kitlelerioluflturabiliyor. Kk birer organ fleklini alan buhcre gruplar, hayvann kendi organlarndan bam-sz olarak ifllevlerini srdrebiliyorlar. Nevadal bilimadamlar, hayvanlara nakledilen hcrelerin, hayvanvcudunda kaln karacier hcre kmeleri oluflturupnormal bir karacierin neredeyse tm ifllevlerini yap-tn gsterdi. nsan karacier hcrelerinden oluflanbu karacier, insan kannda bulunan albumin adlproteini oluflturabiliyor ve belirli bir boyuta ulafltn-da hayvandan kartlarak insana nakledilebiliyor.Hayvanlara enjekte edilen insan pankreas hcreleride hayvan vcudunda kmeler oluflturup inslin hor-monu salglayabiliyorlar. Arafltrmaclar, yakn gele-cekte bu hcre gruplarnn hayvan vcudunda yetiflti-

rildikten sonra insana nakledileceini, ve bu sayedediyabet hastalnn tedavi edilebileceini belirtiyor-lar. Ayn yntem kullanlarak hayvan vcudunda in-san kalbi oluflturmak da mmkn. nsan kemik iliiya da kk hcreleri kullanlarak oluflturulan bu or-ganlar, insan hcrelerinden kken ald iin kifliyenakledildiinde baflklk sistemi tarafndan yabancolarak alglanmyor. Bu yntemle oluflturulan organ-lar her ne kadar boyutlu bir yapya sahip olsalarda orijinal flekil ve byklkte olmuyor. nsann nor-mal karacieri boyutlarnda, tm hcre ve damar ya-plarn ieren bir organ henz oluflturulamad. Belkide nmzdeki 15 yl iinde btn bu zorluklar afl-labilecek. Bu sayede hayvanlarda oluflturulan, dierbir deyiflle yetifltirilen organlar, rahatlkla insanla-ra taklabilecek.

Dr. Vacanti, ksmen de olsa hayvanlarda bo-yutlu organ yetifltirmeyi baflard. lk olarak 1997 y-lnda farenin srtnda boyutlu kkrdak yapsndakulak oluflturmay baflaran Vacanti, yap iskeletlerikullanarak damarlarn ve dier byk organlarn dahayvanlarda yetifltirilebileceini belirtiyor. Deney or-tamnda, organik yapda olan ve bir sre sonra ken-diliinden eriyebilen yap iskeletleri sayesinde, hcre-lere boyutlu byme olana salanabiliyor. By-lece hayvan vcudunda, yalnzca hcre kmelerindenoluflan organlar yerine orijinal flekline yakn organlarretilebiliyor. Hayvanlar zerinde insanlafltrlmflhcrelerden elde edilen bu tr organlarn bir dieride bbrek. Kk paracklar halinde retilen bb-rek kmeleri, kan szme yeteneine de sahip. Bubbrekler henz insanlar zerinde kullanlamyor.

Organik yap iskeletleri, kk hcreler, ve kimerikhcreler sayesinde, hayvanlarda yapay insan organla-r retme noktasna her geen gn yaklafllyor. Hay-vanlarn genetik yapsn deifltirerek insanlafltrlmflhcre ve organlar retmek artk hayal deil. nsanvcudundaki organlarn, tmn olmasa da baz ifl-levlerini yapabilen organlar retilebiliyor. Hayvanlar-da oluflturulan karacier, kalp ve bbrek gibi doku-lar, gerek organ fleklini alabilmifl, yani ne ifllevselolarak ne de boyut olarak insanlara nakledilecek afla-mada deil. Ayrca, baflklk sistemiyle ilgili sorun-lar da tam olarak afllamad. Btn bunlara ek olarakkarfllafllacak dier bir sorunsa, hayvan vcudundayetifltirilen organlarn insanlara baz hastalklar tafl-mas. Baz virsler, hayvan hcre ekirdeine girerekgenetik yapyla btnlefliyor. rnein, retrovirsdenen bir virs tr, kendi genetik flifresini domuzDNAsna entegre ederek srekli kendisini oaltabi-liyor. Hayvanda retilen insanlafltrlmfl organlarninsanlara nakledilmesiyle retrovirs vcuda girebilir,insan hcrelerinin genetik yapsyla btnleflip eflitlihastalklara, bunun da tesinde, insan DNAsndamutasyonlara neden olabilir. Bu ve benzeri sorunlarazm aranadursun, insanlafltrlmfl hayvan fikrizellikle etik ve dini adan da tm dnyada bykbir tartflma konusu. Hayvanlarda retilen insanlaflt-rlmfl organlarn nakledilmesinin insan hayvanlaflt-racan dflnen kesimler bu tr alflmalara olduk-a karfl. Ayrca, hayvanseverler de bu tr alflmala-ra fliddetle karfl kyor. Dr. Vacantinin fare srtndakulak oluflturmas, hayvanseverleri ayaa kaldrd.Tabii, bu tartflmalar devam ederken bilim adamlaryapay organ retimi konusunda hzla yol alyorlar.yimser tahminlere gre nmzdeki 15-20 yl iindebirok yerde yapay organ reten hayvan iftlikleri ku-rularak, organ nakilleri iin snrsz bir kaynak yara-tlmfl olacak.


OOrrggaann rreettiimmiiffttlliiii

Yapay organ retiminde en nemli aflama, ya-pay damar oluflturmak. Belirli bir kalnln ze-rindeki dokularn yaflayabilmesi iin mutlaka kandamarlar gerekiyor. Karacier, bbrek, akciergibi organlar oluflturmak iin ilk nce damar ya-psnn kurulmas gerekiyor. Yapay damarlar yal-nzca organ oluflumu iin deil, birok damarhastalnn tedavisinde de kullanlabilecek. Or-gan ve dokulara temiz kan gitmesini salayanatardamarlarn tkanklnda organlar ifllevlerinigremez hale geliyor. Kalp damarlarnn tkan-masyla oluflan kalp krizi, en byk sklkla orta-ya kan lm nedenlerinden biri. Tkal olan da-marlarn yenisiyle deifltirilmesi, bu tr hastalk-larda en geerli tedavi yntemi. Yalnzca kalp da-marlarnn deil, vcuttaki dier tkal damarlarndeifltirilmesinde de salkl damarlara ihtiyaoluyor. Birok durumda hastann kendi salkldamarlar kullanlabilse de, bazen bunlar yeterliolmuyor. Vcuttaki damarlarn kullanlamaddamar tkanklklarnda politetrafloroetilendenyaplan sentetik damarlardan yararlanlyor. An-cak bu tr sentetik damarlarn uzun dnemde t-kanmas riski de var. Grld gibi, damar has-talklarnn tedavisi iin olduka fazla miktardadamara ihtiya oluyor. Bu tr hastalklarn teda-visi iin yapay damarlar, nemli bir tedavi umu-du taflyor.

Damarlarda esas olarak iki tip hcre bulunu-yor. Damarn dfl ksmn kaplayan dz kas hcre-leri ve i yzeyini kaplayan endotel hcreler.Damarlarn i ksmn kaplayan hcreler, adetateflon yzeyler gibi kann damara yapflmasn vepht oluflmasn engelliyorlar. Yapay damar olufl-turmada ilk basamak mikroskobik dzeyde mik-rotpler oluflturulmas. ABDde Harvard niversi-tesindeki bilim adamlar, gelifltirdikleri bir yn-

temle deiflik byklklerde mikro-tpler oluflturdu. En bykten baflla-yarak dallara ayrlan ve giderek k-len mikrotp sistemi, bilgisayar yardmy-la gelifltirildi. Bu modelde mikrotp ikiyeayrlyor, dallanan iki tp tekrar ikiye ayrl-yor ve byle devam edip gidiyor. Bylece b-ykten bafllayp ke doru giden ve orijinaldamar ana olduka benzer bir mikrotp iske-leti oluflturuluyor. Kendi kendine eriyip yokolabilen zel polimerlerden oluflturulan bumikrotp iskeletlerin dfl yzeylerine dz kashcreleri, i yzeylerineyse endotel hcreler yer-lefltiriliyor. Bu hcreler oaldka birbiriyle bir-lefliyor ve sonunda tm iskelet yzeyini kaplyor-lar. Mikrotplerin iine yerlefltirilen endotel hc-releriyse przsz bir i yzey oluflmasn sal-yor. Zamanla hcreler daha da oalarak sklafl-yor, polimer iskelet eriyerek kayboluyor ve yapaydamar olufluyor.

