Doku Mühendisliği

Doku mühendisliği, hasarlı veya fonksiyonunu tamamen kaybetmiş doku veya organları; biyomalzemeleri ve kök hücreleri kullanarak in vitro ortamda üretmek üzerine çalışan bir bölümdür. Günümüzde en önemli sağlık sorunları transplantasyon için donör yetmezliği sebebiyle tedavisiz kalmaktadır. İstatistiklere göre her gün 18 hasta organ nakli listesinde beklerken hayatını kaybetmektedir. Doku mühendisliği, organ nakli bekleyen veya buna benzer rahatsızlıkları olan hastalara umut olmaktadır.

Doku mühendisliğinde amaç, in vitro ortamlarda üretilen ve vücuda nakledilen edilen hücrelerle hedef dokunun tamiridir.

Doku mühendisliğinin yöntemi şu şekilde özetlenebilir:

1. İzole edilen sağlıklı hücrenin in vitro ortamda çoğaltılır.

2. Çoğaltılan hücrenin Extra Cellular Matrix (ECM, doku iskelesi) içine nakledilir.
3. ECM içine gerekli besin, oksijen, büyüme faktörü gibi biyoaktif moleküller eklenerek istenen doku oluşturulur.

Transplante edilen doku veya organa greft (yama) denir.

Doku Mühendisliğinde ECM

Doku mühendisliği hedeflerinden biri de dokuların yerleşerek içinde büyümesini sağlayacak bir doku iskelesi (scaffold) üretmektir. Doku iskelesi üretimi ancak ECM yapısının çok iyi bilinmesiyle mümkün olabilir. ECM içinde bulunduğu veya temas halindeki hücrelerden salınarak hücreler arası boşluğu doldurur. Bu şekilde doku iskeleti görevi görür. 3 boyutlu porlu yapısından dolayı yüksek su tutma kapasitesine sahip olan ECM; kolajen, elastin, laminin, fibronektin, integrin gibi proteinler içerir. Hücrelerin birbirlerine yapışmasını, migrasyonu (göç) ve proliferasyonu (çoğalma) sağlar.

ECM üretimi, polimerden nanolifler üretilerek gerçekleştirilir. Üretilen nanolifler ECM olarak kullanılır. Nanolif üretimi için birden fazla yöntem bulunur. Bunlardan bazıları; şablon sentez, faz ayrımı, eriyik üfleme, kendiliğinden tutunma ve elektroeğirme (electrospinning) yöntemleridir. İçlerinde en önemli ve en sık kullanılan yöntem olan elektroeğirme yöntemine bakalım.

Bu yöntemle sık kullanılan PLA, PGA, kitosan, kolajen gibi polimerler üretilebilir.

Doku Mühendisliği Çalışmaları

Parkinsona karşı dopamin üreten hücreler polimerik matrikse hapsedilerek nakledilir.

Alzheimer hastalığına karşı büyüme faktörü hücreleri nakledilir.

Kornea transplantasyonu için donör azlığı nedeniyle kornea hücreleri polimerik matriks üzerinde üretilerek nakledilir.

Deri yanıkları ve derin yaralar için greftler oluşturulur.

Bunların dışında kıkırdak doku, kemik, kan damarı gibi dokular da doku mühendisliği yöntemleri ile üretilebilir. Günümüzde kan, pankreas ve kas üretimi için çalışmalar mevcuttur.

Stephen Hawking’in şu sözü bizlere bilimin hayal gücümüz kadar sonsuz olduğunu hatırlatmaktadır: