Japonya’daki RIKEN Ulusal Bilim Enstitüsü’nden Masaya Hagiwara liderliğindeki bir ekip; küp benzeri bir yapıda hidrojel katmanları kullanarak, araştırmacıların ayrıntılı teknikler kullanmadan karmaşık 3D organoidler oluşturmasına olanak tanıyan ustaca bir cihaz geliştirdi. Grup ayrıca, cihazı kullanarak organizmaların gerçek gelişimini karakterize eden asimetrik genetik ifadeyi sadakatle çoğaltan organoidler oluşturma yeteneğini de gösterdi.
Cihaz, ilaçları test etme şeklimizde devrim yaratma potansiyeline sahip ve ayrıca dokuların nasıl geliştiğine dair içgörüler sağlayabilir ve yapay organların yetiştirilmesi için daha iyi tekniklere yol açabilir.
Bilim insanları uzun zamandır gerçek biyolojik gelişimi taklit etmek için organoidler – laboratuvarda yetiştirilen organ benzeri dokular – yaratmak için mücadele ediyor. İlaçların çeşitli dokularda nasıl hareket ettiğini anlamak gerektiğinden, gerçek dokulara benzer şekilde işlev gören organoidler oluşturmak ilaç geliştirmek için önemlidir.
Organoidler ayrıca gelişim sürecinin kendisi hakkında bilgi edinmemize yardımcı olur ve hastalara yardımcı olabilecek tüm organları geliştirme yolunda bir basamaktır.
Ancak yaşam benzeri organoidler oluşturmanın zor olduğu kanıtlanmıştır. Doğada dokular, hücreleri belirli 3B modellere yönlendiren kimyasal gradyanlar ve fiziksel iskeleleri içeren karmaşık bir dansla gelişir. Buna karşılık, laboratuvarda yetiştirilen organoidler tipik olarak ya hücrelerin homojen koşullarda büyümesini sağlayarak – benzer hücrelerden oluşan basit küreler yaratarak – ya da her ikisi de sofistike ekipman ve teknik beceri gerektiren 3D baskı veya mikroakışkan teknolojileri kullanarak gelişir.
Ama Advanced Materials Technologies’de yayınlanan ilk makalede, RIKEN Cluster for Pioneering Research’ten bir grup; bir pipetten daha ayrıntılı bir şey kullanmadan, küp tabanlı hücre gruplarının etrafındaki ortamı mekansal olarak kontrol etmelerini sağlayan yeni ve yenilikçi bir teknik geliştirdiklerini duyurdu.
Yöntem, çoğunlukla sudan oluşan hidrojel maddelerin farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip katmanlarının küp şeklindeki bir kültür kabının içine hapsedilmesini içeriyor. Çalışmada, farklı hidrojeller bir pipet kullanılarak yapıya yerleştirildi ve yüzey gerilimine bağlı olarak yerinde tutuldu. Hücreler küplerin içine ya tek tek hidrojeller içinde ya da farklı katmanlara hareket edebilen peletler halinde yerleştirilebiliyor, böylece bir dizi doku türü oluşturmak mümkün oluyordu.
Communications Biology‘de yayınlanan ikinci bir makalede, grup ayrıca vücut ekseni örüntüsü olarak bilinen şeyi yeniden yaratma yeteneğini de gösterdi. Esasen, omurgalılar gelişirken hücre farklılaşmasının bir baş/arka ve sırt/mide örüntüsü vardır. Gerçek organizmalarda olanları aslına sadık bir şekilde yeniden yaratan organoidlerin oluşturulması için önemli olsa da, bunu laboratuvarda başarmak çok zor olmuştur.
Çalışmada küp tabanlı sistem kullanılarak grup, bir kalıp kapağı kullanarak küp içinde bir grup indüklenmiş pluripotent kök hücresi (iPSCs) hassas bir şekilde ektikten sonra hücreleri iki farklı büyüme faktörü gradyanına maruz bırakarak bu deseni yeniden oluşturmayı başardı. Hatta bir laboratuvar asistanını ve bir ortaokul öğrencisini işi başarıyla gerçekleştirmeleri için “işe alacak” kadar ileri gittiler ve hücrelerin ekilmesinin yüksek düzeyde uzmanlık gerektirmeyeceğini gösterdiler. Ekip ayrıca, elde edilen dokuların görüntüleme için kesilebileceğini ve gradyan oryantasyonu hakkındaki bilgileri hala koruyabileceğini gösterdi.
Hagiwara’ya göre, “Bu başarılar bizi çok heyecanlandırıyor çünkü yeni sistem araştırmacıların hızlı bir şekilde ve zorlu teknik engeller olmadan, organların gerçek organizmalarda gelişme şekline daha çok benzeyen organoidleri yeniden yaratmalarını mümkün kılacak. Bir dizi araştırmacının çeşitli yeni organoidler oluşturmak için yöntemimizi kullanacağını ve farklı organ sistemleri üzerine araştırmalara katkıda bulunacağını umuyoruz. Sonunda, hastalara yardımcı olabilecek gerçek yapay organları nasıl oluşturacağımız anlamaya da katkıda bulunacağını umuyoruz.”[1]Simple but revolutionary modular organoids created with hydrogels[2]Öne çıkan görsel
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Simple but revolutionary modular organoids created with hydrogels |
|---|---|
| ↑2 | Öne çıkan görsel |
