Hücre Kültürü, Doku Kültürü, Yapay Organ ve Yapay Doku İle Hücre Teknolojileri Arasında İlişki

HÜCRE KÜLTÜRÜ
Hücre kültürü, hücrelerin kontrollü şartlar altında yetiştirilmesi sürecidir. Pratikte hücre kültürü terimi, çok hücreli ökaryotlardan özellikle hayvan hücrelerinden kaynaklanan hücrelerin kültürlenmesi için kullanılmaktadır. Hücre kültürleriyle yapılan çalışmalar günümüzde popüler araştırma konularında önemli bir kısmı oluşturmaktadır. Örneğin, kanser gibi çeşitli patolojik durumlarda belli bir maddenin etkilerini ya da bir hücre veya dokuda üretilen belli bir maddenin işlevlerini belirlemek amacıyla hücre kültürleri yapılabilmektedir. Hücre kültüründe belirli bir hücre hattından çoğaltılan hücrelerde çeşitli çalışmalar yapılarak canlı ortamında yapılamayan denemeler yapılabilir ve burdan yola çıkılarak sonuçlara ulaşılabilir .

Tarihçe

Hücre kültürü çalışmalarının gelişimi ve yöntemleri, organ ve doku kültürü çalışmalarıyla yakından ilişkilidir ve onlarla benzer nitelikler taşımaktadır. Doku ve hücre kültürü çalışmaları yüz yılı aşkın bir süredir yapılmaktadır.

Hayvansal hücre kültürü teknikleri 1900'lerin ortalarında laboratuvarda rutin olarak uygulanmaya başlanmış  fakat asıl doku kaynaklarından ayrılan sürdürülebilir yaşayan hücre hatları kavramı 19. yüzyılda ortaya konmuştur.

19. yüzyılda İngiliz fizyolog Sydney Ringer sodyum, potasyum, kalsiyum ve magnezyumlu klorürler içeren tuz çözeltilerinin, vücut dışında yaşayan bir hayvan kalbinin atışını sürdürebilmesi için uygun olduğunu deneysel olarak göstermiştir.

1885'de Wilhelm Roux bir tavuk embriyosu nöral plağının bir kısmını ayırmış ve ılık bir tuzlu su çözeltisinde dokuyu birkaç gün yaşatarak doku kültürünün temellerini de atmıştır.

Ross Granville Harrison, 1907 ve 1910 yıllarında yaptığı deneyleri doku kültürünün metodolojisini de belirleyerek yayımlamıştır.

1913’te Carrel aseptik (steril) koşullar altında düzenli olarak beslenmeleriyle hücrelerin kültür ortamında uzun süre hayatta kalıp çoğalabildiklerini göstermiştir. Earle ve arkadaşları ise, 1948’de L hücre hattından saflaştırdıkları hücrelerin kültüre alındıklarında koloniler oluşturduklarını göstemişlerdir. Hücre kültürü teknikleri 1940 ve 50'lerde viroloji araştırmalarıda desteklemek amacıyla önemli ölçüde geliştirilmiştir.

1952’de de Gey ve arkadaşları günümüzde oldukça bilinen HeLa hücre hattını, bir insan servikal karsinomasından türeyen hücrelerin sürekli serisi şeklinde gözlemlemişlerdir.

1986’da Martin ve Evans ile arkadaşları, fareden pluripotent embryonik kök hücrelerini saflaştırarak kültürünü yapmışlardır. 1998’de Thomson ve Gearhart ile yardımcıları ise, insan embryonik kök hücrelerini izole etmeyi başarmışlardır.

Hücre kültüründe virüslerin gelişmesi saflaştırılmış virüs aşılarının hazırlanıp üretilmesine olanak sağlamıştır. Örneğin, Polio aşısı hücre kültürü teknikleri kullanılarak yapılan ilk ürünlerden biridir. Bu aşı, maymun böbreği hücre kültüründe virüsü yetiştirmek için bir yöntem bulan ve bundan dolayı Nobel Ödülü alan John Franklin Enders, Thomas Huckle Weller ve Frederick Chapman Robbins'in araştırmalarıyla mümkün kılınmıştır.

DOKU KÜLTÜRÜ

Doku kültürü, dokuların ve hücrelerin canlının dışında  sıvı, yarı-katı veya katı besiyeri kullanılarak yetiştirilmesi.