Yapay damar oluflturmada kullanlan dierbir yntemse bask yntemi. Amerikal bilimadamlar tarafndan gelifltirilen ve bilgisayar yaz-clarnn alflmasna olduka benzeyen bu yn-tem sayesinde en karmaflk damar alarn okksa srede oluflturmak mmkn. Bu yntemdeilk olarak, yazclardaki kartufl benzeri yaplarniine hcreler yerlefltiriliyor. Daha sonra bu hc-reler, nceden oluflturulan yap iskeletlerininzerine pskrtlyor. Bu iskeletler 20 derecedesv halde bulunurken 32 derecede katlaflyor.Hcrelerin pskrtld noktalar, nceden bil-gisayar tarafndan belirlenmifl oluyor. zerinehcre pskrtlmfl iskeletler, daha sonra birlefl-tirilerek boyutlu damar modelleri elde edili-yor. Bu yntem, mrekkep pskrten yazclarabenzedii iin bask yntemi olarak adlandrl-

yor. Kapal kartufllarn iinde oal-tlan hcreler dfl dnyadan izoleedildikleri iin, her trl mikroptanuzak kalyorlar. Steril iskeletlerininzerine pskrtlen bu hcrelerdenoluflturulan yapay damarlar da, dola-ysyla rahatlkla vcuda yerlefltirilebi-liyorlar.

Bask ynteminin boyutlu ya-pay organ oluflturmada baflka avan-tajlar da var. Bu yntem sayesinde

byk organlar oluflturmak iin dei-flik aflamalara gerek kalmyor. Dieryntemlerde, damar iskeleti oluflturu-

lduktan sonra, hcreler bu iskeletin zerindenilerletilerek damar oluflturuluyor. Damar olufltuk-tan sonra, bunun evresinde dier hcreler o-altlyor. Bu yntemle dokular oluflturmak dahauzun sre alabiliyor. Fakat yeni gelifltirilen baskyntemi sayesinde kat fleklindeki iskeletler ze-rine ayn anda deiflik hcre tipleri pskrtlebi-liyor. Tabakalar halinde baslan iskeletler st s-te konularak, zerlerine pskrtlen hcrelerinbirleflmesi salanyor. Bylece ok ksa sredehem damar hem de dier yaplar ortaya kabili-yor. Bask yntemiyle iki saat iinde 5 cm kaln-lnda, kanlanmas salanmfl dokular elde et-mek mmkn. nsan bbreinin 5 cm kalnln-da olduu dflnlecek olursa, bask yntemiylebbrek oluflturmak yalnzca 2 saat alacak. Tabiiorgan oluflturmak yalnzca kanlanmas salanmflhcre ktlesi yaratmak deil. Orijinal organntm ifllevlerini stlenebilecek bir yapay organoluflturabilmek iin yapay damarlarn yansra,organ iindeki kk yap birimlerini de olufltur-mak gerekiyor.


Hareket etmemizi ve hissetmemizi salayansinirler, byk bir gvde ve uzun bir uzantdanolufluyor. Sinir gvdesi genellikle beyin ya daomurilikte yerleflirken, akson denen uzants1,5 metre kadar uzaa gidebiliyor. Sinir hcresildnde kendisini yenileyemiyor, ancak uzant-s, hasar grd zaman kendisini tamir edebili-yor. Bu tamir ifllemi iin sinir ularnn karfllklgetirilerek arann doldurulmas gerekiyor. Dierbir deyiflle, onarm iin hasarl sinir ular aras-na ek yaplmas gerekiyor. Hasarl sinir ularkarfllkl getirilmeyip hasarl blge bofl braklr-sa ular ou zaman bir araya gelemiyor. Kopansinirleri onarmak, sinir cerrahlarnn en nemlihedeflerinden biri. Kopan ya da hasar gren si-nirlerin, vcudun dier yerinden alnan sinirlerleonarlmas da mmkn. Ancak bu tedavinin eflit-li kstlamalar var. Her zaman onarm iin uygunsinir bulunamayabiliyor; ameliyat edilen blgeyebirden fazla kez mdahale etmek gerekebiliyor;nakledilen sinir, istenilen grevi yapmayabiliyor.Byle kstlamalar olmayan ve her an temin edi-

lebilecek yapay sinir retimi zerinde youn a-lflmalar var.

Bilim adamlar kopan sinir ularnn arasnayerlefltirilen yapay bir akson oluflturdu. Gelifltiri-len bu yeni bir yntem sayesinde kopan sinirlertamir edilebiliyor. Yapay akson, kollagen vepolietilen glikolden oluflan bir iskelet. Polieti-len glikol, kendiliinden eriyebilen polimer yap-snda bir madde. Hasarl sinir ular arasna yer-lefltirilen yapay akson, 25mmlik bir akln yaklaflk 4haftada iyileflmesini salyor.Yapay akson iskeletse bir sresonra eriyerek salam sinir do-kusuna karflyor. Bu flekilde iyi-lefltirilen sinir lifleri ksa sreiinde normal ifllevlerini grme-ye bafllyor.

Doku mhendislii sayesin-de zel hcreler kullanarak ya-pay sinir liflerini oluflturmakmmkn. Klcal boru iskelet

evresine yerlefltirilen hcreler sayesinde yapaysinir elde ediliyor. Hasarl sinir liflerini, vcuttaSchwann hcreleri onaryor. Bu hcreler sinirhasar olufltuunda o blgeye giderek salgladmaddelerle hasar onaryor. Hayvanlardan alnanSchwann hcreleri kltrlerde eflitli ifllemler-den geirilerek oaltlyor. Belirli bir sayya ge-len hcreler poliglaktin ieren polimer iskelet-lerin zerine yerlefltiriliyor. Schwann hcreleri,

klcal borular fleklinde olan buiskeletler zerinde oalarakilerliyorlar. Hcreler, tm y-zeyi kaplayarak klcal boruyuevreliyorlar. Kendiliindeneriyebilen klcal boru iskelet,evresindeki Schwann hc-releriyle birlikte yapay bir si-nir lifi fleklini alyor. Bu yapaysinir lifi, kopan sinir lifleri ara-sna nakledildikten sonra, za-man iinde sinir lifi btnl-n salyor.

sinir

damar

Karnn sa st kesiminde bulunan karaci-er, en nemli organlardan biri. Dier birokorgandan farkl olarak karacierin sayszgrevi var. Vcudun fabrikas olarak daadlandrlan karacier, gdalarn sindi-rilmesi iin gerekli safra ve enzimle-ri, eflitli proteinleri, phtlaflmaiin gerekli faktrleri retiyor.Vitamin ve kolesterol gibi yap-tafllar iin adeta bir depo gre-vi gryor. Kann zararl mad-delerden arndrlmas da ka-racierin en nemli grevleriarasnda. Karacier yalnzcahcre kmelerinden oluflmu-yor. erisinde ok karmaflkbir damar ve kanal a var.Karacier hcreleri de, bu da-mar ve kanal sistemiyle yaknkomflulukta bulunuyor. Kara-cier, bu karmaflk yaps ne-deniyle yapay olarak olufltu-rulmas en zor olan organlar-dan biri.

Karacier yetmezliine yolaan etkenlerin baflnda alkolebal siroz, hepatit (sarlk) veaflr dozda kullanlan ilalargeliyor. Karacier yetmezliigelifltike vcutta kanamalar, ka-rnda flifllik ve koma grlebiliyor.lerlemifl organ yetmezliklerinde halen tek teda-vi seenei, organn deifltirilmesi. ABDde yak-laflk 10 milyon insanda eflitli derecelerde ka-racier hastal mevcut. Yine bu lkede 12 binkifli karacier nakli iin srada. Bu kiflilerin yal-nzca te birine uygun karacier bulunabiliyorve her yl %20si nakil srasnda beklerken l-yor. Bu rakamlar geliflmekte olan lkelerde okdaha korkutucu boyutta. Organ baflnn ok azolduu lkelerde, karacier hastalklarna ballmler olduka fazla. Son 4-5 yl iinde geliflti-rilen yapay karacier cihazlar, organ srasndabekleyen hastalara karacier bulunana kadarzaman kazandryor.

