Dış Kaynaklı Proje Süreçleri Yönetim Sistemi
Elçin A. (Yürütücü), Elçin Y. , Parmaksız M.
Doku mühendisliği, hasarlı veya kaybedilmiş dokuların in-vitro şartlarda biyolojik eşdeğerlerinin geliştirilmesini hedefleyen rejeneratif tıp alanıdır. Bu doğrultuda hedef dokuya özgü hücrelerin, biyoaktif moleküllerin ve iskele olarak adlandırılan üç boyutlu (3B) yapıların seçimi ve optimizasyonu teknolojinin başarısını tayin etmektedir. Kritik bileşenlerden olan “hücreler”, özellikle kök hücrelerin taşıdığı eşsiz özellikler ve kaynak çeşitlilikleri ile, günümüz doku mühendisliği uygulamalarında sınırlama olmaktan çıkmıştır. Öte yandan, hedef doğal dokuyu mimarisi ve aktif bileşenleri bakımından in-vitro şartlarda taklit edebilen optimal bir biyoiskele henüz geliştirilebilmiş değildir. Nitekim, doğal Hücre Dışı Matriks (HDM)’in kompleks ve eşsiz bileşimi nedeni ile taklit edilememesi ve kullanılan hammaddelerin yeni damar oluşumunda yetersiz kalmaları günümüz doku mühendisliğinin henüz aşılamamış temel sınırlamaları olarak dikkat çekmektedir. Doğal HDM bileşimini taklit etmek üzere, hücre tutunması ve çoğalması gibi temel hücre davranışlarını düzenlemede rolleri olan bazı biyoaktif faktörler iskelelere dahil edilebilmektedir. Ancak, bu yolla doğası gereği embriyonik gelişim boyunca olgunlaşan bir biyoiskele olarak nitelendirebileceğimiz doğal HDM’nin karmaşık biyoaktivitesini tam olarak karşılayamayan, aşırı basitleştirilmiş aktif iskeleler ele geçmektedir.
Buna karşın son yıllarda doğal HDM’yi taklit etmek yerine hücresizleştirme (deselülerizasyon) adı verilen yeni nesil biyomalzeme üretim tekniği ile, doku veya organlardan HDM’nin izole edilmesi ve biyoiskele olarak kullanımı mümkün olmaktadır. Sıklıkla zenojenik veya allojenik doku kaynaklarının kullanıldığı bu yaklaşımda donör yetersizliği, zenojenik kaynaklardan hastalık taşınması riski ve kaynak toplama aşamasında ikincil bir defekt oluşumu gibi belirgin sınırlamalar da söz konusudur. Doku ve organlardan doğal HDM eldesinde karşılaşılan zorlukların üstesinden gelinmesi amacıyla araştırmalar alternatif yaklaşım olarak “in-vitro hücre kültürü temelli HDM” eldesi üzerine yoğunlaşmaktadır. Bu yaklaşımda, kaynak sınırlamasının olmayışı, sınırsız ve 2B kültürde tekrarlı etkin üretim kolaylığı, 2B kültürün etkin deselülerizasyon kolaylığı gibi üstünlükler mevcuttur. Bu güncel yaklaşımla biyoiskele üretimindeki sınırlamaların üstesinden gelinmesi mümkün görünmektedir. Nitekim, doku ve organların sahip oldukları doğal biyoaktif HDM bileşimlerinin hücreler tarafından salgılandığı düşünüldüğünde, potansiyel daha iyi anlaşılmaktadır. Her ne kadar doğal HDM’nin 2B kültürde izolasyonu mümkün ise de, bu bileşenlerin 3B biyoiskele üretiminde hammadde olarak kullanıldığı çalışmaların sayısı oldukça sınırlıdır. Özellikle doğal anjiyogenik içeriğe de sahip olması kuvvetle muhtemel hücre kültürü temelli HDM’nin “yeni damar oluşum sürecine olası katkıları” incelenmesi gereken önemli bir araştırma alanı durumundadır.
Farklı disiplinlerden deneyimli bir ekibi biraraya getiren bu projenin ana hedefi, doku mühendisliğinin iki temel sınırlamasının eş zamanlı çözümüne yönelik biyohibrit doku iskelesi geliştirilmesi olup üç aşamada kurgulanmıştır. Bunlar; (i) insan adipoz kök hücre (AKH) temelli HDM eldesi (deselülerizasyon) ve karakterizasyonu, (ii) insan AKH temelli HDM içeren 3B biyohibrit doku iskelelerinin in-situ olarak geliştirilmesi ve karakterizasyonu ve (iii) geliştirilen biyohibrit doku iskelelerinin anjiyogenik potansiyelinin kemirgen modelinde in-vivo incelenmesi olarak sıralanabilir.
• İlk aşamada, karakterizasyonu yapılacak insan AKH kültüründen HDM eldesine yönelik deselülerizasyon protokolleri optimize edilecek ve etkinlikleri kapsamlı olarak (DNA, sGAG, H&E, total protein, büyüme faktörleri, vb.) incelenecektir. Bu yolla anjiyogenik faktör içeriği başta olmak üzere biyoaktif içeriği yüksek oranda korunmuş, ancak hücre ve DNA’sından arındırılmış 2B hücre kültürü temelli HDM elde edilebilecektir.
• İkinci aşamada, bir ilk olarak insan AKH temelli biyoaktif HDM içeren poli(ε-kaprolakton) (PCL) tabanlı 3B biyohibrit doku iskeleleri geliştirilecektir. Biyohibrit doku iskelelerinin, morfolojisi, gözenekliliği, gözenekler arası bağlantılar, HDM bileşimi ve anjiyogenik faktör içerikleri analiz edilecektir. Öte yandan ileri in-vivo çalışmalar öncesinde biyohibrit doku iskelelerinin mekanik/kimyasal özellikleri ve in-vitro sito-uyumlulukları incelenecektir.
• Son aşamada, geliştirilen 3B biyohibrit doku iskelelerinin küçük hayvan modelinde anjiyogenik potansiyelinin belirlenmesine yönelik ex-ovo ve in-vivo çalışmalar gerçekleştirilecek olup yeni damar oluşum sürecine olan katkılar histopatolojik olarak analiz edilecektir.