Michigan Eyalet Üniversitesi araştırmacıları, ilk kez laboratuvarda minyatür bir insan kalbi modeli üretti

Biorxiv dergisinde yayımlanan minyatür insan kalbi projesiyle ilgili makalenin baş yazarı Michigan Eyalet Üniversitesi Biyomedikal Mühendislik Bölümü’nde akademik çalışmalarını sürdüren Dr. Aitor Aguirre’dan Medyascope için bilgi aldık.

Aguirre, bu mini kalplerin, her türlü kardiyak bozukluk üzerine daha önce görülmemiş bir doğrulukta çalışma imkanı vermeleri yüzünden son derecede güçlü modeller oluşturduklarını belirtti.

Aguirre ile ilk kez Salk Enstitüsü’nde Belmonte Laboratuvarı bünyesinde kalp krizi sonrası oluşan hasarlı dokunun kimyasallar yardımıyla rejenerasyonu üzerine çalıştığı yıllarda tanışmıştık.

O dönem, kalp hastalıklarının Batı dünyasında ölüm nedenlerinde ilk sırada olduğunu ifade etmişti. Yavaş yavaş dünya genelinde de aynı durumun gözlenmeye başlandığına değinmişti. Nüfus yaşlandıkça, beslenme alışkanlığı değiştikçe, özellikle aşırı yağlı yiyeceklerin tüketimi sonucu kalp rahatsızlıklarının arttığının ve kalp kaynaklı ölümlerin kanserden daha çok rastlandığının altını çizmişti.

Şu an Amerika Birleşik Devletleri’nde durum aynı ve kalp hastalıkları bir numaralı ölüm nedeni.

Vaktiyle, bir hapla kalbi iyileştirebilmenin nihai amaçlarından bir tanesi olduğunu söyleyen Aguirre’nin, ekibi ile birlikte duyurdukları yeni çalışma kalp hastalığı tedavisinde çok önemli gelişmelere yol açabilir.

Aguirre’den aldığım bilgiye göre, organoid, organa benzeyen ve onun gibi faaliyet gösteren çoklu hücre türlerini içeren üç boyutlu bir yapı. Bu insan kalbi organoidleri veya kısaca hHO’lar, embriyonik ve cenin gelişim ortamlarını taklit eden yeni bir kök hücre çerçevesi yoluyla yaratılmış.

Biyomühendislik sürecinde kullanılan kök hücreler, rıza gösteren yetişkinlerden elde edildiğinden bu etik sorunlara yol açmıyor.

Aguirre bu süreci, kök hücrelerin temelde bir embriyoda olduğu gibi, kalpte bulunan çeşitli hücre tipleri ve yapılarına doğru gelişmesi diye özetliyor:

“Hücrelere talimatlar veriyoruz ve koşullar oluştuğunda hücreler ne yapmaları gerektiğini biliyorlar.”

Organoidler doğal kardiyak embriyonik gelişim sürecini takip ettikleri için araştırmacılar, insan cenininin kalp gelişimini gerçek zamanlı olarak inceleme şansı bulmuşlar.

Aguirre, bu teknolojinin aynı anda çok sayıda hHO’nun nispeten kolaylıkla oluşturulmasına izin verdiği için birçok pahalı, yoğun emek gerektiren ve kolayca ölçeklenemeyen mevcut doku mühendisliği yaklaşımlardan farklı olduğunun altını çiziyor.

Aguirre, cenin kalp gelişimi ve doğuştan gelen kalp hastalıkları araştırılırken karşılaşılan başlıca sorunlardan birinin, gelişen bir kalbe erişim olduğunu söylüyor:

“Bu hastalıkları incelemek için en ideal insan modeline – küçük bir insan kalbi – cenin materyal kullanmadan veya etik ilkeleri ihlal etmeden ulaşmamız ileri doğru çok büyük bir adım teşkil ediyor”.

Sıradaki ne?

“Bizim için süreç iki yönlü. Birincisi, kalp organoid, bir cenin kalbinin nasıl geliştiğine dair somut ve eşi görülmemiş temel bir bakışı temsil ediyor.
Yeni doğan popülasyonunun yaklaşık yüzde 1’inde doğuştan kalp hastalığı görülüyor. Laboratuvarda, doğuştan kalp hastalığını modellemek için şu anda kalp organoidleri kullanıyoruz. Kalp organoidlerimizle doğuştan kalp hastalığının kökenini inceleyebilir ve onu durdurmanın yollarını bulabiliriz.

İkincisi, bu modeller henüz bir insan kalbi kadar mükemmel değiller. Ekibimizin önümüzdeki çalışmaları  son organoidi geliştirmek üzerine olacak”.

Aguirre ve ekibi, bu minyatür kalplerin geniş kapsamlı uygulanabilirliği konusunda heyecanlı. Kemoterapiye bağlı kardiyotoksisiteden hamilelik sırasında gelişen diyabetin cenin kalp üzerindeki etkisine kadar pek çok diğer kardiyovasküler hastalıkla ilgili benzeri görülmemiş bir çalışma yeteneği sağladığı için.