Yeni gelifltirilen yapay karacier cihazlar,insan karacier hcrelerini kullanyor. lk ola-rak hastann kanndaki hcreler ayrlarak plaz-ma denen sv elde ediliyor. Daha sonra plaz-ma, ii karacier hcreleriyle dolu bir kartu-fla aktarlyor. Kartuflun iinde snrsz yafla-ma yetenei olan milyonlarca karacier hc-resi bulunuyor. Bu hcreler normal bir kara-cier hcresinin neredeyse tm grevleriniyapabiliyorlar. Kartuflun iine dolan plazma,bu hcreler sayesinde zararl maddelerdenarndrlyor. Kartufltan szlen temiz plazmatekrar hastaya geri veriliyor. nsan hcrele-rinden yararlanan cihazlar, yaklaflk on gnsreyle kesintisiz olarak kullanlabiliyor. Ya-pay karacier cihazlar son yllarda daha dagelifltirildi. Heksagonal mikrokanallar zerineyerlefltirilen karacier hcreleri, yapay kara-cier grevini grebiliyor. Hastann kan, bu

kanallar iinden geerkenkaracier hcreleri tarafndan za-

rarl maddelerden temizleniyor. Ancak kanbu kanallardan geerken iindeki oksijeni dekaybedebiliyor. Bu nedenle kanallar ksa tut-mak gerekiyor. Kanallarn ksa olmas da yete-rince zararl maddelerden temizlenmesini engel-leyebiliyor. Bu tr cihazlar her ne kadar geliflti-rilmiflse de, bir karacierin grevini tam olarakgereklefltiremiyorlar. Bu nedenle boyutluyapay karacier oluflturma alflmalar hzla de-vem ediyor.

Yapay karacier oluflturmak, teknik adanolduka g. Poliretan kpk iskelet kullananbilim adamlar yapay karacier oluflturabiliyor-lar. Kpk iine yerlefltirilen karacier hcrele-ri, mikrokmeler oluflturuyor. Elde edilen boyutlu yapay karacier vcut dflnda 10 gnsreyle ifllev gryor. Karacier yetmezlii olandomuz ve farelere yerlefltirilen bu yapay karaci-erler olduka iyi sonular verdi. Bilim adamla-r, deney aflamasndaki kpk karacierleri da-ha da gelifltirerek, insanlarda kullanm iin a-lflyorlar.

Tm damar yaplarn da ie-ren boyutlu kaln bir ka-

racier oluflturma fikri5-6 yl ncesine kadaryalnzca bir hayal ola-rak kabul ediliyordu.

Dr. Vacantinin 1997 y-lnda bir farenin srtnda

insan kula gelifltirdii gn-den beri, boyutlu ve damarl

yapay karacier fikri hayal olmaktankt. Harvard niversitesindeki bilim

adamlar orijinal karacier benzeri bir mo-del oluflturdular. Yapay karacier yaratmada ennemli basamak, karmaflk damar yapsn olufl-turmak. Bu nedenle ilk olarak, vcuttan kartl-mfl bir karacierin damarlarnn iine, zel birsv plastik materyal enjekte ediliyor. Bu sv k-sa sre iinde katlaflarak damarlarn fleklini al-yor. Daha sonra karacier dokusu zel svlarlaeritilerek yok ediliyor. Geriye yalnzca katlafl-mfl ve damar fleklini almfl olan madde kalyor.Kurumufl aa dallarna benzeyen bu yap, kara-cierin damar yapsn temsil ediyor. Bu yapnngrntleri bilgisayara aktarlarak boyutlugrntler elde ediliyor. Bu grntler yard-myla silikon kalplar hazrlanyor. Silikon kalp-larn iine polilaktik glikolik asit (PLGA) yap-sndaki bir madde dklyor. Bylece karacierdamarlarnn organik bir iskeleti oluflturuluyor.Bu iskeleti oluflturduktan sonraki aflamaysahcrelerin oluflturulmas. Damar iskeleti evre-sine yerlefltirilen karacier hcreleri, belirli b-yme faktrleri yardmyla oalarak organnkaln etli ksmn oluflturuyorlar. Bir sonrakiaflamaysa damarn oluflturulmas. Bunun iinsngerimsi yapda olan PLGA iine damar hc-releri enjekte ediliyor. skelet, hcrelerin oal-mas iin gerekli byme faktrlerini ve besinmaddelerini ieriyor. Damar hcreleri iskeletboyunca ilerleyerek karacier hcrelerine yap-flyor. Burada oalan damar hcreleri, iskeletevresinde birleflerek tam bir damar yaps olufl-turuyorlar. PLGA iskelet birka ay iinde kendi-liinden eriyerek geride karacier hcreleri veiinde damarlar olan yapay bir organ brakyor.Bu flekilde oluflturulan yapay karacier hayvan-larda denendi. Olduka iyi kan akmnn salan-d bu organlarda dflar kan sznts da gzlen-medi.

Tabii bu teknolojiyi ideal flekle getirmek okkolay deil. Karacier iinde deiflik grevleriolan milyonlarca hcre var. Yalnzca bir gramkaracier dokusunda yaklaflk 100 milyon kara-cier hcresi bulunuyor. Hcrelerin gerekli nok-talara yerlefltirilmesi ve buradaki konumlarnkorumalarnn salanmas olduka g. Yapaykaracier oluflturulmasnda karfllafllan dierbir glkse, organn mikroplardan arndrlma-s. Yapay organlarn iine hibir mikrobun gir-memesi gerekiyor. Bu nedenle, alflmalardakullanlan tm cihaz ve aletlerin steril, yani mik-roptan arndrlmfl olmalar ok nemli.


karacier

Kalp, en nemli organlardan biri. Koronerdamarlarn tkanmasna bal kalp kaslarnn l-mesi, ve bunun sonucunda meydana gelen kalpkrizi, dnyadaki en sk lm nedeni olarak gs-teriliyor. Kalp hcreleri kendini yenileme yetene-ine sahip deil. Bu nedenle herhangi bir nede-ne bal olarak hcreler lr ya da grev yapa-mazsa, yani hcreler kaslma yeteneini kaybe-derlerse, kalp yetmezlii gelifliyor. Kalp yetmezli-inde vcuttaki kan yeterince pompalanamyorve organlar kansz kalyor. Buna bal olarak dadier organlarda yetmezlikler bafllyor. Milyonlar-ca insan kalp yetmezliinin penesinde ve nakiliin uygun bir kalp bekliyor. Bu insanlarn fazlazaman yok. Kan pompalamayetenei olan yapay kalp cihaz-lar nakil yaplana kadar geensrede hastalara zaman kazan-dryor. Ancak bu cihazlarn v-cutta taflnmas ok kolay deil.Enerjiyi aldklar piller vcut d-flnda bulunuyor. Hastalarnmutlaka yedek pillerle dolaflma-lar gerekiyor. Yapay kalp ci-hazlar yabanc cisim olduklariin, kan bunun iinden geer-ken phtlaflabiliyor. Bunu en-gellemek iin srekli kan su-landran ilalarn alnmas gere-kiyor.

Son yllarda kalp yetmezlii-nin tedavisinde cihazlar yerinekalp kas hcrelerinin kullanl-mas gndeme geldi. Kemik ili-inden alnan hcreler ya daembriyodaki kk hcreler kulla-nlarak kalp kas hcresi (kardiyomiyosit) olufltu-rulabiliyor. Kk hcreler birok hcreye dnfl-me yeteneine sahip. nsann oluflumu aflamasn-daki ilk hcreler olan embriyonel kk hcreler,kltrlerde oaltlarak zel byme faktrlerisayesinde kalp hcrelerine dnfltrlyorlar. Buhcreler farkl genetik yapya sahip olduklar ki-fliye nakledildiklerinde baflklk sistemini hare-kete geirebiliyor. Yaplan alflmalar, kemik ili-inden alnan baz hcrelerin de zel koflullardakalp hcresine dnflebileceini gsterdi. Kiflininkendi kemik iliinden alnacak olan hcreleringenetik yaps kalbindeki hcrelerle ayn olduuiin, bunlarn tedavi amal kullanm baflklksistemi asndan saknca yaratmyor. Kemik iliihcreleri zel kltrlerde kalp hcresine dnfl-yor. Bu hcreler belirli sayya ulafltktan sonratekrar hastaya geri veriliyor. Bu hcreler dolaflmyoluyla kalbe giderek hasarl blgeye yerlefliyor-lar. Hasarl kalp hcreleri arasnda yerini alansalkl kalp hcreleri burada normal ifllevleriniyerine getiriyor. Bu sayede kalp yetmezlii nle-nebiliyor. Bu tr tedaviler henz deneme aflama-snda olmalarna karfln bilimadamlar daha daileri giderek kalp dokusunu vcut dflnda olufl-turmay baflardlar. Bir gnlk yavru farelerinkalp hcrelerini alan bilimadamlar bu hcrelerikollagen ve serum ieren bir ortama yerlefltirdi-

ler. Yaklaflk drt gn-de, kap iindeki hcre-ler oalarak birbiriylekenetlendiler. Orijinalkalp dokusundaki gibibirbirine yapflan hc-reler dakikada 100kez kaslan kaln birhcre kmesi olufltur-du. Vcut dflnda eldeedilen bu yapay kalpdokusu, mikroskobikolarak boyutlu kal-bin benzeri.

