Sentetik Materyal ve Hücre, Yapay Ventrikül için Bir Araya Geldi
Hümeyra Şahin Bektay
Dinlenmesi dahi hareketle geçen tek organımız. İnsan ömrü boyunca, milyarlarca kez kasılabilecek kadar güçlü. Üretim teknolojilerinin son yüzyılda gösterdiği ivmeyle insanoğlu bir benzerini tasarlamak isteyince, 1947 yılında yapay doku ve organ tanımını ortaya çıkarmıştı. Hemen hemen hiçbir organda görülmeyen mekanik kabiliyeti, yapay kalp tasarımını alanının ilklerinden kılmayı başarmıştı. Yaptığı çalışmalarla 1956 yılında bir ilke imza atan Dr. Willem Johan Kolff tasarladığı ilk yapay kalp modelini, yirmi iki yılın sonunda bir insanda uygulamıştı. Başta ömrü dakikalarla sınırlı olan bu tasarım, 1980’e gelindiğinde insan hayatına yıl düzeyinde katkı sunabilecek kadar geliştirilmişti. Son on yılda ise kök hücre teknolojisindeki yenilikler yapay kalp tasarımına mikro skalada bir boyut getirmişti. Kullanılan yapı taşının malzemeler olduğu yapay kalp, yerini kök hücre temelli çalışmalara bırakmıştı. Hayvan kök hücresinin kullanıldığı modeller umut vaad eder olmuş, insanlık yapay kalp tasarımında hayal bile edemeyeceği bir serüvene girmişti.
Hücre merkezli modellerin gelişimi, malzeme merkezli modellerin basit ve mekanik görülmesine yol açarken; hayvansal hücre-merkezli yapay kalp ile elde edilecek klinik sonuçların, insan kalp verileriyle uyuşamayacağını iddia eden bir grup araştırmacı, yapay kalp yapı taşlarını gözden geçirmek için kolları sıvadı. İnsan kök hücresinden üretilen kalp kök hücresinin de yapay kalp tasarımında tek başına yetersiz olduğunu ortaya koyan ekip, hücrenin bir nanofiber içerisindeki davranışını inceleyerek insandakine en benzer kalp ventrikülünü tasarlamayı başardı. Çalışmanın özgün değeri ise hücre ve nanomalzemeyi bir arada içeren ilk yapay kalp modeli olması. Hücre organizasyonu kadar bağ dokudan oluşan matris içeriğinin de önemli olduğunu öne süren ekibin yapay kalp modeli, bu prensipten ilham alıyor.
Araştırmada ilk olarak hücreler arası bağ dokunun bileşenleri belirlenmiş. Hücrelerin birbirine tutunmasını sağlamak için kalp dokusuna benzer bir nanofiber ağ tasarlanmış. Nanofiber ağ yapısı, polimerlerin koni biçiminde sarmal bir formda örülmesiyle oluşturulmuş ve ventrikül kavitesi elde edilmiş. Son adımda örüntüye eklenen kalp kök hücreleri ise nanofiber arası boşluğa kendiliğinden yerleşebilmiş. Ortaya çıkan ince çeperli doku sayesinde ekip, gerçek kalp ventrikülünde olduğu gibi konformasyonel helikal şekli elde edebilmiş.
Yapay kalbin fonksiyonunda değerlendirme parametresi olan adrenerjik yanıt, ventrikülün kontraktilitesini ölçmek için incelenmiş. Adrenerjik yanıt testinde inmeye uğratılmış ventrikül, kalbin atım gücünü arttıran ilaca (isoprotenol) farklı konsantrasyonda maruz bırakılmış. Sıvıda hacim düzeyinde yer değişikliği yapabilecek kadar güçlü atım gösteren bu ventrikülden alınan sonuçta, ilaç kullanımıyla inme durumunun azaldığı görülmüş. Ventrikülün inme durumunda ilaca gösterdiği olumlu yanıt, araştırıcılara hastalık modelli yapay kalp tasarımı konusunda ilham vermiş. Düzensiz ritim gösteren bir ventrikül kontraktilitesi de elde edebilen ekip yapay kalp modelini, aritmide kullanılabilecek bir model olarak sunuyor.
Bahsedilen yöntemle hazırlanan yapay kalp modelinin, test ve ortam koşulları değiştirilerek aritmi ve inme dışında başka hastalıklar için de tasarlanabileceği düşünülüyor. Yeni ilaç uygulamalarına ve kalp hastalıklarına analiz temeli sağlayabilecek bu yenilikle, hayvansal hücre merkezli yapay kalp üzerinde yapılan testin yanıltıcılığının önüne geçilmesi hedefleniyor.
