Organların kaza ya da hastalık sonucunda görevlerini yerine getirememesi durumu en önemli sağlık problemleri arasında yer almaktadır. Doku mühendisliği tam olarak bu nokta da devreye girmektedir. Çünkü organların işlevlerini kaybetmesi sonucunda bu kişiler için uygulanacak en uygun yöntem, bir donörden organ alınıp, alıcı vücuda yerleştirilmesidir. Organ nakli en çok; kornea, deri, böbrek, karaciğer, kalp, akciğer gibi birçok organ nakle konu olmaktadır.
Organ naklinin geçmişine bakılacak olursa, milattan önce 3000’li yıllara dayandığı düşünülmektedir. Modern anlamda yapılan ilk organ ve doku nakli ise 1907’lere dayanmaktadır. Organ nakli yapılırken ki cerrahi işlemler ve nakil sonrasında gerçekleştirilen tedaviler oldukça gelişmiş bir durumdadır. Ancak organ nakli ile ilgili her ne kadar gelişmiş teknolojiler ön planda olsa da nakillerle alakalı büyük sorunlarda yaşanmaktadır.
Doku mühendisliği mesleğinin hedefi donöre bağlı kalmadan ve organ reddiyle sonuçlanma almadan laboratuar ortamında organ üretimi yapmaktır. Organ nakli öncesinde ve sonrasında karşılaşılan zorluklar ortadan kaldırmak için özellikle son on yılda teknolojik anlamda önemli adımlar atılmıştır. Bu gelişmeler içerisinde kök hücre tedavileri ve organ mekanizmasının moleküler düzeyde geliştirilmesi yer almaktadır.
Doku Mühendisliği ve Organ Naklinde Karşılaşılan Zorluklar
Doku mühendisliği kavramının temelini oluşturan organ nakli iki büyük sorunla karşı karşıya kalmaktadır. Bu sorunlardan ilki organ naklinin karşılanacağı donörü bulmakta yaşanılan zorluklardır. Çünkü organ nakli canlı ya da kadavralar tarafından temin edilmektedir. Tüm dünyada dönor bağışçısı olmak için türlü kampanyalar uygulansa da, organ bağışçısı bulmak hem zor olmakta hem de zaman istemektedir. Kısacası dönor sayısı organ nakli bekleyen kişilerin her zaman çok çok altında bir seyir izlemektedir.
Yaşanan tüm bu zorluklar sonucunda bekleme listelerinde kişilerin uzun bekleyiş süreçleri başlar ve birçok kişi ise organ nakli gerçekleştirilmeden yaşamını yitirir. İkinci en önemli sorun ise; alıcı olan vücudun organı reddetmesidir. Verici kişilerden alınan organlar onların biyolojik yapılarına uygun olduğundan çoğu zaman alıcı vücutla örtüşememektedir. Vücut bu organı yabancı olarak tanımlamakta ve kabul etmemektedir.
Yıllar içerisinde geliştirilen ilaçlar sayesinde organ reddi her ne kadar aza indirgense de hastaların bu ilaçları yaşamları boyunca kullanma ihtimali kısıtlayıcı unsur olmaktadır. Doku mühendisliği ile geliştirilen organlar sayesinde bu sorunların üstesinden gelinebilmektedir. Bununla beraber yapılan ilaç tedavileri nakil hastaları için bağışıklık sistemini baskılayıcı unsur olduğundan, her zaman yeni sağlık sorunlarına davetiye çıkarmaktadır. Bu nedenlerden dolayı işlevini yitiren, hasar gören, yaşlanan ve bozulan organların ya da dokuların yerine yenilerinin getirilmesi bilim dünyasının üzerinde çalıştığı önemli konulardan biridir.
Doku Mühendisliği Nedir? Yapay Organ Üretimi
Üzerinde çok uzun yıllardan beri çalışılan konulardan biride yapay organ üretilmesidir. Ancak biyolojik yapının karmaşıklığı nedeniyle yapay doku ya da yapay organ üretiminde belirli noktalarda zorluklar yaşanmaktadır. Doku mühendisliği tamda bu noktada devreye girmekte ve donöre bağlı olmadan laboratuvar ortamında organ üretimine odaklanmaktadır. Kök hücre konusundaki gelişmeler, bilişim teknolojisinin hız kazanması ve yapay zeka sayesinde organ sistemlerinin algoritmaları tasarlanmaktadır.
Yapay organ üretiminin ilk örnekleri daha az karmaşık olan dokuların üretilmesi şeklinde kendini göstermiştir. İşlem bir doku iskelesi üzerinde hücrelerin geliştirilmesi, iskeleyi sarıp dokuların oluşturulmasını ve oluşan dokuların ise bir araya gelerek organları oluşturması sıralamasına bağlıdır. Laboratuvar ortamında üretilen ilk organ 1948 yılında gerçekleştirilmiştir. Fonksiyonel olarak her ne kadar bir organ olma özelliğine sahip olmasa da o günkü teknolojiyle üretilmiş olması bile günümüze ışık tutmayı başarmıştır.