Yapay kalp dokusu elde etme alflmalar flim-di daha da ileri noktalara gtrlyor. Artk he-def kalp hcresi ya da kalp dokusu oluflturmakdeil, boyutlu organ, yani yapay kalp yarat-mak. Birok kalp hastalnda, kiflilerin uzun bir

tedavi srecini beklemek iin zamanlar ol-muyor. Hcre ya da doku nakli sonrasndabu hcrelerin hedef blgeye giderek buradaoalmalar ve hasarl hcrelerin yerini al-malar uzun bir sre gerektirebilir. Sonu-larn alnmas iin belirli sre gerektiren buve benzeri tedavilerin, kalbin tamamnn ha-sarl olduu durumlarda kullanlmalar pra-tikte mmkn olmayabilir. Byle durumlar-da organn tamamnn en ksa srede deifl-tirilmesi gerekir. Organ kaynaklarnn sonderece yetersiz olduu gnmzde yapayolarak retilecek organlar, en nemli umutkayna. Bilim adamlar, yeni domufl fare-lerden alnan kalp hcrelerini kullanarak boyutlu kalp dokusu oluflturmay baflardlar.

Fare kalp hcrelerinin, kollagen bir iskelet evre-sinde toplanarak remeleri saland. Bymefaktrleri sayesinde oaltlan hcreler ksa birsrede birleflerek kollagen iskelet etrafnda ke-netlendi. oalarak boyutlu flekil alan kalphcreleri kaslma ifllevini de yerine getiriyor.


kalp

Nefes borusu, ya da dier adyla trakea ennemli organlardan biri. Havann akcierlereulaflmasn salayan nefes borusu sert bir kkr-dak yapdan olufluyor. Nefes borusunu kaplayantmrlerde bu borunun kartlmas gerekebili-yor. Geride kalan boflluun doldurulmasysa oknemli. Son yllarda gelifltirilen yapay nefes bo-rusu hayvanlarda baflaryla uygulanyor. lk ola-rak polipropilen yapsnda sentetik bir iskeletoluflturuluyor. Bu iskeletin evresine doku kl-trlerinde retilen kkrdak hcreleri yerlefltirili-yor. Hcreleri bir arada tutmak iin zerleri ka-

ln bir yapay ba dokusu tabakasyla kaplanyor.Bu tabaka kollagen liflerinden olufluyor. Bu fle-kilde hazrlanan 4 santimetre uzunluundaki ya-pay nefes borusu, hayvanlara baflaryla uygulan-d. Bir ay iinde yapay borunun ii, normal havayollarnda bulunan ve zeri tyl epitel hcre-leriyle kapland. Btn olarak ters Y biimin-deki nefes borusunun yapay boruyla deifltirenbilim adamlar, olduka iyi sonular aldklarnbelirtiyorlar. Bu sayede, en nemlisi kanser ol-mak zere, nefes borusunu etkileyen hastalkla-rn verdii hasar kolaylkla onarlabilecek.

nefesborusu

Deri hcrelerinin lmesine yol aan deri kan-seri gibi hastalklar ya da mekanik etkiler, geniflderi alanlarnn kaybna yol aabiliyor. fieker has-talna bal olarak deride yaralar grlebiliyor.Vcudunun bir ksmn fel nedeniyle hareket et-tiremeyen kiflilerin baz blgelerinde basncabal derin yaralar oluflabiliyor. Btn bunlardandaha sk karflmza kan hasarsa, derinin yana-rak yok olmas. Birinci derece yank, olduka ha-fif bir deri hasarna yol ayor. Bunun en sk kar-fllafllan rnei, gnefl yan. Gnefle gerein-den fazla maruz kalnca deride kzarklk ve hafiffliflme grlebiliyor; genellikle deri hcrelerininkayb olmuyor. kinci derece yanklardaysa yze-yel deri hcreleri lyor ve ciltte kabarcklar olu-fluyor. En fliddetli doku hasarna yol aanysa,nc derece yanklar. Bu yanklarda deri hc-relerinin tm yanyor, hatta kemie kadar k-mrleflme grlebiliyor. Derinin tm tabakalar-nn kaybna yol aan bu tr yanklar eer geniflbir alan kaplyorsa, bu blgenin baflka yerdenalnan deriyle kapatlmas gerekiyor. Deri kayb,vcudun dier taraflarndan alnan deri parala-ryla telafi edilebiliyor. Doku hasarnn ok geniflolduu ve vcuttan alnan deriler yeterli olmad- durumlardaysa, ak alanlar kapatmak iin d-flardan getirilecek dokuya ihtiya oluyor. Kadav-ralardan alnan deri paralar, baflklk sistemi-nin reaksiyonuna bal olarak birka hafta iinde

reddediliyor. Sentetik mater-yallerse yabanc cisim olarakkabul edilerek fliddetli bir do-ku reaksiyonuna yol ayor.Yani vcut yabanc maddeyi at-

mak iin savafl bafllatyor. Btn bu nedenlerdendolay, vcudun rahatlkla kabul edecei ve heran temin edilebilecek deri paralarna ihtiya du-yuluyor.

Gelifltirilen yeni yntemlerle artk hasarl de-rinin onarm mmkn. Oluflturulan yeni yapayderi fibroblast denen hcreleri ieriyor. Buhcreler, deri hcrelerini oluflturan kk hcrelergibi grev yapyor. Tabii bu hcreler serbest hal-de bulunmuyor. Bunlar bir arada tutan bir iske-let zerine yerlefltiriliyor. Hcre iskeleti zerineyerlefltirilen ve oalma yetenei olan yapay de-ri, yalnzca insan hcrelerinden retiliyor. Derinyanklarda hcre tabakasnn altna baflka bir ta-baka daha yerlefltirilebiliyor. Bu tabaka, deri hc-relerini ve dokular bir arada tutan kollagenadl proteini ieren liflerden olufluyor. FDA tara-fndan 1997 ylnda onaylanarak piyasaya sr-len bir yapay deri rn, derinin hem epider-mis denen st ksmn hem de dermis denenalt tabakasn birlikte ieriyor. Bu yapay deri,kollagen iskelet zerinde yer alan hcrelerdenolufluyor.

Yapay derilerin, nc derece yanklardansonra en ksa srede hasarl blgeye nakledilme-leri gerekiyor. Nakledildikten sonra, buradaki si-nir ularn kaplayarak ary azaltyor. Buna ekolarak da hasarl blgeden vcudun sv kaybet-

mesini engelliyor. Yapay deri buz zerinde sak-lanyor ve en ksa srede kullanlmas gereki-yor. Halen FDA tarafndan onaylanmfl olan vepiyasada bulunan yapay deriler, genellikle ha-sarl blge zerinde ince bir tabaka oluflturu-yor. Bu tabakann temel grevi, kiflinin derihcreleri kendisini yenileyene kadar geici s-reyle iskelet oluflturmak. Hcrelerin oalmasiin gerekli maddeleri de ieren iskelet, damarve hcrelerin kendilerini yenilemesi iin ortam

hazrlyor. Yapay deri nakledildikten ksa bir s-re sonra deri hcreleri ve damarlar oalarak is-keletin tamamn doldurup, yara zerinde incebir hcre tabakas oluflturuyorlar. Tm tabakala-r ieren ve orijinal dokuya benzer yapay deriretmek iin alflmalar youn olarak devam edi-yor. Haziran 2000de onay alarak piyasaya kanbir dier yapay deriyse, polimer bir iskelet zeri-ne yerlefltirilmifl hcrelerden olufluyor. Yeni gelifl-tirilen bu yapay deri insan derisine olduka ben-ziyor. Yapay deri, orijinali gibi iki tabakadan olu-fluyor ve canl hcrelerle birlikte yapsal protein-leri de ieriyor. Yapay derinin st tabakasndakeratinosit denen hcreler bulunuyor. Bu hc-reler insana nakledildikten sonra oalarak sa-lkl deri hcrelerini oluflturuyor. Derinin alt taba-kasndaysa kollagen ve canl hcreler bulunuyor.Yapay deri, insan vcuduna nakledildikten bir s-re sonra, normal deri yapsn alyor. Orijinalineolduka benzeyen yapay deri fleker hastalnabal oluflan yaralarn kapatlmas iin kullanl-yor. Bu deriler yanklarn ya da damar hastalkla-rna bal cilt yaralarnn kapatlmasnda da kul-lanlabiliyor. Gerek ifllevsel adan, gerekse yap-sal olarak insan derisine benzeyen yapay derile-rin retilmesi, zellikle yanklardan sonra svkaybna bal lmleri azaltarak insan hayatnuzatmas asndan byk nem taflyor. Dokumhendisliindeki geliflmelere paralel olarak ya-pay deri retiminde de her geen gn ilerlemelerkaydediliyor. ok yaknda istenilen boyut verenkte deriler retilerek tm hasarl deri blgele-ri kapatlabilecek.


