APA 7: TWs Editor & ChatGPT. (2023, October 7). Researchers Advance Brain Injury Treatment with Innovative 3D Printing Technique. PerEXP Teamworks. [Article Link]
Oxford Üniversitesi’nden araştırmacılar tarafından geliştirilen öncü bir yöntem, beyin yaralanmalarıyla başa çıkan bireyler için kişiselleştirilmiş çözümler sunma vaadinde bulunuyor. Çığır açan bir başarıda araştırmacılar, beyin korteksinin karmaşık yapısını çoğaltmak için sinir hücrelerini 3D (3 boyutlu) yazdırmanın mümkün olduğunu gösterdiler. Bu bulgular Nature Communications dergisinde resmi olarak yayınlandı ve bu alanda önemli bir dönüm noktası oldu.
Travma, felç veya beyin tümörlerini tedavi etmek için yapılan cerrahi prosedürlerden kaynaklanan beyin yaralanmaları, genellikle insan beyninin dış tabakası olan beyin korteksine önemli zararlar verir. Bu hasar genellikle bilişsel işlev, hareketlilik ve iletişimde zorluklara yol açar. Örneğin, her yıl dünya çapında yaklaşık 70 milyon kişi travmatik beyin hasarı (TBI) yaşamakta ve bu vakaların 5 milyonu ciddi veya ölümcül olarak sınıflandırılmaktadır. Şu anda ciddi beyin yaralanmaları için etkili tedaviler mevcut değildir ve bu da etkilenen bireylerin yaşam kalitesi üzerinde derin etkilere neden olmaktadır.
Beyin yaralanmalarının tedavisinin geleceği, doku onarımına odaklanan rejeneratif tedavilerde, özellikle de hastaların kendi kök hücrelerinin kullanımını içeren yaklaşımlarda olabilir. Bununla birlikte yakın zamana kadar çok önemli bir zorluk çözülmeden kalmıştır: Nakledilen kök hücrelerin beynin karmaşık yapısını doğru bir şekilde kopyalamasını garanti edecek bir yöntemin olmaması.
Son araştırmalarında Oxford Üniversitesi’nden bilim adamları, insan nöral kök hücrelerini kullanarak iki katmanlı bir beyin dokusu oluşturmak için 3D baskı teknikleri kullandılar. Fare beyin dokusunun bölümlerine girdikten sonra bu hücreler hem yapısal hem de işlevsel olarak mevcut konakçı doku ile sorunsuz bir şekilde bütünleşerek etkileyici sonuçlar verdi.
Bu ilerleme, doğal beyin dokularının tam yapısına ve işlevine sahip malzemelerin üretilmesine yönelik önemli bir adıma işaret ediyor. Çalışma, insan korteksinin işleyişini keşfetmek için eşsiz bir fırsat sağlayacak ve uzun vadede beyin hasarına maruz kalan bireylere umut sunacak.
Yongcheng Jin
Baş yazar
Oxford Üniversitesi Kimya Bölümü
Kortikal yapı, insan vücudunda bulunan çeşitli hücre türlerini üretme kapasitesine sahip, insan kaynaklı pluripotent kök hücrelerden (hiPSC’ler) tasarlandı. HiPSC’leri doku rejenerasyonu için kullanmanın önemli bir faydası, bunların hastanın kendi hücrelerinden kolaylıkla elde edilebilmesi ve böylece bir bağışıklık tepkisini tetikleme riskinin ortadan kaldırılmasıdır.
İnsan kaynaklı pluripotent kök hücreler (hiPSC’ler), her biri serebral korteksin farklı katmanlarına yönelik olan nöral progenitör hücrelere farklılaşmaya uğradı. Bu dönüşüm büyüme faktörlerinin ve kimyasal uyaranların hassas kombinasyonları yoluyla sağlandı. Daha sonra bu özel hücreler bir çözelti içinde süspanse edilerek iki benzersiz ‘Biyomürekkep’ üretildi ve bunlar daha sonra çift katmanlı bir yapı oluşturmak için titizlikle 3D olarak basıldı. Dikkat çekici bir şekilde bu yazdırılan dokular katmanlı hücresel organizasyonlarını kültürde uzun bir süre korudu; bu, katmana özgü biyobelirteçlerin sürekli ifadesinin devam etmesiyle doğrulanan bir olgudur.