Klasik doku mühendisliği ile farklı doku gruplarından oluşan organ üretmek pek mümkün değildi. Çünkü hücre dışı matrikslerin oluşturulması oldukça karmaşık ve zor bir süreç olarak tanımlanmaktadır. Buna bağlı olarak hücre dışı matriksi yapay olarak üretmek teknoloji ile mümkün olmaktadır. Tüm bunlar ışığında ilerleyen zamanlarda teknolojinin katkısıyla yapay organ üretimine geçildi. Hücre dışı matriksi hücrelerden arındırıp doku oluşturmak için iskelet haline getirmek artık mümkün gözükmektedir.
3 Boyutlu Yazıcı Teknolojisi ile Organ Üretimi
2018 yılında ilk kez hücrelerden arındırılmış organ iskeleti ile organ üretilmiştir. Biyomalzemelerin ve biyomoleküllerin olduğu hücre dışı matriksler korunup üzerine sağlıklı hücreler eklenerek organ üretmek günümüz teknolojisi ile artık çok daha mümkün gözükmektedir. Yakın zamanda ise 3 boyutlu yazıcı teknolojisinin sağlık alanına uyarlanması ile doku mühendisliği alanında hızlı gelişmeler yaşanmaya başladı.
2003 yılında ilk biyoyazıcı teknolojisi kullanılmaya başlandı ve bu tarihten itibaren sağlık alanında hızlı bir şekilde ilerleme kat etti. Bu yazıcılar bilinen masaüstü yazıcılarının sağladığı kolaylıkları bünyesinde barındırmaktadır. Organ işlevi için çok önemli olan hücre dışı matriks, içindeki proteinler ve karbonhidratlar gibi biyomolekülleri doğru miktar ve kombinasyonda hazırlamak suretiyle organı tasarlamak ve biyoyazıcılarla basmak mümkün hale gelmeye başlandı.
Biyoyazıcı teknolojisi hem biyomürekkeplerin içeriğini geliştirmeye yönelik araştırmalar hem de yapay zeka araçları ve matematik modellemeler ile organların daha yüksek çözünürlükte basımı sağlamaya çalışmaktadır. Doku mühendisliği alanının karşımıza çıktığı bir diğer sağlık bölümü ise; ilaç ve tedavi AR-GE’sidir. Önceki dönemlerde ilaç araştırmalarında genel olarak hayvanlar kullanılmaktaydı. Hayvanlar üzerinde yapılan çalışmalar zor, zahmetli ve birçok hayvanın kullanılmasına neden olduğundan özellikle son zamanlarda klinik ortamlarda çalışmalar yürütülmektedir.
Organ Çipinin Sağlığa Olan Katkıları
Hayvanlar üzerinde yapılan deneyler günümüzde halen daha devam etmektedir. Bu aşamada elde edilen bilgilerin vazgeçilemez derecede sağlam veriler sağlaması onları vazgeçilmez kılmaktadır. Ancak hayvanlar üzerinden elde edilen verileri doku mühendisliği sayesinde elde etmek mümkün olursa, araştırmalarda kullanılan hayvan sayısı tamamen sıfırlanmasa bile sayı olarak en aza indirmek mümkün olacaktır.
Dokuların, organların ve hatta tüm vücut sisteminin çip teknolojisi ile modellenmesi artık mümkün olmaktadır. İnsan vücudunda bulunan organlar özel hücrelerle kaplanarak mekanik olarak organın doğal hareketini oluşturan ve bilgisayarlarda kullanılan hafıza kartları büyüklüğünde organ çipi modellemek oldukça mümkündür. Özellikle ilaç çalışmalarında şimdilerde deneysel olarak kullanılmaya başlanan organ çipi teknolojisi sağlık alanında önemli değişimlere imza atacaktır. Organ çipleri kişiye özgü ilaç üretimini amaçlamakta ve ilacın vücuda vereceği tepkiyi laboratuar ortamında test etmek sanılanın aksine yakın bir tarihte hayata geçirilecektir. Doku ile ilgili mühendislik alanı tüm bu alanlarda önemli adımlar atmada sağlık teknolojisini desteklemektedir.
Doku mühendisliği hakkında detaylı bilgi almak için Biyoteknoloji Çağına Hoş Geldiniz kitabına Google Books üzerinden ulaşabilirsiniz. Bilgilendirici ve ilgi çekici diğer kitaplara erişmek için aba Yayın internet sitesini ziyaret edebilirsiniz.
