Bilim insanları, felce yol açan omurilik yaralanmalarının tedavisi konusunda büyük bir adım attı. Northwestern Üniversitesi'nden araştırmacılar, laboratuvar ortamında insan omuriliğinin minyatür organoidlerini büyüttü. Ardından, bu örnekleri yaralayıp uygulanan bir tedavi ile dokunun onarılmasını ve yeniden büyümesini sağladılar.
Biyomedikal mühendisi Samuel Stupp'ın açıklamalarına göre, araştırmacılar iki farklı hasar modeli geliştirdiler ve insan omurilik organoidlerinde terapilerini test ederek sonuçların hayvan modellerinde daha önce gözlemlediklerine benzediğini gördüler. Terapinin uygulanmasının ardından, glial yara önemli ölçüde azaldı ve neredeyse tespit edilemez hale geldi. Ayrıca, hayvanlardaki akson rejenerasyonuna benzeyen yeni sinir uzantılarının büyümesi de gözlemlendi. Bu durum, geliştirilen terapinin insanlarda çalışma potansiyeli taşıdığının bir göstergesi olarak değerlendiriliyor.
Omurilik yaralanmaları sıklıkla felce neden olur çünkü merkezi sinir sistemindeki hasar görmüş sinir hücreleri zayıf bir şekilde yenilenir. Bunun temel nedenlerinden biri, yeni aksonların büyümesini engelleyen baskılama mekanizmaları ve sinir liflerinin nüfuz etmesi zor olan yara dokusunun oluşmasıdır.
Daha önceki çalışmalarında, Stupp ve ekibi farelerdeki ciddi omurilik yaralanmalarında felci tersine çevirmek için IKVAV-PA adını verdikleri bir materyal geliştirdi. Bu tedavinin anahtarı, sinir hücrelerindeki reseptörlerin hareketleriyle eşleşerek akson büyümesini teşvik edebilen 'dans eden' moleküller olarak adlandırılan süpermoleküler terapötik peptitlerdir.
Stupp'ın daha önceki açıklamalarına göre, hücrelerin ve reseptörlerin sürekli hareket halinde olduğu düşünüldüğünde, daha hızlı hareket eden moleküllerin bu reseptörlerle daha sık karşılaşacağı ve tedavi etkisinin bu şekilde ortaya çıktığı belirtiliyor.
Hayvan modelleri önemli olmakla birlikte, bunlar sadece erken bir adımdır. Bu minyatür canlılar potansiyel bir tedavi yöntemini araştırmak için makul bir laboratuvar ortamı sunsa da, bir sonraki mantıklı adım bunu insan dokusunda test etmektir. Ancak bu, bir şeyler ters gidebileceği için canlı insanlar üzerinde değil, kök hücrelerden yetiştirilen kültür ortamlarındaki dokular üzerinde yapılmaktadır.
Organoidlerin en heyecan verici yönlerinden birinin, yeni terapileri insan dokusunda test etmek için kullanılabilmesi olduğunu belirten Stupp, klinik denemeler dışındaki tek yöntemin bu olduğunu ifade ediyor.
Araştırmacılar, yetişkin bir vericiden alınan indükte edilmiş pluripotent kök hücreleri kullanarak 3 milimetre genişliğinde omurilik organoidleri büyüttüler ve bunları birkaç ay boyunca geliştirdiler. Bu süre zarfında, organoidler, nöronlar, astrositler ve organize doku katmanları da dahil olmak üzere insan omuriliğinin hücresel mimarisinin çoğunu geliştirdi.
Organoidler yeterince olgunlaştıktan sonra, bazıları neşterle kesilirken, diğerlerine trafik kazası gibi travmalara benzer bir sıkıştırma hasarı uygulandı. Her iki türdeki yaralanma da felce neden olabilmektedir.
Her durumda, organoidler derhal sinir hücresi ölümü, merkezi sinir sistemindeki hasar etrafında oluşan glial yara büyümesi ve gerçek omurilik yaralanmalarında görülen iltihaplanmaya benzer bir yanıt geliştirdi.
Stupp, normal dokunun parçası olan astrositler ile glial yaranın içinde yer alan, büyük ve çok yoğun astrositler arasında ayrım yapabildiklerini belirtti. Ayrıca, yaralanma ve hastalığa yanıt veren sinir sistemi molekülleri olan kondroitin sülfat proteoglikanların üretimini de tespit ettiklerini ekledi.
Ardından, IKVAV-PA sıvısı bazı yaralanmalara uygulandı, diğerleri ise dans eden molekülleri içermeyen bir kontrol grubu ile tedavi edildi. Tedavi gören yaralanmalarda sıvı hemen bir iskele oluşturarak jel haline geldi ve aktif moleküller sinir hücrelerinin yeniden büyümesini kimyasal ve fiziksel olarak teşvik etti.
Fark önemliydi. Tedavi edilen organoidler, kontrol grubuna kıyasla önemli ölçüde daha az iltihaplanma ve yara izi gösterdi ve önemli ölçüde daha fazla sinir hücresi yenilenmesi sağladı.
Bu tedavinin insanlar üzerinde test edilmeye hazır hale gelmesinin muhtemelen yıllar süreceği düşünülse de, hem fare hem de insan doku modellerinde elde edilen tutarlı sonuçlar, gelecekteki terapötiklerin geliştirilmesi için oldukça umut verici görünüyor.
Bu araştırma, Nature Biomedical Engineering dergisinde yayımlandı.
