Üç Boyutlu Organlar Hayat Kurtaracak

Üç boyutlu biyoyazıcıları ya da benzer teknolojileri kullanarak hastaya ihtiyacı olan doku veya organı üretmeyi ve organ transferlerine ihtiyacı ortadan kaldırmayı hedefliyoruz.
Yayın Tarihi: Mar 1, 2017
FavoriteLoadingBeğen 15 mins

Günümüzde dünya çapında genç yaşlı binlerce kişi organ nakli için sıra bekliyor. Kimi böbrek, kimi kalp, kimi ise kornea, pankreas, karaciğer bağışı için gün sayıyor. Hal böyle olunca da bilim insanları son yıllarda bu sorunun nasıl çözüleceğini düşünüyor, üzerinde çalışmalar yürütüyor. Dünya genelinde bilimsel çalışmalar süredursun, organ nakli bekleyenler için Türkiye’den bir umut ışığı doğdu. Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Endüstri Mühendisliği öğretim üyesi Doç. Dr. Bahattin Koç ve ekibi, geliştirdikleri üç boyutlu biyobasım tekniğiyle dünyada ilk kez canlı hücreler kullanarak aort benzeri büyük damar doku yapısı üretti. Yıllardır üzerinde çalıştıkları bu yöntemle Koç ve ekibinin amacı üç boyutlu biyoyazıcı aracılığıyla hastaların kendi hücrelerini kullanarak ihtiyaç duydukları organın birebir kopyasını üretmek ve hastaya nakletmek. Yeni yöntemle hastanın vücudu yeni organı reddetmeyecek ve bu sayede insandan insana organ nakli tarihe karışacak. Doç. Dr. Bahattin Koç, üç boyutlu doku ve organ basım projesinin detaylarını anlattı.

Bilim insanlarının senelerdir üzerinde çalıştığı ve yenileyici tıp açısından önemli bir gelişme olarak sayılan üç boyutlu doku ve organ basım tekniği sayesinde bilim kurgu filmlerinde izlediğimiz yapay organ üretimi hayal olmaktan çıkacağa benziyor. Peki bilim insanları bu projeyle neyi hedefliyor? Doç. Dr. Bahattin Koç, bilim insanlarının gerçek doku veya organların yerini alacak, onların temel bir veya birden fazla fonksiyonlarını yerine getirecek yapay biyolojik yapılar geliştirmeyi hedeflediklerini söylüyor: “Bir hastada doku veya organ kaybı olduğu zaman, günümüzde bunun tedavisi organ transferleriyle mümkün olabilmektedir. Fakat organ nakillerinde hastaya uygun organ bulunması çok zor. Bulunsa bile komplikasyonlardan dolayı organ kayıpları hatta hastanın kaybı söz konusu olabiliyor. Üç boyutlu biyobasım yöntemiyle hastadan alınacak kendi hücreleri ile yapılacak doku veya organ benzeri yapıları vücudun reddetmesi gibi bir durum olmayacağı için bu tür komplikasyonlar ortadan kalkacaktır.”

DOÇ. DR. BAHATTİN KOÇ. SABANCI ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ İMALAT MÜHENDİSLİĞİ, ÜRETİM SİSTEMLERİ VE İMALAT/ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ ÖĞRETİM ÜYESİ.

DOÇ. DR. BAHATTİN KOÇ. SABANCI ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ İMALAT MÜHENDİSLİĞİ, ÜRETİM SİSTEMLERİ VE İMALAT/ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ ÖĞRETİM ÜYESİ.

 

Hedef kök hücre kullanarak organ basmak Üç boyutlu doku ve organ basım alanında yıllardır çalışan ve dünyada sayılı bilim insanından biri olan Koç, ekibiyle birlikte canlı hücreler kullanarak üç boyutlu biyobasım yöntemiyle yapay doku üretmeyi başardı. Koç, çalışmasının detaylarını şöyle anlatıyor: “Bu konudaki çalışmalarımızda doğrudan canlı hücrelerin dokunun veya organın anatomik yapısına uygun şekilde üç boyutlu biyoyazıcı ile basılması üzerinde çalışıyoruz. Canlı hücrelerin biyoyazıcı ile basılması konusunda çalışan, dünyada sayılı gruplardan biriyiz. Çalışmalarımıza damar yani vasküler yapının üç boyutlu biyobasım yöntemi ile üretilmesi üzerine başladık. Çünkü eğer bir organ yapacaksak bu organı besleyen vasküler yapının oluşturulması gerekiyor. İleriye dönük hedefimiz; laboratuvar ortamında bir doku ya da organın bir bölümünü vasküler yapısı ile beraber anatomik yapısına uygun olarak, üç boyutlu biyoyazıcı ile hastanın kendi normal hücrelerini veya kök hücrelerini kullanarak basmak. Bu proje üzerinde yaklaşık üç yıldır çalışıyoruz. Üç boyutlu yazıcıların doku mühendisliğinde kullanılması ile ilgili dokuz yıldır ve üç boyutlu yazıcılar konusunda 18 yıldır çalışmalarımız devam ediyor.”

