ODTÜ’den kemik kırıklarında kök hücre devrimi

ODTÜ Kimya Bölümü Öğretim Üyesi ve ODTÜ Biyomalzeme ve Doku Mühendisliği Merkezi (BIOMATEN) Danışma Kurulu Üyesi Prof. Dr. Nesrin Hasırcı, merkez olarak biyomalzeme ve doku mühendisliği alanında yürüttükleri, hastaya özel implant üretimi konusundaki araştırmaları hakkında bilgi verdi. ODTÜ’nün ve Kalkınma Bakanlığının desteğiyle 2010’dan itibaren üç boyutlu baskı ‘eklemeli üretim’ yöntemiyle hastaya özgü implant yapımına yönelik alt yapılarını geliştirdiklerini dile getiren Prof. Dr. Hasırcı, bunu yeni desteklerle sürdürdüklerini belirtti.

Hasırcı, bu tür özel tasarımların, karmaşık şekilli doku kayıplarının tedavisinde, hasarlı bölge için gerçek şekil ve boyutlara göre implant üretilmesine olanak sağlaması nedeniyle medikal sektörde büyük ilgi gördüğünü belirtti. Özellikle kemiğin iyileşmesinin zor olduğunun ve uzun sürdüğünün altını çizen Hasırcı, bu nedenle vücutla uyumlu, yan etki göstermeyecek ve kemik dokusunun da yenilenmesini sağlayabilecek ortopedik implanta ihtiyaç duyulduğunu anlattı.

Prof. Dr. Nesrin Hasırcı, genellikle metalden yapılan kemik plakalarının vücut içinde paslanabildiğini, bu nedenle irritasyon ve inflamasyona ve ayrıca implantın gevşemesine yol açabildiğini söyledi. Isıyı hızla iletmeleri nedeniyle metal implantların, iyileşme tamamlandıktan çok sonra bile hastaya rahatsızlık verebileceğine dikkati çeken Hasırcı, ayrıca vücutta kalıcı olan metal implantların, çocuk hastaların gelişmelerine ayak uyduramadıkları için belli aralıklarla değiştirilmeleri gerektiğini vurguladı

Dedektörlü kapıların bulunduğu yerlerde, metal implantın çıkardığı uyarı sesinin hastaya büyük rahatsızlık verdiğini vurgulayan Hasırcı, hastaların bu durumda güvenlik görevlilerine açıklama yapmak zorunda kaldığına işaret etti.

İLK DENEY TAVŞANLARDA YAPILDI
Hasırcı, TÜBİTAK tarafından 1003 Projesi kapsamında desteklenen çalışmada, araştırma grupları olarak kendilerinin geliştirdiği biyobozunur kompozit malzemeler ile hastaya özgü kemik desteklerini doku mühendisliği yöntemiyle yaptıklarını ve kemik dokusu oluşturduklarını bildirdi.

Kemik dokusunu canlılarda uygulama deneylerine geçtiklerini de açıklayan Hasırcı, “Bu bilimsel bir çalışma olduğu için doğal olarak ilk uygulamalarımızı AB kuralları gereği preklinik araştırma olarak denek hayvanlarında, tavşanlar üzerinde yaptık” diye konuştu.

Öncelikle, polimerik malzemeden kemikle uyum sağlayacak ve kemikle kaynaşmayı hızlandıracak şekilde kimyasal işlemlerden geçirerek özgün bir implant geliştirdiklerini kaydeden Hasırcı, şöyle devam etti:
“Çalışmamızın önemi hastaya özel bir kemik implantı geliştirmemiz. Örneğin kafatası gibi yuvarlaklığı olan hasarlarda veya çok büyük kemik kayıplarında kullanılmak üzere, özel şekilli kemik implantlarını biyobozunur malzemelerden üç boyutlu basımla ürettik. Burada metal hiçbir malzeme kullanmadık. Bu nedenle hiçbir dedektörde uyarı sesi vermeyen, hastanın dokularına ısı iletmeyen ve vücutla tam uyumlu bir malzeme geliştirmiş olduk. Bu implantlar, seçtiğimiz ve geliştirdiğimiz malzemeler sayesinde vücutta zamanla emiliyor ve vücuttan atılarak geride hiçbir iz bırakmıyor. Yeni doku o bölgede oluşurken, geliştirdiğimiz polimerik malzeme kendi kendine eriyor ve yok oluyor. Dolayısıyla vücutta 3-5 yıl sonra yabancı hiçbir cisim ya da madde kalmıyor.”

Amaçlarının, geliştirdikleri biyobozunur kompozit malzemenin hastalara transfer edilmesi olduğunu dile getiren Hasırcı, böylece kemiklerin etraftaki dokularla birlikte kaynayıp yeni kemik oluşumunu hızlandırmayı hedeflediklerini söyledi.

IMPLANTLARA KÖK HÜCRE EKLENDİ
Geliştirdikleri implantları tavşanların bacak kemiklerine uyguladıklarını belirten Prof. Dr. Hasırcı, “İmplante edilmeden önce de tavşan kök hücrelerini, geliştirdiğimiz üç boyutlu implantlara ekledik. Kök hücre eklenmiş örnekler ile eklenmemiş kontrol grupları arasında kıyaslama yaptık. Gözlemlerimiz şöyle oldu; geliştirdiğimiz malzemeler, 4 hafta içinde kemik gelişimini çok artırıyor, 8 hafta içinde yeni kemik oluşumu neredeyse tamamlanıyor yani implantla kemik birbirine kaynıyor. Kemik ile implant birleşince de mekanik gücü neredeyse sağlam kemik kadar iyi hale geliyor.” ifadelerini kullandı. Prof. Dr. Hasırcı, geliştirdikleri malzemenin vücutla uyumlu olduğunun, hiçbir alerjik ve toksik etkisi bulunmadığının testlerle de gösterildiğini bildirdi.

İYİLEŞME DÖRDÜNCÜ HAFTADA BAŞLADI
Nesrin Hasırcı, çalışmalarının BIOMATEN’in, ODTÜ Kimya, Biyolojik Bilimler ve Biyoteknoloji bölümlerinin yanında, Yeditepe Üniversitesi, Haliç Üniversitesi ve Acıbadem üniversitelerinden öğretim üyelerinin katkılarıyla interdisipliner olarak yürütüldüğünü söyledi.

Normalde bir kemik kırığı en az 6 ayda eski halini alabilirken, kök hücre ve üç boyutlu basım yöntemiyle çok daha kısa sürede iyileşme sağlandığını anlatan Hasırcı, “Yani 8 haftada çok iyi iyileşme ve implantla kemiğin çok iyi kaynaşmasını gördük. Tavşanın kendi kök hücresinin yaptığı katkı, aynı zamanda implantın kemikle çok uyumlu olması nedeniyle bu sonuca ulaştık. Biz şu anda tavşan kemiğinin iliğinden elde ettiğimiz kök hücreleri üç boyutlu basım tekniği ile hazırladığımız implantların içine yerleştirdik ve yine tavşanlara uyguladık. Böylece çok hızlı bir iyileşme sağladık” dedi. Ekip olarak çalışma sonuçlarından çok umutlu olduklarını dile getiren Prof. Hasırcı, yeni nesil implantların insanlara uygulanmasının ancak Sağlık Bakanlığının onayıyla olacağını hatırlattı. Hasırcı, çalışmalarının İngiltere’deki Royal Society Chemistry’nin Biomaterials Science dergisinde bu yıl yayınlandığını da sözlerine ekledi.