Programlanmış iPS hücreleri — kullanarak, Japonya’da bulunan RIKEN Center for Developmental Biology’den (RIKEN Gelişim Biyolojisi Merkezi) bilimciler Tokyo Üniversitesi ve başka enstitülerden araştırmacılarla birlikte, karmaşık deri dokusunu üretmeyi başardılar. Laboratuvar ortamında geliştirilen bu deri dokusu kıl kökleri ve yağ bezleri gibi yapıları da bulunduruyor. Gelişimi gerçekleştirdikten sonra eldeki bu üç boyutlu canlı deriyi yaşayan farelere implant eden araştırmacılar, yapılan gözlemlerde yapay dokunun kas lifleri ve sinirler gibi sistemlerle uyumlu bağlantılar kurduğunu tespit etti.
Biyomühendislik ürünü dokular üretmek üzere gerçekleştirilen ve bu konuyu irdeleyen teorik-pratik araştırmalar son yıllarda hem sayıca artmaya hem de önemli ve başarılı sonuçlar üretmeye başladı. Bununla birlikte aşılması gereken sorunlar da mevcut ve çözüm odaklı incelemeler devam ediyor. Araştırmacılar tarafından nakil edilebilir düzlemlerin üzerinde epitel hücrelerden üretilen deri dokuları da, normal doku fonksiyonlarına sahip olmalarını engelleyecek biçimde, yağ-salgılayan bezler ve ter bezlerinden mahrum olarak gelişiyor.
Science Advances dergisinde yayımlanan çalışmada, araştırmacılar farelerin diş eti köklerinden hücreler alarak, bu hücrelere müdahale etti ve böylelikle kök hücre benzeri iPS hücrelerini üretmeyi başardı. Kültür ortamında, birbirine tutunmuş hücre kümesi haline gelen ve ’embryoid body’ şeklinde anılan yapı canlı bir vücutta gelişen embriyoyu kısmi olarak andıran bir oluşum haline geliyor. Araştırmacılar iPS’leri kullanarak belirli sinyal yollarını (Wnt10b) kullanarak ürettikleri bu yapılardan çok sayıda alarak bağışıklık sistemi hasarlı olan farelere naklederek bu canlılarda dokulara doğru farklılaşmalarını sağladı. Bu süreç, gerçek bir embriyonun izlediği biyolojik safhalarla benzer şekilde gerçekleşirken, bu farklılaşmanın ardından dokular bu farelerden alınarak başka farelere nakledildi ve burada dokular gerçek deri dokularına dönüşerek son halini aldı. Burada bahsedilen deri dokusu, asıl deri fonksiyonlarından sorumlu olan orta katmandır ve bu katmanda -yani üst ve alt deri katmanı arasında- yağ salgılama ve kıl folikülü yerleşimi gerçekleşmektedir. Araştırmanın olumlu sonuçlarından birisi olarak, yapay derinin fonksiyonlarını gerçekleştirmesini sağlayan uyumlu bağlantıları kurmayı başardığı kaydedildi.
Yukarıda parantez içinde bahsi geçen Wnt10b molekülü, bir sinyal proteindir ve gelişim biyolojisi çalışmalarında uyarıcı ve doğru gelişimi sağlayıcı unsur olarak sıklıkla kullanılmaktadır. Mevcut çalışmada ise çok sayıda kıl folikülü oluşmasını sağlayarak doğal dokuya daha fazla benzemesini sağlamıştır.
RIKEN Center for Developmental Biology’den Takashi Tsuji; bu yeni doku aktarımı tekniği ile yapay derinin zorunlu bir takım organlardan (kıl folikülü ve salgı bezleri) yoksun olarak gelişmesi sorununun üstesinden gelebildiklerini ve böylelikle kontrol ve regülasyon aşamalarının daha iyi işlev kazandığını açıkladı.
Keşfin en önemli uygulama alanlarından birisi olarak, yaralanmalar ve yanmalar sonucunda deri hasarı bulunan insanlar için kendi dokuları ile uyumlu yapay canlı deriler üretilmesi gösteriliyor.
Araştırma dahilinde oluşturulan ve elde edilen görseller için : http://www.riken.jp/en/pr/press/2016/20160402_1/
Kaynak :
- Bilimfili,
- Ryoji Takagi, Junko Ishimaru, Ayaka Sugawara, Koh-ei Toyoshima, Kentaro Ishida, Miho Ogawa, Kei Sakakibara, Kyosuke Asakawa, Akitoshi Kashiwakura, Masamitsu Oshima, Ryohei Minamide, Akio Sato, Toshihiro Yoshitake, Akira Takeda, Hiroshi Egusa & Takashi Tsuji. Bioengineering a 3D integumentary organ system from iPS cells using an in vivo transplantation model. Science Advances, March 2016 DOI:10.1126/sciadv.1500887
Yaşlanma sırasında dokubilimsel olarak, birçok organda doku atropisi ve fibroz gözlemlenir. Konu ile ilgili henüz incelenmemiş araştırılmamış başlıkların içinde dokuların bileşenleri olan hücrelerin dinamiklari, hücresel kaderleri, yaşlanma sürecinde hücrelerin aldığı hasarlar ve hangi hücre tiplerinin yaşlandıkça veya hasar gördükçe biriktiği gibi alanlar bulunuyor. Organizmal yaşlanma çeşitli teoriler ile açıklanmaktadır; örneğin reaktif oksijen türleri, hücresel yaşlanma, telomer kısalması ve metabolizma değişmesi gibi; ancak bunların içinde hücresel veya dokusal dinamikler yönünden bir bakış açısı yoktur.