Bahattin Koç ve ekibi üç boyutlu doku ve organ basımını hayata geçirmek için öncelikle aort damarı üzerine çalışmayı seçtiler. Koç, bu çalışmaya öncelik vermesinin iki temel sebebi olduğunu anlatıyor: “Bu çalışmaya öncelik vermemizin iki temel sebebi var: Birincisi, aort insandaki en büyük ve tek damar olduğu için bunun ‘otolog greft’ ile tedavisi maalesef mümkün değil. Bunun tedavisi için şu anda plastikten yapılmış sentetik damarlar kullanılıyor ve bunlar hiçbir zaman normal insan damarı gibi olmuyor. İkinci sebep, eğer üç boyutlu yapay doku veya organ üreteceksek, bu doku veya organların beslenmesi için öncelikle damar dokusunun oluşturulması gerekiyor.

Bu noktada tam fonksiyonlu bir yapay doku üretme aşamasında değiliz ama bunun için çalışmalarımız devam ediyor. Yaptığımız çalışmalar ile ileriye dönük üç boyutlu doku veya organ basımı çalışmalarına katkıda bulunacağımızı düşünüyoruz. Bu dokuları basarken kritik noktalar da var. Örneğin hücreleri canlı şekilde basabilmek ve farklı hücreleri, ekstraselüler matriks dediğimiz kendi destek yapısı ile istenilen şekilde organize edip üç boyutlu biyolojik yapıları üretebilmek. Bunun yanında bu üç boyutlu biyolojik yapıları besleyecek vasküler yapısını da oluşturabilmek.”

 

Bizim çalışmamızın diğerlerinden farkı canlı hücreleri doğrudan basıp, istenilen doku veya organa biyobenzer üç boyutlu doku veya organ yapılarını oluşturabilmemiz.

 

Hastanın vücudu reddetmeyecek

Bu projeyi diğer üç boyutlu organ çalışmalarından ayıran nedir?

Çalışmalarının diğerlerinden en önemli farkının canlı hücreleri doğrudan basıp, istenilen doku veya organa biyobenzer üç boyutlu doku ya da organ yapılarını oluşturabilmek olduğunu belirten Koç, “Burada geliştirdiğimiz algoritmalar ve bilgisayar programları ile üç boyutlu biyoyazıcıyı kontrol ederek, medikal görüntülerden doğrudan bu üç boyutlu yapıları üretebilmemiz bizim farklılığımız. Bunun yanında istediğimiz farklı özellik ve yeteneklere sahip üç boyutlu biyoyazıcıların geliştirilmesi bizim güçlü yanlarımızı oluşturmaktadır” diye konuşuyor.

Üç boyutlu doku ve organ basımı alanında dünya genelinde de yoğun çalışmalar yürütülüyor. Pek çok farklı grubun birden fazla fonksiyona sahip üç boyutlu doku veya organ benzeri yapıları üretebilmek için çalışmalar yaptığını söyleyen Koç şunları anlatıyor: “Yakın zamanda üç boyutlu biyoyazıcıların da geliştirilmesiyle laboratuvar ortamında doku veya organ üretilmesine yaklaşıyoruz ama bunların klinik anlamda başarılı olması çok daha fazla zaman alacaktır. Bunun yanında üretilen bu yapıları kullanarak ilaçların denenmesi veya ilaçların farklı organlara yan etkilerinin araştırılmasında kullanılması yakın gelecekte mümkün olacaktır. Bu konuda çalışan şirketler var. Üç boyutlu organların klinik ortamda hayata geçmesi içinse şu anda başlangıç aşamasındayız. Bu çalışmaların klinik uygulamaları yıllar alabilir. Bunun yanında bu teknolojilerin sağlık sektöründe özellikle ilaç sanayiinde veya yardımcı cihazlar olarak kullanılması yakın gelecekte daha mümkün gözüküyor. Üç boyutlu basım tekniği sayesinde ileride organ naklinin tarihe karışacağını söylemek mümkün. Üç boyutlu biyoyazıcıları ya da benzer teknolojileri kullanarak hastaya ihtiyacı olan doku veya organı üretmek ve organ transferlerine ihtiyacı ortadan kaldırmak.”