drar kesesi, yani mesanenin en nemli gre-vi, idrar depolamak. Bu organn tam olarak id-rar biriktiremedii durumlarda kifli idrarn tuta-myor ve srekli altna karyor. Her ne kadarhayati bir organ olmasa da, idrar kesesi olmasay-d, hayat son derece ekilmez olurdu. Kanser ne-deniyle idrar kesesinin kartlmas gerektii za-man, idrar ya dorudan ciltten kyor ya da ba-rsak kullanlarak oluflturulan yapay kese iinedoluyor. drarn cilde azlafltrlmas, yaflam ka-litesini azaltt gibi, sklkla da idrar yollar en-feksiyonuna yol ayor. Bu tr ameliyatlardansonra uzun dnemde bbrekler zarar grebiliyor.Barsaktan yaplan idrar kesesinin de birok sa-kncas var. Bu keseler kaslma zelliine sahipdeil. Barsak kese iinde biriken idrarn, ara-

lkl olarak sondayla boflaltlmas gerekiyor. Bunaek olarak barsan kendi salglar, idrar yoluenfeksiyonu iin zemin hazrlyor.

Bilim adamlar uzun sredir deiflik zmlerarayflnda. Son 3-4 yl iinde yapay mesane olufl-turma alflmalar olumlu sonular verdi. draruygun flekilde depolayan ve istenildiinde boflal-tabilen yapay mesane, deneysel koflullarda olufl-turuluyor. Kpeklerin idrar kesesinden alnan birpara doku rnei, laboratuvar koflullarnda b-ytlerek boyutlu mesane elde ediliyor. Bu-nun iin ilk nce, idrar kesesinden alnan para-daki deiflik hcre trleri ayrfltrlyor. drar ke-sesi esas olarak kas hcreleri ve i yzeyini kap-layan mukoza hcrelerinden olufluyor. Bu hc-reler kltr ortamnda drt hafta sreyle oalt-

lyorlar. Belirli bir sayya gelen hcreler, ncedenhazrlanmfl olan polimer yapsnda ve kre flek-lindeki iskelet zerine yerlefltiriliyor. Kas hcre-leri krenin dflna, mukoza hcreleriyse i yze-ye konuluyor. Bu ifllemi takiben belirli bir srebekleniyor. Srenin sonunda hcreler birleflerekbelirli bir kalnlkta hcre tabakas oluflturuyor-lar. Sonuta oluflan yap, gerek idrar kesesineok benzeyen boyutlu bir flekil alyor. drar ke-seleri alnan kpeklere nakledilen bu keseler,orijinali gibi ifllev gryorlar. Bu flekilde yapayidrar kesesi nakledilen kpekler idrar biriktiripnormal olarak idrar yapabiliyorlar. lk olarak1999 ylnda retilerek kpeklerde denenen ya-pay idrar kesesinin insanlarda denenmesi iin enaz 6-7 yl daha gemesi gerekecek.

idrar kesesi

deri

Yafl ilerledike eklemlerde arlar, yr-mede zorluk bafllyor; merdiven kmak,oturduu yerden kalkmak, kifli iin bir ifl-kence haline geliyor. Bunun en nemli ne-deni, eklemler arasnda bulunan kkrdakdokusunun zamanla erimesi. Kkrdak doku-su genellikle byk eklemlerde kemiklerarasnda yer alarak yumuflak ve kaygan biryzey oluflturuyor. Bu yzey sayesinde hare-ket etmemiz mmkn oluyor. Kkrdak y-zeyi aflndka, eklem aral prtkl biryzey haline geliyor ve her harekette sr-tnmeye bal arlar olufluyor. Kkrdakdokusu yalnzca eklemlerde yer almyor.Burun ve kulak gibi organlara fleklini verende kkrdak. ABDde ilk onaylanan yapay kkr-dak, bir diz ekleminden alnan hasarl kkrdakdokusundaki hcrelerden retildi. Kondrositdenen hcreler deneysel koflullarda retilerek ya-pay kkrdak elde edildi. Kkrdak dokusunun di-er dokulardan en nemli fark, iinde kan da-marlarnn olmamas. Kkrdak, damarlardan ge-len kanla deil, yzeyinden iine szan svlarlabesleniyor. Kann szlmfl hali olan bu sv, k-krdak hcreleri arasna szarak onlara oksijen vebesinleri ulafltryor. Kkrdak dokusu ok kalnbir tabaka oluflturmad iin bu flekilde beslen-mesi yeterli. Kan damarlar olmad iin yapaykkrdak oluflturmak, karacier ya da kalp gibiorganlar oluflturmaya gre daha kolay.

Gnmzde yapay kkrdak oluflturmak iindeiflik yntemler kullanlyor. Bunlarn ilki, k-krdak hcrelerinin kltr ortamnda retilerekdaha nceden hazrlanmfl boyutlu iskeletlereyerlefltirilmesi yntemi. Kendiliinden eriyebilmezelliine sahip olan iskeletler zerine yerlefltiri-

len kkrdak hcreleri oalarak, istenilen flekilde boyutlu bir yap haline geliyorlar. Oluflturulanbu yapay kkrdak dokusu istenilen blgeye nak-ledilebiliyor. Dier bir yntemse, sngerimsi biryapnn iindeki gzeneklerde kkrdak hcreleri-ni oaltmak. Sngerimsi yaplar kollagen veGAG (glkozaminoglikan) ieriyor. Bunlar hcre-lerin bymesi ve doku iyileflmesini hzlandrcmaddeler. Hcrelerin barnmas ve oalmas iingerekli ortam salayan sngerimsi yaplar, birsre sonra kendiliinde eriyerek kayboluyorlar.Geriye kkrdak hcreleri ve bunlar destekleyenara dokular kalyor.

Yapay kkrdak oluflturulmasnda son yllardakat iskeletler yerine jel kvamnda oluflumlar kul-lanlyor. Bilim adamlar, kkrdak hcrelerininoalmalar ve bymeleri iin boyutlu kat is-keletlerin gerekli olmadn belirtiyorlar. Kkr-dak hcreleri, hidrojel denen zel bir jel iin-de de yetifltirilebiliyor. Hidrojeller byk orandasu, ayrca hcreleri bir arada tutmaya yarayan

fibrin ve trombin denen yaptafllarn daieriyor. Hidrojeller, dokularn fleklinialabilecek elastikiyete sahip. Vcut dfln-da retilen boyutlu kkrdak dokularyerine hidrojel iine yerlefltirilen hcre-ler, vcudun istenildiinde blgelerineenjekte ediliyor. boyutlu kat yapaykkrdak dokusunu eklemlere yerlefltir-menin teknik zorluklar, hidrojeller iinszkonusu deil. Hidrojeller enjekte edil-dikleri eklemin fleklini alyorlar. Bir sresonra hcreler oalarak yapay bir kkr-dak dokusu oluflturuyorlar. Hcreleri birarada tutan hidrojelse bir sre sonra y-kma urayarak kayboluyor. Geri kalan

kkrdak hcreleri arasnda oluflan kollagen lifle-ri yapay doku iin gerekli destei salyor. Kkr-daklar, vcudun en fazla basnca maruz kalanblgeleri. Yapay kkrdaklarn vcuttaki dayank-lln artrmak iin jellerin kollagen ve GAG iledesteklenmesine alfllyor.

