3B printer ile canlı insan dokusu basmak yetmedi, şimdi de yapay kan damarı basıyorlar
— Test kaplarında yetiştirilen insan dokuları organ naklinde ve ilaç geliştirmek için klinik deneylerde kullanılacak. Hastanın kendi dokularını klonlanmak, yabancı organı reddetme riskini ortadan kaldırıyor.
— Bilim adamları, klonlanan organları beslemek için 3B printer ile yapay kan damarları üretiyor. Kök hücre tedavisi ile doku klonlama, sığır etinin klonlanmasını da sağlayarak açlığa çare olacak.
— Açık kaynak kodlu 3B printerlar ilaç sektöründe “klinik atölyelerin” önünü açıp dünyada ücretsiz sağlık hizmetlerini başlatabilir. Şimdi bu hikayenin nasıl gerçekleşeceğini görelim:
Organ nakli için 3B organ klonlama
ABD’de araştırmacılar, bundan bir süre önce 3B printerlarla laboratuar ortamında insan dokusu basmaya başladı. İlaç deneylerinin kobay hayvanlar yerine klonlanan insan dokuları ile yapılması, ilaç geliştirme süresini 10 yıldan 5 yıla indirecek ve hayvanları koruma derneklerini memnun edecek.
Klinik deneylerde etik tartışmalara son
3B printerda insan dokusu basmanın mantığı basit: Bir ilacı hayvanlarda denemek yerine doğrudan insanlarda denerseniz o ilacın faydalarını, yan etkilerini ve istenmeyen etkilerini kısa sürede tespit edebilirsiniz. Ancak, uygulamada bu kadar basit değil.
İnsanlar üzerinde ilaç deneyleri yapmak ölüm, hastalık ve sakatlanma riskine yol açıyor. Bu yüzden de yeni ilaçları önce hayvanlarda test etmek zorunda kalıyoruz. İlaçların hayvanlar ve insanlardaki zararlı etkilerinin ortaya çıkması ise uzun yıllar alabiliyor. Bu da ilaç geliştirme sürecini uzatıyor.
Ayrıca, insanların klinik deneylerde kullanılması etik tartışmalara yol açan bir konu. Bugün yasal yollardan Türkiye’de birkaç yüz lira karşılığında yeni ilaçları denemeye gönüllü yoksul üniversite öğrencilerini kolayca buluyorsunuz. Bu sadece bize özgü değil, dünyanın her yerinde sistem böyle.
İlaç şirketleri ve hastaneler de bundan sıkıntılı: Bir yandan insanlara işlerin ters gitmesi durumunda yasal haklarını sınırlandıran özel belgeler imzalatıyorlar. Diğer yandan, tıp yayınlarında denek kelimesinin kullanılmasını önleyerek insanlar üzerinde deney yaptıklarını bir nevi gizlemeye çalışıyorlar. Bunu anlamak için bir çeviri bürosunda tıp çevirisi yapmanız ve yanlışlıkla denek kelimesini kullandığınızda müşterinizden fırça yemeniz yeterli.
Klinik deneylerde gerçek insanlar yerine insan dokuları kullandığınız zaman bütün bu sorunları aşmış oluyorsunuz. Yeni ilaçların hızla geliştirilmesi daha çok hayat kurtarmanızı sağlıyor. Buna ek olarak seri üretim dokular üzerinde gerçek insanlardan daha fazla sayıda, yüzlerce, binlerce test yapılması maliyetleri azaltarak Ar-Ge sürecini daha da kısaltıyor.
İlaç şirketleri bunun ne kadar farkında bilmiyorum ama insan dokularının seri üretimi rakip ilaç şirketlerinin kendi ilaçlarını geliştirmesini de hızlandıracak. Hatta klonlanan dokularla klinik deney sayısının artması, ilaç şirketlerinin sanayi casusluğu yoluyla rakip firmaların ilaç formüllerini elde etmesini kolaylaştıracak. Sonuçta 3B printer ile insan dokusu basmak, farmasötik sektöründe rekabeti beklenmedik bir şekilde etkileyecek.
İnsan dokularını beslemek için kan damarları gerek.
Organ klonlamanın kısa hikayesi
Klonladığınız insan dokularını 3B printerla hızla çoğaltmak istediğiniz zaman karşınıza başka bir sorun çıkıyor: Bu dokuları nasıl besleyecek, nasıl canlı tutacaksınız? Çözüm basit: kan damarları…
Bilim adamları 3B printerla kan damarı basmak için çalışmalara başladı. Ancak, kılcal kan damarlarının dallı budaklı yapısı ve kan damarı çeperlerinin karmaşık bir yapıya sahip olması doktorların işini zorlaştırdı.
Sonunda Pennsylvania Üniversitesi ve MIT bunun için ilginç bir çözüm geliştirdi: Bilim adamları önce az sayıda insan hücresi klonladılar ve bunları kan damarları olmadan da besleyebilen özel bir biyojel doldurdukları test kabının içine yerleştirdiler. Ardından, Rep Rap adı verilen bir 3B printer yardımıyla sukroz, glikoz ve dekstran şekerlerinden ürettikleri maddeyi, yani yapay kan damarlarının hammaddesini biyojel dolu kabın içine püskürttüler.
Şekerli maddeyi pastaya krema döşer gibi püskürten bilim adamları, böylece kabın içinde örümcek ağına benzeyen ipliksi bir yapı üretti. Kılcal damarları andıran bu ipliksi yapı, insan dokusunun içinde üretilecek damarlar için bir kalıp işlevi görecekti.
