Günümüzde birçok insan çeşitli hastalıklar sebebiyle organ yetmezliği ile mücadele etmekte. Bu durumdaki hastaların mevcut hasta organları vücuda zarar verdiğinden alınmak zorunda kalıyor. Yani hastalığın tedavisi ise yalnızca doku veya organ nakli. Dünya’da yaklaşık 400 bin kişi organ nakli için sırada bekliyor. Türkiye’de ise bu sayı 25 bin civarında. Organ nakli için bekleme listesindeki organlar arasında ilk sırada böbrek yer almakta. Böbrekten sonra ise en çok ihtiyaç duyulan organlar karaciğer, kornea, kalp, akciğer, pankreas ve kalp kapakçığı. Organ bağışı ve uygun donör sayısı ise ihtiyacı karşılayamıyor. 3D biyoyazıcılar ise bu alanda büyük umut vaat etmekte. 3D biyoyazıcılar; yumuşak doku üretimi, hücre baskısı, biyomedikal iskelet sistemlerinin yanı sıra uzuv protezleri ve yardımcı işitme cihazları üretiminde, ağız ve diş sağlığı alanında dental ve implant uygulamalarında giderek yaygınlaşmaktadır. İnsan hücrelerinin kullanıldığı yazıcılar canlı doku ve organ üretimini gerçekleştirebilmeyi hedefliyor.
Üretim Süreci
Tıbbi alanda ilk olarak 1999 yılında ‘Wake Forest Yenileyici Tıp Enstitüsü’ tarafından laboratuvarda üretilen bir idrar torbasının hastaya başarılı bir şekilde nakledilmesi ile 3D baskılı organların kullanımı başladı. Suni mesane biyolojik olarak geri dönüşümlü bir yapı basılarak oluşturuldu. Hastanın mesanesinden bir doku numunesi alındı. Doku kullanılarak büyütülen hücreler, hastaya nakledilmeden önce yapı üzerine aktarıldı. 2008 yılında ise 3D protezler oluşturuldu ve hastaların tedavisinde kullanılmaya başladı ve olumlu sonuçlar elde edildi. Bugün de bu yöntemle edilen tedaviler devam ediyor. Hastaların kaybettiği el, kol, bacak gibi uzuvlarının yerine titanyum tozu kullanılarak 3D yazıcıda üretilen vücut parçaları ekleniyor. Titanyum doku tarafından reddedilme riski bulunmayan vücuda uyum sağlayabilen bir madde olduğu için bu alanda çok tercih ediliyor. 3D biyoyazıcılar ile kemik, soluk borusu ve kıkırdak dokusu üretilerek hastalara yerleştirilebiliyor. Bu baskı teknolojisi en çok kemik ve kıkırdak dokusu baskısı için kullanılıyor.
Hangzhou Elektronik Bilimler ve Teknoloji Üniversitesi’nde ise araştırmacılar, 3D yazıcı sayesinde kulak ve burun doku baskısı yapabiliyorlar. Bu doku ve organlar biyoyazıcı kartuşu içindeki hücre ve benzeri biyo-materyallerle oluşuyor. Baskı malzemesi olarak da biyomürekkep kullanıyorlar. İnsan kulağı yapabilmek için osteositler (olgun kemik hücreleri) gerekiyor. Bu amaçla ya embriyonik kök hücrelerden ya da doku biyopsisi yöntemi ile herhangi bir organdan elde edilen yağ, kas, sinir, kemik iliği ve bağ dokusu hücrelerini kullanıyorlar. Kök hücrelerin ise 3D doku yapımında önemli bir rolü vardır. Çünkü kök hücreler farklılaşma özelliğine sahiptirler.
fotoğraf: dr.bioengineer.com
3 boyutlu yazıcıda diğer organlar için de baskı teknolojisi geliştiriliyor. Bunlardan en önemlisi karaciğer. Bilim insanları 2015 yılında 3 boyutlu yazıcı kullanılarak kalınlığı 500 mikrona kadar olan karaciğer dokusu üretti. Bu karaciğer en az 40 gün boyunca işlevselliğini sürdürebiliyordu. Aynı yılda insan korneası taklitleri üretmek için doğal kollajen ve fosfolipidler, donör insan kornealarının yapay ikame maddeleri olarak lazer profilli ve desenli sağlam hidrojellere basıldı. Dünya çapında milyonlarca insan kornea hastalığından dolayı gerçekleşen körlükten muzdarip. Bu çalışma kornea nakli bekleyenlere bir tedavi kapısı açıyor.
2019 yılında ise Organovo NovoGen böbrek organoidlerinin başarılı otomatik üretimini duyurdu. (Bunlar, çok hızlı üretilir ve temelini kök hücreden oluşturur.) Bir dokunun canlılığının devamı için doku kendi besin ve oksijen iletimini , boşaltımını kendi kendine yapabilmesi gerekiyor. Ayrıca canlı parçalar büyüdükçe parçalanmaya daha müsait oldukları ve organların yüzeyden uzak kısımlarda kalan hücrelerinin oksijen yetersizliğinden ölmesi veya sağlıklı biçimde yaşamına devam edememesi nedeniyle organ baskıları fazla üretilemiyor. Bu sorun da ancak dokunun kan damarlarının oluşması ile çözülebilir.