Fare beyni dilimlerine implantasyon üzerine basılan dokular sağlam bir entegrasyon sergiledi. Bu, sinirsel süreçlerin genişlemesi ve nöronların implant ile konakçı doku arasındaki sınır boyunca göç etmesiyle kanıtlanmıştır. Ayrıca implante edilen hücreler, konakçı hücrelerinkine karşılık gelen sinyalleme aktivitesi sergiledi. Bu etkileşim insan ve fare hücreleri arasındaki etkili iletişimi gösterdi ve hem yapısal hem de işlevsel entegrasyonu vurguladı.
Araştırmacılar artık insan beyninin mimari karmaşıklığını yakından taklit eden karmaşık, çok katmanlı serebral korteks dokuları geliştirmek için damlacık baskı yöntemini geliştirmeye kararlılar. Beyin yaralanmalarını tedavi etme potansiyellerinin ötesinde bu tasarlanmış dokular ilaç değerlendirme, beyin gelişimi araştırmaları ve bilişin temellerine ilişkin anlayışımızı geliştirme alanındaki uygulamalar için umut vaat ediyor.
Bu son atılım, ekibin sentetik dokuların oluşturulması ve hücrelerin yetiştirilmesi için 3 boyutlu baskı tekniklerine öncülük etme ve patent alma konusunda on yıldan fazla süren etkileyici mirasını genişletiyor.
Damlacık baskı tekniğimiz, canlı 3 boyutlu dokuları istenen mimarilerle tasarlamak için bir araç sağlar ve bu da bizi beyin hasarı için kişiselleştirilmiş implantasyon tedavilerinin yaratılmasına daha da yaklaştırır.
Linna Zhou
Kıdemli yazar
Oxford Üniversitesi Kimya Bölümü
Canlı beyin dilimlerinin kullanımı, beyin onarımında 3D baskının faydasını sorgulamak için güçlü bir platform yaratıyor. Bu, 3D baskılı kortikal kolon gelişiminin laboratuvar ortamında incelenmesi ile bunların hayvan yaralanma modellerinde beyinlere entegrasyonu arasında doğal bir köprüdür.
Francis Szele
Kıdemli yazar
Oxford Üniversitesi Fizyoloji, Anatomi ve Genetik Bölümü
İnsan beyninin gelişimi karmaşık bir koreografiye sahip, hassas ve ayrıntılı bir süreçtir. Hücresel ilerlemenin tamamını laboratuvarda yeniden yaratabileceğimizi düşünmek saflık olur. Bununla birlikte 3D baskı projemiz, insan iPSC’lerinin serebral korteksin temel işlevsel birimlerini oluşturma konusundaki geleceklerini ve düzenlemelerini kontrol etmede önemli ilerleme olduğunu göstermektedir.
Zoltán Molnár
Senior author
Department of Physiology, Anatomy and Genetics, University of Oxford
Bu fütürist çaba yalnızca Oxford’un Martin Okulu tarafından teşvik edilen hem Oxford’un Kimya Bölümü’nü hem de Fizyoloji, Anatomi ve Genetik Bölümü’nü içeren son derece multidisipliner etkileşimlerle başarılabilirdi.
Hagan Bayley
Senior author
Department of Chemistry, University of Oxford
Kaynaklar
- NEWSPAPER Oxford News & Events. (2023, October 4). Oxford researchers develop 3D printing method that shows promise for. Oxford News & Events. [Oxford News & Events]
- JOURNAL Jin, Y., Mikhailova, E., Lei, M., Cowley, S. A., Sun, T., Yang, X., Zhang, Y., Liu, K., Da Silva, D. C., Soares, L. C., Bandiera, S., Szele, F. G., Molnár, Z., Zhou, L., & Bayley, H. (2023). Integration of 3D-printed cerebral cortical tissue into an ex vivo lesioned brain slice. Nature Communications, 14(1). [Nature Communications]
