İpek böceği laboratuvarda: kemik iliği nasıl basılır + test

İçindekiler

• Trombositler nereden gelir
• İpekle basan bir yazıcı
• Gerçekçi olamayacak kadar sert
• Neden başka bir şey değil de ipek
• Bölümden bir girişime
• Renk değiştiren bir mürekkep
• Bir öğrenci için bunda ne var?
• Özet
• Beş soru: ipeksi kemik iliğinin senin için sırları var mı? (test)

⇑Trombositler nereden gelir

Elini kestiğinde vücudun anında tepki verir: kanın pıhtılaşmasına yardımcı olan trombositler üretir. Bu süreci kemik iliğinde saklanan dev hücreler olan megakaryositler yönetir. Trombositlere ihtiyaç duyulduğunda eksik olmamasını onlar sağlar.

Sorun, bu mekanizmanın her zaman olması gerektiği gibi çalışmamasıdır. Lösemi, viral enfeksiyonlar ya da kan hastalıkları onu bozabilir ve hasta yaralanmalara karşı daha savunmasız hale gelir. Bilim insanlarının tedavileri etkili biçimde araması için kemik iliğinde neler olduğunu iyi anlamaları gerekir. Bunun için de güvenilir bir modele ihtiyaçları vardır.

⇑İpekle basan bir yazıcı

İşte burada Avrupa İnovasyon Konseyi tarafından finanse edilen SILKink projesi devreye giriyor. Ekibi, temel malzeme olarak ipek kullanan bir biyomürekkep baskı makinesi geliştirdi. Cihaz, daha sonra canlı hücrelerle doldurulabilen üç boyutlu kemik iliği modelleri oluşturuyor.

Bu tür modeller, kemik hastalıklarını incelemeyi ve ayrıca trombositleri ex vivo, yani vücudun dışında üretmeyi mümkün kılıyor. Bu yenilik Avrupa'daki tıbbi araştırmaları büyük ölçüde güçlendirebilir; kişiye özel ilaçlara ve kişiselleştirilmiş tıbba yol açabilir — bu da EU4Health stratejisinin temel hedeflerinden biri.

Projeyi, İtalya'daki Pavia Üniversitesi Moleküler Tıp Bölümü'nden Alessandra Balduini koordine ediyor. Balduini'nin ifadesiyle, “Projenin amacı, ipek mürekkep kullanarak bu sistemi ilaçları incelemek için kullanıp kullanamayacağımızı anlamaktı.”

⇑Gerçekçi olamayacak kadar sert

Balduini ve ekibi yıllardır kemik iliği modelleri geliştiriyor; hem mekanizmalarını hem de klinik yönlerini iyileştiriyor. Dolayısıyla sorunun tam olarak nerede olduğunu biliyorlar. Bir biyomürekkep, megakaryositlerin farklılaşabilmesi için yeterli yapıyı sağlamalıdır. Mevcut modeller bunu oldukça iyi yapıyor, ancak bir kusurları var: gerçek kemik iliği dokusunu yakından taklit edecek kadar yumuşak değiller.

Bu küçümsenecek bir şey değil. Yapı iyi temsil edilmezse hücreler stres altında kalıp zarar görür ve bu da DNA'larını değiştirir. Bu durum, test edilen ilaçların etkisini maskeler ve iyi tedavileri belirlemeyi zorlaştırır.

⇑Neden başka bir şey değil de ipek

Araştırmacılar, evcilleştirilmiş ipek böceklerinin kozalarından toplanan doğal bir lif seçti. Bu amaç için ipeğin birkaç güçlü yanı var:

• esnektir,
• inanılmaz dayanıklıdır,
• ilaç iletiminde etkili bir araç olarak işlev görür,
• yumuşak ama dayanıklı bir malzeme sunar — dolayısıyla gerçek kemik iliği dokusuna daha yakındır.

Sonuç? Hücreler böyle bir ortamda kendini evinde hissediyor. Balduini şöyle açıklıyor: “Kemik iliğini taklit ettiğimiz için hücreler fizyolojik duruma yakın bir halde, yani daha az DNA hasarı, daha az stres, daha az iltihaplanma yaşıyorlar. Böylece bir ilacın etkisini gerçek bir sistemde incelemek mümkün olur.”

⇑Bölümden bir girişime

Projenin en önemli çıktılarından biri Silk4B girişimi. Şirket, ekibin gelişmiş 3D kemik iliği modellerini ve ipek temelli ilgili ürünleri ticarileştiriyor. Bunları dünya genelinde araştırmacılar, ilaç şirketleri ve akademisyenler satın alıyor.

“Araştırmacılara, deneyleri için gerçekten güvenebilecekleri kemik iliği modellerini kullanma imkânı sunuyoruz,” diyor koordinatör.

⇑Renk değiştiren bir mürekkep

Ekip burada durmayı düşünmüyor. Mürekkep renk değiştirme yeteneği kazandı; bu da sistemdeki her türlü değişikliği okumayı kolaylaştırıyor. Aynı zamanda, kan nakli için trombositlerin seri üretimine olanak tanıyacak bir ipek kemik iliği platformu üzerindeki çalışmalar sürüyor.

Araştırmacılar modellerinin diğer kullanım alanlarını da inceliyor; örneğin hasta hücrelerini kültüre almak ve bunların ilaçlara nasıl yanıt verdiğini görmek gibi. Sistemin sonunda klinik ortamlarda kullanılmasını umuyorlar, ancak bunun için hâlâ birkaç yıl var.

⇑Bir öğrenci için bunda ne var?

Bu hikâye, bugün farklı alanların birbirine ne kadar yakın olduğunu iyi gösteriyor. Hücre biyolojisi, malzeme çalışmaları, 3D baskı, ilaç araştırması ve sonunda ticaret var. Bir üniversite bölümündeki fikir, ürünleri dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlara ulaşan bir şirkete dönüştü.

Biyoteknoloji, tıp, eczacılık ya da biyomedikal mühendislik okuyorsan, bir şeyi aklında tutmaya değer: iyi bir araştırma modeli ilacın kendisi kadar önemli olabilir. O olmadan bir tedavinin işe yarayıp yaramadığını dürüstçe kontrol etmek zordur.

⇑Özet

Pavia Üniversitesi'ndeki SILKink projesi, üç boyutlu kemik iliği modelleri basmakta kullanılan bir ipek biyomürekkep geliştirdi. Modeller yumuşak ve dayanıklı olduğundan gerçek dokuyu daha iyi taklit ediyor ve hücreleri daha az strese sokuyor. Kemik hastalıklarını incelemek, ilaçları test etmek ve trombosit üretmek için kullanılıyor ve Silk4B girişimi tarafından satılıyor. Ancak klinik kullanıma hâlâ birkaç yıl var.

⇑Beş soru: ipeksi kemik iliğinin senin için sırları var mı? (test)