Vcutta ok nemli grevleri olan kkrdakdokusunun yapay olarak retilmesi, doku mhen-disliindeki byk aflamalardan biri. Yaflla bozul-maya urayan kkrdaklarmzn deifltirilmesi,adeta eskiyen arabann tekerlek ve amortisrleri-nin deifltirilmesi gibi ok daha kolay ve dzgnhareket edebilmemizi salayacak. Yeni gelifltiri-len yapay kkrdaklarn kemie yakn ksmndakihcrelerin, kayganlafltrc bir salg rettiklerigsterildi. Yani yapay kkrdak kendi motor ya-n da retebiliyor. nmzdeki 10 yl iinde, bel-ki de 80-90 yafllarnda bir insan, yapay kkrdak-lar sayesinde merdivenleri hi ar ekmeden iki-fler ikifler kabilecek.


kkrdak

Baz kemik hastalklar, tmrler ya da ktkrklar byk kemik hasarlarna yol aabiliyor.Kemik kayb olan ksmlarn onarlmas oldukazor. Her ne kadar kemik dokusu kendisini yeni-leme yeteneine sahip olsa da, oluflan byk bofl-luklar dolduramyor. rnein tmr nedeniylekartlan 10 santimetrelik kemiin yeniden olu-flarak buray doldurmas mmkn olmuyor. yibir kemik iyileflmesi iin, kemik ularnn yakn-lafltrlmas ve karfllkl getirilmesi gerekiyor. e-flitli cerrahi tekniklerle kemik boyu uzatlarakboflluklar doldurulsa da, bu her hastadammkn olamyor ya da uzun sre alyor.Kadavralardan alnan kemiklerin nakliyse,baflklk sistemi engeliyle karfllaflyor.Seramik ya da metal malzemeden yaplankemikler de, uzun dnemde yabanc cisimetkisi nedeniyle reaksiyona yol ayor. Bu-na ek olarak, yabanc maddelerin yol at- nemli sorunlardan biri de enfeksiyon.

Gelifltirilen yapay kemikler sayesindekemik kaybna yol aan krklar ya da has-talklar tedavi edilebilecek. Bilim adamlar

gerek kemik dokusuna olduka yakn bir yapaykemik dokusu oluflturmay baflardlar. Bu teknik-te ilk olarak, kemiin i ve dfl yaps kompteri-ze tomografi (CT) ya da magnetik rezonans(MRI) tetkikleri yardmyla grntleniyor. Olu-flan bu grntler daha sonra bilgisayara aktar-lyor. Kemik, dfl yzeyi olduka przsz ve iidolu gibi grnse de, ortas bofl ve gvde ksmiyi organize olmufl ince tabakalardan, yani lamel-lerden olufluyor. Bu yap, en ince hatlarna kadarbilgisayara yklendikten sonra boyutlu poli-

mer iskelet oluflturuluyor. Belirli bir zaman so-nunda kendiliinden erime zelliine sahip bu is-kelet, olduka salam yapda. Vcuda yerlefltiril-dikten bir sre sonra kemik hcreleriyle doluyor.Vcut kendi kemik dokusunu oluflturduka bu is-kelet kayboluyor.

Son yllarda yapay kemik alflmalar daha daileri giderek yalnzca flekil olarak deil, yapsalolarak da orijinaline ok yakn yapay kemik olufl-turmay baflard. nsan vcudundaki hcreleri vedokular bir arada tutan, bir bakma tutkal gre-

vini gren kollagen, yapay kemik iske-leti oluflturmakta da kullanlyor. Bilgisa-yar yardmyla boyutlu ve kemik fleklin-de kollagen iskelet oluflturulduktan sonra,iine kalsiyum fosfat kristalleri yerlefltirili-yor. Bu kristaller iskelete kemik sertliiniveriyor. Vcuda nakledildiinde, kemikhcreleri bu yapnn iine doluflarak oal-maya bafllyorlar. Ksa bir srede iskeletinii orijinal kemik dokusuyla doluyor. By-lece nakledilen yapay kemik, hastannkendi kemik dokusuyla kaynyor.

kemik

Gzn en dfl tabakas olan kornea herhangibir nedenle hasara uraynca grfl kapasitesinemli lde azalyor. Baz durumlarda hasar ka-lc olup krle kadar ilerliyor. Bu durumlardatek seenek hasarl korneay yeni bir kornea iledeifltirmek oluyor. Kalc ve ileri dereceli korneahasarlarnda halen en sk kullanlan tedavi yn-temlerinden biri, kornea nakli. Teknik olarak okfazla zorluu olmayan bu yntemde, kornea, ka-davralardan temin ediliyor. Kornea, kkrdak do-kusu gibi difzyon yoluyla, yani besinlerin veoksijenin hcreler arasna szmasyla yaflamn de-vam ettiriyor. Kan damarlarnn olmamas, korne-ay baflklk sistemi asndan avantajl hale ge-tirmesine karfln doku reddini tam olarak ortadankaldrmyor. Kornea hcreleri vcut tarafndan ya-banc olarak kabul edilip reddedilebiliyor. Bunuengellemek iin kornea nakli yaplan hastalarn,srekli olarak baflklk sistemini basklayan ila-lar kullanmalar gerekiyor. Kornea naklinin bu vebenzer dezavantajlar yapay kornea fikrini gnde-me getirdi. Bilim adamlar, byk oranda su ie-ren ve polimer yapsnda olan jeller gelifltirdiler.Hidrojel denen bu yapay kornealar, esneme ye-teneine sahip, elastik yaplar. Hidrojel yapaykornealar, nakil iin risk taflyan ya da ila kulla-nlmas istenmeyen hastalarda tercih ediliyor. Ya-pay korneay yerlefltirmek iin hastann kendi kor-neasnn bir ksm kesiliyor; kesilen yerde oluflanbofllua hidrojel kornea naklediliyor. Bu korne-alar sayesinde, yasal olarak tam kr kabul edilenkiflilerin grmelerinde nemli ilerleme kaydedili-yor. Yapay kornealar halen normal grfl sala-masalar da, doku mhendislii ve polimer kimya-sndaki geliflmeler sayesinde her geen gn oriji-naline daha ok benzer hale getiriliyorlar.


kornea

zafagus olarak adlandrlan yemek borusu,kanser ya da yaralanmalara bal olarak hasar gre-biliyor. ocuklarda ya zc svlarn, lavobo a-c ya da amaflr suyu gibi kimyasal maddelerin iil-mesine bal olarak yemek borusunda kalc hasar-lar ve daralmalar meydana geliyor. Yemek yemeyiengelleyecek flekilde oluflan hasarlar, ya da yemekborusunun kartlmasn gerektiren durumlarda ya-pay bir yemek borusu gerekiyor. Barsak paralaryemek borusu olarak kullanlabiliyor. Ancak bar-sak, bu ifli tam olarak yerine getiremiyor. Ayrca sal-glad maddeler, yutma zorluklar ortaya karyor.

Hayvanlarn derisindeki kollagen kullanlarak

yapay yemek borusu oluflturuldu. Burada ilk basa-mak, tip I kollagen ieren sngerimsi boru olufltur-mak. boyutlu yapsn koruyabilmesi iin de, ii-ne silikon bir tp yerlefltiriliyor. Yemek borusununalt ve st ular arasna yerlefltirilen bu yapay tp,birka hafta iinde dier dokularla kaynyor. ki haf-ta iinde sngerimsi borunun ii, hayvann kendiba dokusu ve kollagen lifleriyle doluyor. Yaklaflkbir ay sonra, yapay yemek borusunun iinde destekgrevi gren silikon tp kartlyor. Ba dokusun-dan oluflan yeni yapay yemek borusunun ii 2-3 haf-ta iinde sindirim sisteminin i yzeyinde bulunanmukoza hcreleriyle kaplanyor. Bir ay iinde ya-

pay borunun dfl ksmnda kas hcreleri beliriyor.Bu hcreler, yemek borusunun ek yapld ulardanbafllayp ortaya kadar ilerliyorlar. oalan kas hc-releri ksa bir srede i ve dfl olmak zere iki taba-ka halini alyor. Bu hcreler, yemek borusunun ka-slp yemeklerin mideye itilmesini salyorlar. Yapayyemek borusunun baland ulardan, hcrelerinfarkllaflmasn ve olgunlaflmasn salayan faktrle-rin salgland, bunun da farkl katlar oluflmasnayol at dflnlyor. Yapay yemek borusu alfl-malar henz deneysel aflamada olsa da ifllevsel birorgan oluflturulmas asndan olduka nem tafl-yor.

yemek borusu

drar karma, kiflileri byk s-kntya dflren rahatszlklardan bi-ri. drar karmann birok nedenivar. leri yaflta ve ok ocuk douranbayanlarda ya da sinir sistemini etkile-yen baz hastalklarda grlen idrar ka-rma, genellikle dfl idrar yolunda bulu-nan ve kapak grevi gren kasn za-yflamasna bal olarak ortayakyor. Butr hasta-larda, aya-a kalkn-ca, yr-y n c e ,ksrn-ce ya daglnce idrar ani-den kayor. Baz du-rumlarda yatarken bileidrar biriktirmek mm-kn olmayabiliyor. eflitliilalar, vcuda yerlefltirilenelektrodlar ya da yapay ka-pak grevi gren cihazlar,tedavi amal kullanlsa dahibiri salkl kaslarn yerinialamyor. Doku mhendisleri,laboratuvar koflullarnda kashcreleri reterek idrar ka-rma sorununa zm ge-tirme yolunda nemli biradm attlar. Kas hcrele-rini retmek iin kk hc-reler kullanlyor. Bununiin uygun ortam salanarak,kk hcrelerin kas hcrelerinednflmeleri salanyor. Bir sreiin kltr ortamnda bekletile-rek oaltlan ve olgunlafltrlankas hcreleri retra denen dfl idrar kana-l evresine enjekte ediliyor. drar tutmay sala-yan kasl blgeye enjekte edilen bu hcreler, za-man iinde dier kas hcreleriyle kaynaflarak g-revlerini yapmaya bafllyorlar. Yaplan alflmalar,bu hcrelerin dier salkl kas hcreleri gibi ka-

slma yeteneine sahip oldukla-rn gsteriyor. Hcreler, enjek-te edildikleri blgedeki hasarlkas hcrelerinin yerini aldklariin buradaki kas daha da g-lendiriyorlar. Bu sayede kaslar,idrar tutmak iin kapak grevini

daha iyi yapyorlar. drar karma sorununa bir

baflka zmse, kifli-nin kendi hc-

relerinin kl-tr ortamn-da oaltlma-s. oaltlanhcreler zelbir sentetikjelle karfltr-

larak kifliye ye-niden enjekte edi-liyor. Bu karflmn

enjekte edildii yer-se, mesane boynu de-

nen, idrar kesesinin -kfl ksm. Hcreleri ba-

rndran jel vcutta eri-meye uradktan sonra,hcreler oalarak me-sane kfln sklafltr-yor. Doku mhendisli-inin bu konudaki songeliflmelerinden birdieriyse, yapay id-rar kanal, yani ret-

ra oluflturmak. Kolla-gen bir matriks zerineyerlefltirilen kas hcrele-ri, doal bir retra grevigrebiliyor. Yapay retra,

insan retrasndaki kkhasarl blgelerin tamirinde ba-

flaryla kullanld. Ancak FDA onay almas iinklinik alflmalarn sonular bekleniyor. Yapayidrar kesesi ve yapay retra birlikte kullanlarak,alt idrar sistemini tmyle yenilemek mmknolabilecek.

kas

Hastalk ya da kazalar nedeniyle ifllev gre-mez hale gelen organn yerine salkl bir yeni-sinin deiflik yntemlerle oluflturulmas; gn-mzde hcre biyolojisi, polimer kimyas, malze-me bilimi, biyomedikal mhendislii ve biyokim-ya alanlarnn yer ald, ok disiplinli bir arafl-trma alandr. Biyobozunur polimerleri bir orga-nn destek malzemesi olarak kullanarak yapayorgan oluflturma giriflimleri son yllarda hz ka-zanmfltr.

Hepatit B ve C enfeksiyonlarnn yaygn oldu-u lkemizde, bu ve dier karacier hastalklar-nn komplikasyonu olarak, her yl binlerce hastaakut karacier yetmezliine yakalanyor, bunla-rn nemli bir blm karacier nakli iin uygunverici bulunamad iin kaybediliyor. Akut kara-cier yetmezliine yakalanan ve verici beklemesresince bir karacier desteine gereksinim du-yan pek ok hastann yaflamnn doku mhendis-lii uygulamalaryla uzatlabilecei dflnlerek,insan alflmalar ncesinde deneylerin bir hay-van modelinde gereklefltirilecei bir ok disip-linli proje oluflturulmufl durumda. TBTAK, GenMhendislii ve Biyoteknoloji Arafltrma Enstit-snde bu konuda 2001 ylnda bafllatlan, Tek-noloji zleme ve Deerlendirme Baflkanl (T-DEB) destekli bir EUREKA projesi olan Karaci-er yetmezliinde ifllev yapabilecek bir yapay ka-racierin biyopolimerler kullanlarak eldesi, kap-samnda alflmalar srdrlyor.

Bu projede, biyobozunur biyopolimerler ze-rine yerlefltirilen karacier hcrelerinin oalma-lar, dokusal organizasyonu tamamlayarak ifllev-sel bir yapay karacier oluflturmalar amacyla,hcre kltr (in vitro) ve canl hayvan deneyle-rinin (in vivo) gereklefltirilmesi hedeflenmekte.Hcrelerin elde edilmesi ve hayvan deneyleri iin,bir laboratuvar deney hayvan olan Sprague-Daw-ley sanlar kullanlyor.

Hedefe varmak iin birbirinden farkl alanda deneyler yaplyor. Bunlardan biri, biyo-bozunur biyopolimerlerin oluflturulmas. Bunlar,zerine eklenen salkl hcrelerin tutunup o-almas iin bir destek, iskelet ifllevi stleniyorve hcrelerin oalp istenen organn hacmi veifllevine eriflme srecine paralel olarak, vcuttareaksiyon yaratmayan kk molekllere ayrfla-rak ortadan kalkyorlar. Projede bu biyopolimer-ler, dnyada da bu amala ok kullanlan laktikve glikolik asit monomerleriyle oluflturuluyorlar;ancak, hcrelerin zgn olarak bu yapya tutun-malarn salayacak moleklleri de bu polimerle-re katmak yoluyla, bu alflmalar bir ileri aflama-ya taflnmfl durumda.

Vcudumuzdaki dokularda hcrelerin tutun-malar, eflitli proteinlerden oluflan ve hcre-dflmatriks (extra-cellular matrix/ESM) olarak adlan-drlan bir organize protein tabakasyla etkileflimyoluyla gereklefliyor. Bu, hcre yzeyindeki pro-teinlerin ESM proteinleriyle etkileflimlerine daya-nyor ve hcrenin bulunduu dokunun iindekiyerini belirlemesini, bir anlamda hissetmesinisalyor. Doku mhendisliinde zmlenmesigereken temel sorun, hcrelerin bulunduklaryeri doru alglayarak hem zgn olarak tutun-

malarn salayan, hem de fenotiplerinin; yanibelirli bir hcreyi o hcre yapan zelliklerin kay-bolmasn nleyen bir biyomateryali oluflturabil-mek ve kullanmak. Bu amala, ESM proteinleri-ne ait peptit dizileri, grubumuzda oluflturulan bi-yopolimerlere ekleniyor.

Bir dier alflma konusu, karacier hcreleri(hepatositler)dir. Projede kullanlan karacierhcreleri, salkl hayvanlardan enzim perfzyo-nuyla izole edilerek kltr ortamnda inceleniyor-lar. Bu hcreler, bulunduklar dokudan karla-rak yerlefltirildikleri kltr ortamnda, fenotiple-rini yani karacier hcresi olma zelliklerini hz-la kaybederler. Bunu nlemek amacyla eflitliyaklaflmlar denenmekte. Bu da dnyada zerin-de ok alfllan bir sorun. Bu deiflimleri hcre-lerde gen ve protein ifadeleri llerek izleniyor.Bu amala, modern molekler biyoloji yntemle-ri olan kantitatif revers transkriptaz-polimerazzincir reaksiyonu (hcrelerdeki mRNAlarn izo-lasyonu, bunlardan cDNA oluflturulmas ve sonra-snda ilgilenilen genin polimeraz zincir reaksiyo-nuyla oaltlarak llebilir hale getirilmesi yn-temi, Q RT-PZR) ve Western blotlama (hcreler-deki tm proteinlerin izolasyonu, jel elektrofore-zi ile ayrlmalar, bir zara transfer edildikten son-ra ilgilenilen proteinin peroksidaz ya da kemil-

minesans gibi bir sinyal yayan antikorla iflaretlen-mesi ve sinyalin llerek protein miktarnn be-lirlenmesi yntemi) gibi teknikler kullanlyor.

