Gerçek, canlı ve üç boyutlu beyin dokusunu incelemek beraberinde bazı bariz zorluklar getiriyor. Ancak bilim insanları, deneyler için laboratuvarda gerçekçi beyin dokusu modelleri yetiştirmeye her zamankinden daha yakın.
Kaliforniya Üniversitesi, Riverside (UCR) bünyesindeki bir araştırma ekibi, donör nöral kök hücrelerinin tutunup tam nöronlara dönüşebileceği, yaklaşık 2 milimetre genişliğinde minik bir yapı iskelesi geliştirdi.
BIPORES olarak adlandırılan bu yapı iskelesi, Bijel-Integrated PORous Engineered System kısaltması olup, büyük oranda yaygın bir polimer olan polietilen glikol (PEG) malzemesinden yapılmıştır. Araştırmacılar, bilimin güvenilirliğini etkileyebilecek hayvan kaynaklı kaplamalara gerek kalmadan, PEG'i beyin hücreleri için 'yapışkan' hale getirecek şekilde modifiye etti.
Araştırmacılar, PEG'in şeklini değiştirerek ve silika nanopartikülleri ekleyerek, hücrelerin tutunabileceği mikroskobik sünger benzeri gözeneklerden oluşan bir matris meydana getirdi. Yapının aynı zamanda eğimli ve stabilize edilmiş olması, doğal hücre büyümesi ve genişlemesini teşvik ediyor.
UCR'den biyomühendis Iman Noshadi, "Malzeme, hücrelerin beyin benzeri kümeler halinde büyüyüp organize olmaları ve birbirleriyle iletişim kurmaları için ihtiyaç duydukları her şeyi almalarını sağlıyor," dedi. "Yapı biyolojiyi daha yakından taklit ettiği için, hücrelerin davranışları üzerinde çok daha ince bir kontrolle doku modelleri tasarlamaya başlayabiliriz."
Bu yeni yapı iskelesi, laboratuvarda beyin dokusu yetiştirmeye yönelik mevcut yöntemlerdeki birçok sorunu çözüyor. Araştırmacılar, bu yöntemin daha insansı, daha kararlı ve bu sayede hayvan kökenli herhangi bir kimyasal veya malzeme kullanmadan mevcut yaklaşımlardan daha olgun dokular üretebileceğini belirtiyor.
UCR'den biyomühendis Prince David Okoro, "Mühendislik ürünü yapı iskelesi kararlı olduğu için, uzun vadeli çalışmalara olanak tanıyor," diye ekledi. "Olgun beyin hücreleri, ilgili hastalıkları veya travmaları araştırırken gerçek doku fonksiyonunu daha iyi yansıttığı için bu özellikle önemlidir."
Daha da önemlisi, yapı iskelesi üzerinde büyüyen nöral kök hücreler insan kanı veya deri hücrelerinden adapte edilebildiği için, araştırmacılar potansiyel olarak belirli hastalar için kişiselleştirilmiş 'test nöronları' oluşturabilecek.
Çalışma yazarlarına göre, felç gibi beyin hasarlarını ve nörodejeneratif hastalıkları araştırma konusunda bu kişiselleştirme, yeni keşifler yapmak için kritik öneme sahip olabilir.
Laboratuvarda gerçek beyin dokusuna çok yakın modelleri test edebilmek, hayvan beyin testlerine olan bağımlılığı azaltacaktır. Bu hem etik açıdan daha iyi bir yaklaşım olmakla kalmaz, aynı zamanda elde edilen bulguların sadece kullanılan hayvanlar için değil, insanlar için de geçerli olma olasılığını artırır.
Bu yöntemin tam olarak çalışması için ölçeklendirme gibi hala aşılması gereken pek çok zorluk bulunuyor, ancak bu, umut verici bir gelişme. Araştırmacılar, bu yaklaşımlarının karaciğer gibi vücudun diğer organları için de geçerli olabileceği konusunda da iyimser.
Noshadi, "Birbirine bağlı bir sistem, farklı dokuların aynı tedaviye nasıl tepki verdiğini ve bir organdaki bir sorunun diğerini nasıl etkileyebileceğini görmemizi sağlayacaktır," dedi. "İnsan biyolojisini ve hastalıklarını daha entegre bir şekilde anlama yolunda atılmış bir adımdır."
Araştırma, Advanced Functional Materials dergisinde yayımlanmıştır.