Bu arada, kabın içindeki biyojel de bu 3 boyutlu kılcal damar kalıbının çökmesini önleyen ve kaptaki insan dokusunu şekillendiren daha büyük bir kalıp görevi görüyordu. İnsan hücreleri kabın içinde büyürken kılcal damar kalıbı, “insan etinin” içinde kaldı ve ardından, şekerden yapılma bu damar kalıbı, biyojelin ve insan dokusunun içinde eriyerek hücreler tarafından sindirildi.
Böylece geriye, içinden kılcal kanallar geçen delikli insan dokusu kaldı. İnsan dokusu, içinde açılan gözenekler sayesinde hava soluyarak oksijen almaya ve deliklerden sızan sıvı ile beslenmeye başladı. Bilim adamları, daha sonra insan dokusunun içine açılan kanallara kan damarı hücreleri pompalamaya başladılar ve böylece kanallarda canlı dokuyu besleyen gerçek kan damarları gelişti.
Bu yöntemin en büyük avantajı, klonlanan organların kılcal damarların etrafında kendiliğinden gelişmesini sağlamasıdır: Karaciğer klonlamak istiyorsanız karaciğerin içine daha işin başında damar döşemeniz gerekir. Yoksa karaciğer gibi büyük bir organı sağlıklı bir şekilde geliştiremezsiniz.
Örneğin, karaciğeri birkaç parça halinde üretip bu parçaların arasına damar döşedikten sonra karaciğeri tek parça halinde dikmek mümkün değildir. Dikişli organların yaması tutmuyor. Organların insan vücudunda olduğu gibi tek parça halinde gelişmesi gerekiyor.
Açlığa ve ölümcül hastalıklara çare
Bilim adamları bu teknik sayesinde biyojelde karaciğer hücreleri geliştirdiler. Bir sonraki aşama ise 3B printerlarla laboratuarda kan damarları ile birlikte tam ölçekli karaciğerler üretmek.
Kök hücre tedavisi 30-40 yıl içinde sağlık sektörünün geleceğini değiştirecek. İlaç tedavisi yerine bebekler veya embriyolarda önleyici genetik tedavi uygulanması ve organ klonlama yöntemleri; 50 yıla kalmadan kalp hastalıklarını, diyabeti, kanseri ve doğuştan gelen diğer birçok hastalığı ortadan kaldıracak.
Kök hücre klonlaması sığır etine uygulandığında et fiyatları ucuzlayacak ve damar tıkanıklığına yol açmayan sağlıklı kırmızı et üretimine geçilebilecek. Büyükbaş ve küçükbaş hayvanlar etinden değil, sadece sütünden, yününden ve derisinden yararlanmak için yetiştirilecek. Bu da hayvancılıkta maliyetleri düşürecek.
Et ve doku klonlama balıklara, tavuklara ve tahıllara uygulandığı zaman aşırı avlanmadan balıkların soyunun tükenmesi gibi riskler önlenecek. Hayvan ve bitki dokularının klonlanması küresel ısınmaya bağlı iklim değişikliği, çevre kirliliği, şehirleşme nedeniyle küçülen tarım arazilerinin yol açtığı kayıpları giderecek. Bu da 7 milyarlık dünya nüfusunda açlığa çözüm olacak.
Yalnız… Bu pembe tablonun gerçekleşmesi için karanlıkta büyümeyi sürdüren bitkiler gibi başka devrimsel teknolojiler de geliştirmek gerekiyor.
Bugün sığır eti klonlamak mümkün değil. Gelecekte mümkün olduğunda da çiftlikte sığır yetiştirmekten daha pahalıya gelecek, gelişmiş laboratuarlar ve büyük miktarda enerji gerektirecek. Dolayısıyla doku klonlama orta vadede yalnızca insan hastalıklarını tedavi etmekte kullanılabilir. Yine de geçenlerde gece karanlığında büyüyen bitki yetiştirmeyi başardıklarını düşündüğümüzde, pembe tablo sandığımızdan yakın olabilir.
Açık kaynak kodlu 3B printer dünya ekonomisinde devrim yapacak
Açık kaynak kodlu yazılımlar kullanan RepRap marka 3B Printer ve MakerBot çözümleri, bilim adamlarına 3B damar basmak için gereken teknolojiyi sağladı. Hatta bilim adamları Rep Rap 3B printerı insan dokusu basmak için yeni parçalar dizayn ederek özelleştirdi ve bu parçaları da yine Rep Rap 3B printerla bastı!
Bugün sanayi tipi 3B printerlar çok pahalı ama açık kaynak kodlu Rep Rap 3B printer gibi çözümler, “klinik araştırma atölyeleri” dönemini başlatarak sağlık sektöründe büyük ilaç şirketlerinin tekelini kırabilir ve maliyetleri azaltarak dünyada ücretsiz sağlık hizmetlerinin önünü açabilir. İlaç şirketlerinin, hastalıkları tedavi etmek yerine, insanların ömür boyu kullanmak zorunda kalacağı ilaçlar geliştirmekle yetindiği iddialarını düşündüğümüzde, 3B printerlar ve organ klonlamanın büyük gelecek vaat ettiğini görebiliyoruz.
http://www.reprap.org/wiki/Main_Page
http://www.makerbot.com/