Son yıllarda Dr. Atala ve arkadaşları insan ölçeğinde doku yapıları üretebilen entegre bir doku organ yazıcısı üretmeyi başardı. Bu sistem sayesinde yaşamsal boyutta, sağlıklı kalabilecek vücut parçaları üretilebiliyor. Hidrojel, yapısal destek sağlayabilecek sertlikte bir madde ile yapışkanı birbirine karıştırıyor. Oksijen yetersizliği içinse yapay dokunun içinde oksijen kanalı olarak işleyecek boşluklar bırakıyor, böylelikle yüzeyden uzak kalan hücreler de oksijene ulaşabiliyor. Bu yapıların üretiminde endotel (kan ve lenf damarlarının iç yüzünü oluşturan doku), düz kas ve bağ dokusu hücreleri kullanılıyor. Yapılar implant edildikten sonra kan tedariği alabiliyor ve iç yapıları doğal yapı ile kaynaşıyor. Günümüzde ise araştırmacılar gerçek insan dokusu ve damarı kullanılarak kalp ürettiler. Üretilen kalbin boyutu bir tavşanın kalbine (2.5 cm) yakın. Organ naklinde çok kritik bir adım olan bu yeni buluşun, ileride hastalıklı olan kalplere doku transferinin önünü açabileceğini ifade ediliyor. Biyo-baskılı organ, bir hastadan ve taşıyıcı jellerden alınan insan hücrelerinden yapılmıştı. Ekip şu anda kalp hücrelerini olgunlaştırmak ve onları tamamen işlevsel hale getirmek için çalışıyor.
Fotoğraf: onlinelibrary.wiley.com
Bu Teknoloji Bizlere Neler Kazandırıyor ?
3D biyoyazıcı teknolojisi ile sağlık alanında maliyetin azalacağı, organ nakli konusunda ve sağlık eğitimi alanında büyük fayda sağlayacağı düşünülüyor. Organ nakli bekleyen hastalar için ise 3D biyoyazıcı teknolojisi kolay ulaşılması ve maliyetinin düşük olması sebebiyle büyük önem taşıyor. Bilim insanlarının uzun vadedeki hedefi, tedavisi sadece doku veya organ nakli ile mümkün olan çok daha fazla sayıda hastanın hayatını kurtarmak ve bunu da 3D biyoyazıcılarda üretilen dokular ve organlarla başarmak. Biyoyazıcılarda üretilen organlar kişinin kendi hücrelerinden yapıldığı için vücudun bu organı kabul etmeme riski en aza indirilmiş olacak. Böylece 3D biyoyazıcılar sayesinde pek çok hasta iyileşebilir.
Kaynakça
- Aksu, F. T. (2020, Aralık 3). 3D (Üç boyutlu) yazıcılar ve geleceğimiz (Doku ve organ üretimi ile gelecekte sonsuz yaşam mümkün olabilir mi?). Akademik Akıl. https://www.akademikakil.com/3d-uc-boyutlu-yazicilar-ve-gelecegimiz-doku-ve-organ-uretimi-ile-gelecekte-sonsuz-yasam-mumkun-olabilir-mi/fundatastekinaksu/
- 3d baskı organ: En umut verici projeler. (2020, Kasım 3). 3D3 Teknoloji. https://3d3teknoloji.com/blog/3d-baski-organ-en-umut-verici-projeler/
- 3 boyutlu yazıcılarla organ üretimi ve organ beklemeye son! (t.y.). https://burcualem.com/. Geliş tarihi 01 Şubat 2022, gönderen https://burcualem.com/3-boyutlu-yazicilar-ile-organ-nakli/
- Üç boyutlu yazıcı ile organ üretimi 50 kat daha hızlı hale geldi. (2021, Mart 11). İnternet Halleri. https://www.internethalleri.com/uc-boyutlu-yazici-ile-organ-uretimi/
- 3d yazıcı i̇le yapay organ üretimi. (2020, Mart 14). Lab Akademi. https://labakademi.com/3d-yazici-ile-yapay-organ-uretimi/
- 3D Yazıcı İle Organ Üretimi Yaygınlaşıyor. (t.y.). Webtekno. Geliş tarihi 01 Şubat 2022, gönderen https://www.webtekno.com/bilim-haberleri/3d-yazici-organ-uretimi-h11837.html
EDİTÖR
Beyza Nur AKMAN
Merhaba ben Beyza Nur Akman. 19 yaşındayım. Yıldız Teknik Üniversitesinde Moleküler Biyoloji ve Genetik bölümü 1. Sınıf öğrencisiyim. Herkese hitap eden bilgi dolu popüler bilim yazıları yazmaya çalışıyorum. Popüler bilim yazıları okumanın günümüzü anlama, geleceğimizi tahmin etme ve ona hazırlıklı olma açısından çok değerli olduğunu düşünüyorum. Bu yüzden de ilgi çekici güncel konular hakkında yazılar yazarak inandığım şeye hizmet etmek için hem editör hem yazar olarak buradayım Hepinize keyifli okumalar dilerim.
