Yapay organlar, doku mühendisliği uygulamalarından yararlanılarak veya mekanik malzemeler kullanılarak yaşamsal fonksiyonlarını yitirmiş organların geri kazanılmasını sağlamakta; bu kazanım organ yetmezliği yaşayan hastalar için hayati önem taşımaktadır. Kişiler için hayati önem taşıyan bu organların herhangi birinin fonksiyonunu gerçekleştiremediği durumlarda doğru bir şekilde tedavi uygulanmazsa hastanın ölümüne sebep olmaktadır.
Hayati öneme sahip bu organlar yapısal olarak oldukça karmaşıktır ve fonksiyonların yapay malzemeler tarafından karşılanabilmesi oldukça güçtür; fakat günümüzde biyoteknoloji alanında yaşanan gelişmeler ışığında yapay organ üretimi ile ilgili çalışmalar daha kolay gerçekleşmektedir.
Organ Bağışı ve Önemi
Organ ve doku yetmezliği, yaşamın herhangi bir döneminde karşılaşılabilecek sağlık problemlerinden biri olarak bilinmektedir. Organ yetmezliği genel olarak donörlerden (verici) elde edilen organların nakli ile tedavi edilmeye çalışılmaktadır.
Organ nakli (transplantasyon), insandan insana veya yapay bir organın insana nakli şeklinde gerçekleştirilebilmektedir.İnsandan insana gerçekleştirilen organ nakli yöntemi oldukça uzun bir süreci kapsamaktadır. Organ naklinde sıra beklemenin uzun sürmesi hastalar için zor bir durum oluşturmaktadır. Hastalar için en uyumlu olabilecek donörün beklenmesi, implante greftin akut reddinin (implantların vücut tarafından reddedilmesi) önlenebilmesi ve doku uyumluluğunun kesinlikle sağlanması gerektiğindendir. Bahsedilen bu problemlerin önüne geçebilmek adına son yıllarda, doku mühendisliği yöntemleri yardımıyla yapay doku ve organların geliştirilmesi ile ilgili çalışmalar son derece önem kazanmıştır.
Yapay Organ Üretimi ve Doku Mühendisliği
Doku mühendisliği, hastalıklı veya kaybedilmiş doku ve organların rejenerasyonu (yenilenme) amacı ile yeni biyolojik eşdeğerlerinin geliştirilmesini temel alan bir rejeneratif tıp alanıdır. İzole edilmiş hücreler üç boyutlu (3B) iskeleler üzerinde özel düzenleyici koşullarda yeniden farklılaştırılarak çoğaltılmaları ve yeni doku benzeri hibrit oluşumların hastaya nakledilmesi yöntemine dayanmaktadır. Doku mühendisliği yaklaşımları 3 ana başlık altında incelenmektedir. Bunlardan birincisi biyomalzeme kullanımıdır. İkinci yaklaşım ise hücresel tedavi yöntemidir. Hücresel tedavi yönteminde yalnızca hücreler kullanılarak tedavilerin gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır ve hücre süspansiyonu ya da hücre tabakaları ilgili organ ya da dokuya iletilerek gerçekleştirilmektedir. Üçüncü yaklaşımda ise, biyomalzeme, hücre ve biyomoleküllerin beraber kullanımı esas alınmaktadır.
Biyomalzemeler, insan vücudundaki canlı dokuların işlevlerini yerine getirmek ya da desteklemek için kullanılan sentetik veya doğal malzemelerdir. İnsan vücudunda kullanılan bu biyomalzemeler, sürekli olarak ya da belli aralıklarla vücut akışkanları ile temas etmektedir. İnsanların dokularında meydana gelen kayıpların karşılanması için biyomalzemeler önem taşımaktadır. Biyomalzemeler, hücreler için fiziksel destek sağlamanın yanında fonksiyonel dokuların oluşumunda gereken kimyasal ve biyolojik özellikleri taşımaktadır.
3B Biyoyazıcılar ile Yapay Organ Üretimi
Biyoyazıcılar, ilk kullanımından itibaren tıbbi araştırmalar için bir odak noktası haline gelmiştir. Biyoyazıcıları diğer 3B yazıcılardan ayrı tutan en önemli kriter kullanılan baskı malzemesinin biyomürekkep olmasıdır. Mürekkep tüplerinin içine doldurulan biyomürekkebin içeriğini canlı insan hücreleri oluşturmaktadır. Bu amaçla kullanılan hücreler; embriyonik kök hücreler ve doku biyopsisi tekniği ile herhangi bir organdan elde edilmiş yağ, kas, sinir, kemik iliği ve bağ dokusu hücreleridir. Biyoyazıcılarda canlı doku baskısını gerçekleştirebilmek için kullanılan malzemeler; canlı insan hücreleri, hidrojel ve biyoyazıcılardır. B baskı kullanarak tasarlanmış yapay olan canlı dokuyu üretmek için ise biyomürekkepler kullanılmaktadır. Hücrelerin ve biyopolimer jellerin bir araya gelmesi biyomürekkep olarak tanımlanmaktadır. Biyomürekkepler, doku mühendisliği ve rejeneratif tıp için en gelişmiş araçlardan biri olarak kabul edilmektedir.
Bilim insanları, oldukça küçük boyuttaki doku ve organ örneklerini başarılı bir şekilde 3B yazıcılarda üretmektedir. Üretilen doku ve organ örneklerinin ise canlılığını başarılı bir şekilde korudukları bilinmektedir. Bahsedilen bu yapay doku ve organların kısa vadede ilaç deneyleri, doku mühendisliği, tedaviye uygun yenileyici tıp uygulamaları ve toksikoloji çalışmalarında kullanılması planlanmaktadır.
Bu konuda bilim insanlarının uzun vadeli amaçları ise, hastalığının tek tedavi yöntemi doku ya da organ nakli olan çok sayıdaki hastanın hayatını kurtarmaktır. Biyoyazıcılar, kişilerin kendi vücut hücreleri kullanılarak elde edilen yapay doku ve organların hastaların vücuduna naklinden sonra bağışıklık sisteminin bu yapay doku ya da organı reddetme riskini en aza indirmektedir.
Güncel Yapay Organ Çalışmaları
Literatürde pek çok farklı dokuda hücresizleştirme prosedürü karşımıza çıkmaktadır. Hücresizleştirme bir doku veya organın, hücreler arası maddeden oluşan bir iskelet kalacak biçimde canlı hücrelerden arındırılması işlemidir.
