Doku mühendisliği bilimi – veya tıpta kullanılmak üzere insan hücrelerinin yetiştirilmesi – henüz emekleme aşamasındadır ve günümüzde deneysel tedavilerde kullanılabilecek yalnızca laboratuvarda yetiştirilen en basit hücrelerle. Ancak araştırmacılar, yeni bir doku mühendisliği yönteminin bu çalışmanın kalitesini potansiyel olarak artırabileceğini söylüyor: hücreleri hareket eden bir robot iskeleti üzerinde büyütmek.
Tipik olarak, bu tür rejeneratif tıpta kullanılan hücreler statik ortamlarda büyütülür. Düşünün: petri kapları ve minyatür 3D yapı iskeleleri. Geçmişte yapılan birkaç deney, hücrelerin menteşeler gibi hareketli yapılar üzerinde büyüyebileceğini göstermiştir, ancak bunlar dokuyu yalnızca tek bir yönde germiş veya bükmüştür. Ancak Oxford Üniversitesi’nden ve robotik firması Devanthro’dan araştırmacılar, tendonlar veya kaslar gibi hareket etmek ve esnemek üzere tasarlanmış bir maddeyi büyütmek istiyorsanız, doğal büyüme ortamlarını mümkün olduğunca doğru bir şekilde yeniden yaratmanın daha iyi olacağını düşündüler. Böylece hareketli bir insan vücuduna yaklaşmaya karar verdiler.
Gerçek bir insanda büyüyen hücreler elbette her türlü zorluğu yaratır, bu nedenle disiplinler arası ekip, bir robot kullanarak insan kas-iskelet sistemini mümkün olan en iyi şekilde tahmin etmeye karar verdi. Tarif edildiği gibi yayınlanan bir makalede İletişim Mühendisliği, Devanthro’daki mühendisler tarafından tasarlanan açık kaynaklı bir robot iskeletini uyarladılar ve gerektiğinde bükülüp bükülmeleri için iskelete yerleştirilebilen hücreler için özel bir büyüme ortamı yarattılar. (Bu tür büyüyen ortamlar biyoreaktörler olarak bilinir.)
Bu doku tarımı için seçtikleri yer, robotun omuz eklemiydi ve bu eklemin kendi hareketlerimize daha doğru bir şekilde yaklaşması için yükseltilmesi gerekiyordu. Daha sonra, robotun omzuna yerleştirilebilecek, tüm yapı balon benzeri bir dış zar içine alınmış bir saç teli gibi iki sabitleme noktası arasına gerilmiş biyolojik olarak parçalanabilen filament dizilerinden oluşan bir biyoreaktör yarattılar.
Saç benzeri lifler daha sonra insan hücreleriyle tohumlandı ve hazne, büyümeyi teşvik etmek için tasarlanmış, besin açısından zengin bir sıvıyla doldu. Hücreler, günlük bir egzersiz rutininin tadını çıkardıkları iki haftalık bir süre boyunca büyütüldü. Her gün 30 dakika boyunca, biyoreaktör omzuna yerleştirildi ve daha iyi bir terim olmaması için (çok bilimsel bir şekilde olsa da) sallandı.
Yine de büyük uyarı: Ekip, egzersiz yapan hücrelerde statik bir ortamda yetiştirilenlerden farklı değişiklikler gözlemlese de, bu değişikliklerin iyi olup olmadığından henüz emin değiller.
Projenin baş araştırmacısı, Oxford Üniversitesi Botnar Kas-İskelet Bilimleri Enstitüsü’nden Pierre-Alexis Mouthuy, şunları söyledi: Sınır kendisinin ve meslektaşlarının bu şekilde büyütülen hücrelerde gözlemlediği – belirli genlerin aktivitesinin ve büyümesinin ölçülmesine dayanan – farklılıkların, gelecekteki tıbbi uygulamalar açısından en iyi ihtimalle belirsiz olduğunu.
“Yükleme rejiminden farklılıklar alıyoruz [the movement of the bioreactor in the robot shoulder joint] ama bu farklılıklar daha iyi hücreler anlamına mı geliyor? Henüz bilmiyoruz” diyor Mouthuy. “Bu sistemin diğerlerinden daha iyi olduğunu söylemiyoruz. Veya diğerlerinden daha iyi olan belirli bir hareket var. Biz sadece fizibilite gösteriyoruz.”
Yani: ekip, bir robot iskeletinde hücre büyümesinin kesinlikle mümkün olduğunu gösterdi. Şimdi, sadece zaman ayırmaya değer olup olmadığını öğrenmeleri gerekiyor. Yine de makalede, araştırmacılar bu çalışma hattının potansiyeli hakkında bazı iyimser spekülasyonlardan keyif aldılar. Gelecekte, hastaların ayrıntılı taramalarının vücutlarının ortak mükemmel kopyalarını oluşturmak için kullanılabileceğini ve insan simülakrında ameliyatlar için tendon gibi dokuların büyütülmesine izin verebileceğini düşünüyorlar.
Şimdilik, yine de, çizim tahtasına veya daha doğrusu robot iskeletine geri döndü. Mouthuy’un dediği gibi, “Gerçekte neler olduğunu anlamak için çok daha fazla çalışmamız gerekiyor.”