Yenileyici tıpta yeni keşif: ıspanak yaprakları insan kalp dokusunu geliştirebilir
Daha fazla ıspanak yemek sadece kalp sağlığı için iyi değildir, artık ıspanak yaprakları da kalp dokusunu geliştirmek için kullanılabilir.
Yüzeyde bitkiler ve hayvanlar arasında dünya çapında bir fark var. Bununla birlikte, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Worcester Polytechnic Institute'daki (WPU) araştırmacılar, yapısal bakış açısından hayvan kan damarlarının ve bitki vasküler damarlarının şaşırtıcı bir şekilde benzer olduğunu keşfettiler. Bu durumda, bu benzerliği yapraklardan insan kalp dokusunu yetiştirmek için kullanabilir miyiz? WPU araştırmacıları tam olarak bunu yaptı.
3D baskı biyolojik doku mühendisliği alanında büyük bir potansiyel göstermiş olsa da, laboratuvarda büyütülen organlar hala sadece kağıt üzerindedir, çünkü laboratuvar doku büyümesi için gerekli hücre taşıma sistemini kopyalayamaz. Organ nakli talebinin arz durumunu çok aştığı düşünüldüğünde, bu sorunun acilen çözülmesi gerekiyor.
Bitkiler, doku büyümesi için gerekli oksijen, besin ve anahtar moleküllerin taşınmasında insanlardan tamamen farklıdır, ancak bitkiler, ne kadar çirkin görünse de, sorunu çözmenin bir yolunu sağlayabilir. Örneğin yaprak damarları, insan kardiyovasküler sistemine benzer şekilde kalın borulardan ince borulara kadar çatallı bir ağ yapısı sunar ve organizasyon yapısı da çeşitli işlevler için koşullar sağlar.
Ek olarak, çalışmanın yazarı, bitki hücre duvarı dokusunun ana bileşenlerinden biri olan selülozun yalnızca biyo-uyumlu olmadığını, aynı zamanda kıkırdak doku mühendisliği, kemik dokusu mühendisliği ve yara iyileşmesi gibi rejeneratif tıpta da yaygın olarak kullanıldığını belirtti. Bunun ışığında, laboratuvarda yetiştirilen dokulara kan sağlamak için bitkilerle bir kardiyovasküler sistem kurup kuramayacağımızı görmek için neden bir araştırma yapmıyoruz?
WPU'da biyomedikal mühendisliği profesörü Glenn Gaudette, "Yapraklarda kültürlenen hücrelere besin ve oksijen sağlamak için ıspanak damarlarını kullanmayı umuyoruz" dedi. Nihai hedefin, kalp hastalığı olan hastalara yardımcı olmak için bunu kardiyovasküler tedavi alanına uygulamak olduğunu söyledi. "Bu yapraklarda miyokardiyumu büyütmek ve damarlara kan enjekte etmek istiyoruz. Bu şekilde, teorik olarak, nekrotik dokunun yerini alabilecek kasılma kasları elde etmek için kalpteki damarları ve doğal arterleri dikebiliriz."
Bununla birlikte, uygulamalı girişimlerden önce, WPU ekibinin bir şeyi doğrulaması gerekiyor: kardiyomiyositlerin bitki yapraklarına yapışıp yapışamayacağı ve yapraklar üzerinde kasılma hareketleri yapıp yapamayacakları.
Ispanağın her yerde bulunabileceğini, damar ağının düzeni ve yoğunluğu ve sapın sağlamlığı ile birleştiğini düşünen araştırmacılar, ıspanağı bir model organizma olarak incelemeye karar verdiler. Yapraklarda canlı insan kardiyomiyositleri yetiştirmek için, önce tüm bitki hücrelerini soymaları, yani yaprakların damarlarına bir yıkama solüsyonunun döküldüğü bir "hücresizleştirme" işlemini gerçekleştirmeleri gerekir.
İlk yazar Joshua Gershlak, "Daha önce insan kalbini hücresizleştirmiştim. Ispanak yaprağını görünce gövdesi bana aortu hatırlattı." Dedi. Bu yüzden düşündüm, neden doğrudan kökten aşılamaya çalışmıyoruz. Bunun mümkün olup olmayacağından emin değildik, ancak bunun sadece çok basit değil, aynı zamanda tekrarlanabilir olduğunu gördük. "
Hücresizleştirilmiş ıspanak yapraklarının insan kan hücrelerinin akışını destekleyebildiğinden emin olmak için araştırmacılar, insan kan hücrelerini denemeden önce ıspanak damarlarını sıvı ve kan hücresi büyüklüğünde boncuklarla doldurdu. İnsan hücrelerinin yapraklara yapışabildiğini ve 21 gün boyunca sürekli küçülebildiğini buldular. Gerchera, bu dönemde, görünümlerinin ve hareket modellerinin kardiyomiyositlerle tamamen aynı olduğunu söyledi.
Deney sırasında, araştırmacılar diğer bitkileri de hücresizleştirerek diğer belirli dokuların yenilenmesinin yolunu açtılar.
"Ispanak yaprakları, miyokard dokusu gibi yüksek derecede damarlı dokular için daha uygun olabilirken, empati hastalarının gövdeleri, arteriyel transplantasyon için daha uygun olabilecek silindirik içi boş bir yapıya sahiptir." Birkaç yazar, "Aksine, odunsu bitkiler" dedi. Damar demetleri, sertlikleri ve geometrik şekilleri nedeniyle kemik mühendisliği için uygun olabilir. "
Konsepti kanıtlamayı amaçlayan bu deneyler başarılı olsa da, araştırmacılar klinik uygulamadan "gidilecek uzun bir yol" olduğunu söylediler. Araştırmalarında, bitki vasküler ve insan doğal kan damarlarının nasıl birleştirileceğine gelince, hala belirsiz olduklarına dikkat çektiler. Hücresizleştirme işleminden sonra selüloz biyouyumluluğa ve biyolojik olarak parçalanabilirliğe sahip olmasına rağmen, insan vücudunun hücresizleştirilmiş bitki dokusunun tamamına tepkisi hala bilinmemektedir. Ek olarak, hücreler 24 saat sonra yaprak damar sisteminin içine yapışabilmesine rağmen, tam ve işlevsel endotelizasyon süreci (yani, kan damarı ve ventrikülde bir hücrenin iç duvarının oluşumu) doğrulanmayı beklemektedir.
Bununla birlikte, bu kavram kanıtı çalışması, özellikle ekonomik maliyetler ve çevre alanlarında, birçok seviyeden parlak beklentiler göstermektedir.
"Bitki dokusu yapısının iyi huylu kimyasal ortamını kullanarak, karmaşık sentetik malzemelerin sınırlamalarını ve yüksek maliyetlerini çözebiliriz." Araştırmacı, "Uygun ekim yöntemleri ve çevresel kontrol sayesinde bitkileri kolayca yetiştirebiliriz. Çevre dostu bitki dokularını perfüzyon bazlı hücresizleştirme işlemleriyle birleştirerek, prevaskülarize doku mühendisliği iskeleleri için sürdürülebilir çözümlerin bulunabileceğini gösterdik. "
Araştırma WPU tarafından Wisconsin-Madison Üniversitesi ve Arkansas-Jonesboro Üniversitesi ile işbirliği içinde tamamlandı. Makale "Biomaterials" dergisinde yayınlandı.
Çeviri: Kaz
Kaynak: News Atlas
Ortaya çıkarın: tiyatro tarzı çevrimdışı konuşma platformu, en yaratıcı fikirleri gönderin