Doku kültürü hücre kültürüyle aynı anlama gelecek şekilde kullanılabildiği gibi, canlıdan alınan doku parçasının in vitro olarak yetiştirilmesi anlamına da gelmektedir.

Canlı vücudundan bağımsız olarak, belirlenen şartlar altında tutulabilen hücrelere istenen uygulamalar yapılmakta ve sonuçları daha objektif olarak izlenebilmektedir. Bu açıdan günümüzde doku kültürü hücre biyolojisi araştırmalarında çok önemli bir yere sahiptir.

YAPAY ORGAN

Yapay organ işlevini yitirmiş veya yitirmekte olan ve genellikle hayati önem taşıyan organların yerine bu organların işlevlerinin bir kısmını ya da tamamını geri kazandırmak amacıyla tasarlanan mekanik malzemelerden veya doku mühendisliği yoluyla üretilen organdır. Hayati organlardan herhangi birinin yetmezliği bu organının işlevlerinin restore edilmediği durumlarda hastanın ölümüne yol açar. Organ nakli ya başka bir insandan ya da insan yapımı yapay organla sağlanır. Hayati organlar oldukça karmaşık yapıya sahiptirler ve işlevlerinin yapay malzemeler tarafından taklit edilmesi zordur. Bu yüzden bütün yapay organlar işlevsellik bakımından çeşitli ödünler verilerek tasarlanırlar. Diğer organların da (hayati olmayan), duyu organları vs., onarımı ya da yapay organ vasıtasıyla nakli yapılmaktadır. Son 30 yıldır yapay organlar insan vücudunun yaklaşık 40 farklı kısmına rutin olarak nakil edilmektedir.

Yapay organ nakli yapılan veya yakın zamanda yapılabilir olması umulan hayati organlar böbrek, kalp, ak ve kara çiğerler, ve pankreas'tır. Bu yapay organlar genel olarak doğal organların işlevlerinin bir kısmını karşılayabilmektedirler. Fakat kök hücre araştırmaları ve doku mühendisliğindeki gelişmeler ile birlikte malzeme bilimindeki gelişmeler yapay organların geleceği hakkında umut vermektedir.

YAPAY DOKU İLE İLGİLİ ÇALIŞMALAR

Rusya’nın Sibirya bölgesinden bilim adamları, biyoteknolojik bir atılım gerçekleştirdiler. Zedelenen organları değiştirebilecek yapay doku yetiştirdiler. Bu buluş, yanıklardan kalp krizine kadar birçok yaralanma ve hastalıkların tedavisi için yardımcı olacak. Biyoloji uzmanları, deneyde kök hücrelerinden faydalandılar.

Novosibirsk kentinde bulunan Kimyasal Biyoloji ve Temel Tıp Enstitüsü, birkaç yıl kök hücrelerle çalıştı. Eklemelerin hasarlı dokularının yerine geçebilecek ilaç yaratmak gerekiyordu. Sonuçta Sibiryalı bilim adamları, aortun yerine geçebilecek biyosentetik implantlar yetiştirebildi. Bu gerçek bir başarı oldu.

Sintetik implantlar, kardiyoloji de dâhil çağdaş tıpta uzun zamandır kullanılıyor. Canlı hücreden türetilen biyo-yapay organlar ve dokular ise yeni bir buluş. Bu yeniliğin büyük geleceği var.

Aslında, sentetik implantlar ve organ nakli sonrası sıklıkla komplikasyonlar gelişebilmekteydi. İnsan organizması, yabancı dokuları reddedebilirdi. Biyo-yapay malzeme ise organizma tarafından daha kolay algılanıyor, üstelik hastanın öz hücrelerinden türetildiyse. Bu söz konusu nakliyatın komplikasyonları minimum düzeye indireceği anlamına geliyor. Organizma öz implanta daha çabuk alışıyor.

Bundan birkaç ay önce, Novosibirskli bilim adamları, biyo-yapay implantı laboratuar faresine nakletti. O günden bu yana organizmasında herhangi sapma kaydedilmedi.

Bilim adamları, böyle bir iplantın birkaç yıl sonra geniş şekilde kullanacağını tahmin ediyor. Biyo-yapay organlar bankasının kurulması mümkün olacak. Perspektifte ise insan bedenindeki zedelenen organlar, öz hücrelerden üretilen yeni organlarla değiştirilebilecek. Bu, birçok gerontoloji problemini de çözecek. Ve en önemlisi, donör organların sıkıntısı gibi önemli bir sorun, güncelliğini kaybedecek.