Kalp ve damar yaması üretmek için de çalışıyor

Bahattin Koç ve ekibi üç boyutlu doku ve organ basım projesinin yanı sıra farklı projeler de üretmeye devam ediyor. Şimdilerde iyileşmeyen ve hacimsel kronik yaraların iyileşmesi için aktif matriks yapılar geliştirdiklerine dikkat çeken Koç, yeni projesiyle ilgili şu ayrıntıları veriyor: “Bu projede amacımız özellikle diyabetik, ülser yaralarının hızlı bir şekilde iyileşmesini sağlamak.

 

 

Diğer bir projemiz ise büyük boyutlarda kemik dokusu kayıpları için kök hücre, biyobozunur malzeme ve hidrojel malzemeler ile greftlerin oluşturulması. Bu projedeki amacımız kritik boyuttaki kemik kayıpları nedeniyle protez veya implant kullanmak zorunda olan hastaların kendi kemik dokusunu oluşturabilecek üç boyutlu biyolojik yapılar oluşturabilmek. Bunun yanında kalp ve damar yamaları üretmek için de devam eden çalışmalarımız var. İleriye dönük hedefimiz, hastaya özgü çok fonksiyonlu organ ve dokuları laboratuvar ortamında üretebilmek.”

Üç boyutlu yazıcılarda yeni yaklaşımlar olduğuna da dikkat çeken Koç, “Üç boyutlu yazıcılara veya genel olarak ‘eklemeli imalat’ teknolojilerine son yıllarda ilgi çok arttı. Daha önceleri bu teknolojiler sadece ürünlerin prototip veya modellerini yapmak için kullanılırken şu anda gerçek ürünleri, özellikle karmaşık geometriye sahip ürünleri üretmek için kullanılmaya başlandı. Şu anda uçak motorundaki parçalar gibi çok kritik ve yüksek performans gerektiren parçaların üretilmesi bu teknoloji ile mümkün olabilmektedir. Eklemeli imalat medikalden uçak-uzay sanayiine kadar farklı alanlarda kullanılmaya devam ediyor” diyor.

 

“Çalışmalarımıza damar yani vasküler yapının üç boyutlu biyobasım yöntemi ile üretilmesi üzerine başladık.”

Doç. Dr. Bahattin Koç kimdir?

Bahattin Koç, 1993 yılında İstanbul Teknik Üniversitesi Endüstri Mühendisliği bölümünden mezun oldu. North Carolina State University’den İmalat Mühendisliği bölümünden yüksek lisans ve doktora derecelerini aldı. 2001-2010 yılları arasında State University of New York at Buffalo’da öğretim üyesi olarak çalıştı. 2010 yılında aynı üniversiteden doçent unvanını aldı. 2010 yılından itibaren Sabancı Üniversitesi İmalat Mühendisliği, Üretim Sistemleri ve Endüstri Mühendisliği programları ile Nanoteknoloji Uygulama ve Araştırma (SUNUM) Merkezi’nde çalışmalarını devam ettirmektedir.

Bahattin Koç ve grubu, üç boyutlu doku, organ tasarımı ve yapay doku/ organ üretimi, eklemeli imalat, 3B yazıcılar, nano-mikro üretim ve bilgisayar destekli tasarım, üretim konularında disiplinlerarası çalışmalarına Sabancı Üniversitesi’nde devam ediyor. Koç, doku mühendisliği, 3B doku ve organ basımı konusundaki çalışmaları ile Elginkan Vakfı Teknoloji, Türk Kalp Vakfı, ‘Doç. Dr. Edip Kürklü Ödülü’, Elsevier En Çok Atıf Alan Makale (CAD), UB STOR Inventor ve Ub Rifler ödüllerini aldı. 80’den fazla bilimsel yayını bulunmaktadır. Kendi alanındaki birçok uluslararası dergide editörlük yapmaktadır.

 

Organ nakli ile ilgili istatistik bilgileri

Sağlık Bakanlığı Organ, Doku Nakli ve Diyaliz Hizmetleri Daire Başkanlığı’nın son verilerine göre, organ nakliyle ilgili istatistik verileri şöyle: 22 bin 62’si böbrek 729’u kalp, 2 bin 236’sı karaciğer, 46’sı akciğer, 2’si ince bağırsak, 3’ü kalp kapağı, 272’si pankreas, 11’i böbrek-pankreas olmak üzere 25 bin 361 kişi organ ve doku nakli bekliyor. Son beş yılda ise 14 bin 935 böbrek, 387 kalp, 5 bin 583 karaciğer, 124 akciğer, 20 ince bağırsak, 9 kalp kapağı, 52 pankreas, 11 bin 702 kornea olmak üzere 32 bin 812 nakil yapıldı.

FavoriteLoadingBeğen

Leave a Reply

  • (not be published)