Projedeki nc alflma alan, doku mhen-disliinde her hcre-biyopolimer implantnda kar-fllafllan nemli bir sorun: biyopolimer yapnniindeki hcrelerin beslenme ve oksijenlenmesi.Birka yz mikrondan daha kaln yaplarn iinebesin ve oksijen difzyonu olmuyor ve bunlardadamarlanma (anjiyogenez) yoluyla klcal damaroluflumu gerekiyor. Dnyada ileri laboratuvarlar-da zerinde youn alflmalarn srd bu imp-lant damarlanmasnn gerekleflmesi iin, ama-cyla, damarlanmay uyarc bir protein olan vas-kler endotelyal byme faktr (VEGF)nn bi-yopolimer yapdan ortama yaylmas (salm) sa-layor. Bununla hedeflenen, implant evresindekidokulardan klcal damarlarn implant iine gelifl-meleri ve kanlanmann oluflmas, VEGF proteini-ni ortama kontroll olarak salmak amacyla, iin-deki maddeyi kontroll salm ile serbestleyenmikrokrelerin sentez ve karakterizasyonu ze-rinde alflmalar srmekte.

2004 ylnda, hcre-biyopolimer-mikrokrekarflmlarnn hayvanlara cerrahi giriflimlerleimplante edilmesiyle yaplacak in vivo deneylerinbafllamas hedeflenmekte. Bu projede elde edile-cek baflarl sonular, insanlarda da alflmalarnplanlanabilmesini salayacak.

Enstitnn temel misyonuna uygun olarak,bu projede alflmalar, zel kurulufllar ve niver-sitesiyle iflbirlii yaplarak yrtlmekte. EURE-KA proje orta olan Eczacbafl la Sanayii ilemikrokre alflmalarnda; Kocaeli niversitesi,ocuk Cerrahisi Anabilim Dal ile de hayvan de-neylerinde sren iflbirlikleri, projenin ilerlemesin-de nemli bir faktr.

D o . D r . K e m a l B a y s a lTBTAK, Gen Mhendislii ve

Biyoteknoloji Arafltrma Entits


biyobozunur biyopolimerler

Bilindii gibi vcudumuzdaki doku veorganlar; canl hcreler ve bunlar birara-da tutan hcre dfl matris (extracellularmatrix, ksaca ECM)ten olufluyorlar. ECMkarmaflk yap ve iflleve sahip bir iskeletgibi dflnlebilir. Bileflimi, doku ve or-ganlarn zellik ve ifllevine gre deifliyor.rnein, kemiin sertliini ve uzamasnetkilerken, kkrdan direncini, kan da-marlarnn basnca dayanmn ve esnekli-ini, derimizin elastikliini ayarlyor.ECMin bir dier nemli rol de, hcreremesi, geliflmesi ve yara iyileflmesi sra-snda, znebilen yapdaki sinyal mole-kllerini salmas. nk ECM, bu sinyalmolekller iin bir depo oluflturuyor. B-yme faktrleri olarak da bilinen bu mo-lekller byme, farkllaflma, salglama velm gibi eflitli hcresel ifllevleri dzenliyorlar.Her biyosinyal, hcre yzeyinde bulunan ve yal-nzca o faktr tanyan bir almaca (reseptr) sa-hip. Biyosinyaller bu almaca balanarak hcreselifllevleri etkinlefltirmeye bafllyorlar. Ancak, sin-yal moleklleriyle hcre arasndaki etkilefliminmekanizmas henz tam olarak anlafllamamfl.

Biyosinyaller, genlerin rn olan kk pro-tein moleklleri. Bazlar ifllevsel adan son de-rece zglken, kimileri daha genifl bir etkinliesahipler. eflitli biyosinyal molekller mevcut.Hepatosit byme faktr (HGF), epidermal b-yme faktr (EGF), eritropoietin (Epo), fibrob-last byme faktr (FGF), insline benzer by-me faktr (IGF), interlkinler, sinir byme fak-tr (NGF), damar endotel byme faktr(VEGF), doku mhendislii asndan nemli olanbiyosinyallerden bazlar.

Gelelim biyosinyallerin doku mhendisliin-deki rolne...

Doku hasarnn onarmnda deiflik yaklaflm-lar mevcut. Eer onarlacak dokunun, yenidenyaplanma (yani rejenerasyon) kapasitesi yksekse, hasarl blgeye yerlefltirilen 3-boyutlu ve biyo-bozunur yapdaki doku iskeleti zerinde, ev-redeki salkl dokudan g eden hcrelerce ye-ni doku oluflturulacaktr. Ancak dokunun yenidenyaplanma potansiyeli dflkse, bofl doku iskele-

ti yeterli olmaz, bu durumda hcrelerin ve biyo-sinyallerin ortama eklenmesi gerekir. Bu nokta-da aklmza gelen ilk soru, acaba biyosinyallerinereye ve hangi yntemle ekleyelim? olacak.Kuflkusuz en basit yntem, biyosinyalleri hcreremesinin olduu yere enjekte etmek. Ama buyntem etkili olmuyor. nk biyosinyaller okksa srede (yaklaflk 1 gnde) hasarl blgeden

hzla dflarya doru uzaklaflyorlar.Uzun sreli etki, kontroll ila salmsistemlerinin devreye sokulmasylasalanyor. Bu yntemde, biyosinyal birtaflyc iine hapsedilerek, etki gstere-cei blgeye gnderiliyor. Bylelikle,biyosinyal molekl, hem ortamdaki bo-zucu etkilerden korunmufl oluyor, hemde etkinliini uzun sre devam ettiri-yor.

Biyosinyali taflyan yap, ounluklabir polimer. Kollajen, jelatin, aljinat,agaroz gibi doal polimerlerin yansrapoli (laktik asit) (PLA) temelli yapay po-limerler ve hidroksiapatit gibi biyosera-mikler, kullanlan bafllca taflyclar.

Yaplan bir alflmada, fibroblast b-yme faktr (FGF) ieren jelatin kap-

sller, fare srtnda alan yaraya yerlefltirildikle-rinde bu blgede yeni damarlarn olufltuu gz-lenmifl, FGF ayn blgeye enjekte edildiindeysedamar oluflmamfl. Bu durum, FGFnin enjeksiyonsonrasnda bu blgeden hzl biimde uzaklaflma-sna balanmfl. FGF ykl jelatin taflyclarn ke-mik onarm asndan etkinlikleri, tavflan ve may-munlardaki kafatas kemiklerinin onarmnda in-celenmifl. Maymunda kafatasndaki bir aklayerlefltirilen FGF ykl taflycnn, bu blgedekikemik onarmn hzlandrd ve 21 gn sonraakl neredeyse tamamen ortadan kaldrdgzlenmifl.

Protein yapdaki bir biyosinyalin kullanmnaseenek olarak, bu molekl kodlayan bir genledoku mhendislii iin bir deneme yaplmfl.Eer, bir biyosinyal molekl kodlayan gen, ha-sarl blgedeki hcrelere aktarlacak olursa (gentransferi), hcrelerin doku yenilenmesini salaya-cak boyutta byme faktr salglamalar mm-kn olabilir. VEGF, FGF ve TGF gibi byme fak-trleri iin bu tr gen tedavilerinin mmkn ol-duu baz hastalklar rapor edilmifl. Fakat, gentransferi iin vektr (taflyc) gelifltirilmesi bualandaki en byk problem; nk flu an kulla-nmdaki vektrler ya uygun biyogvenlie ya dayeterli etkinlie sahip deiller.

Sonu olarak, vcut dokularnn yeniden yap-lanmasnda ok eflitli biyosinyal molekl etkin.Ancak, henz hangi biyosinyallerin anahtar ko-numda olduu ak deil. Biyosinyal moleklleribu ama iin kullanldka, kontroll salmlar davazgeilmez olacak. Doku mhendislii henz ilkadmlarn atmakta olan gen bir bilim dal, kont-roll salm teknolojisi de olduka yeni bir alan.ki teknolojinin ortak meyvelerinin toplanmas,biraz daha zaman alacak gibi gzkyor.

Prof. Dr. Menemfle GmflderelioluArfl. Gr. Hilal Trkolu

Hacettepe niversitesi, Kimya Mhendislii veBiyomhendislik Anabilim Dallar


biyosinyaller vedoku mhendislii

Biyosinyaller (flematik)

Hcresel ifllevler

Hcre-ECM etkileflimi

Hcreg

HcreMatris

etkileflimi

Hcreremesi

Hcrefarkllaflmas

Biyosinyaller

Reseptrler

ECM Reseptrleri

ECM

Ya Payasam

Documents