Bilim insanları, körlüğe yol açan hastalıkların altında yatan mekanizmaları daha iyi anlayabilmek için hasta kök hücreleri ve 3 boyutlu biyoyazdırma teknolojisini birleştirerek göz dokusu üretti. Ulusal Göz Enstitüsü’nden (NEI) araştırmacılar, retinanın ışığı algılayan fotoreseptör hücrelerini destekleyen ve dış kan-retina bariyerini oluşturan hücreleri başarılı bir şekilde yazdırdı. Bu yenilikçi yöntem, yaşa bağlı makula dejenerasyonu (AMD) gibi dejeneratif retina hastalıklarını araştırmak için sınırsız doku üretme potansiyeli sunuyor.
NEI Oküler ve Kök Hücre Translasyonel Araştırma Bölümü Başkanı Dr. Kapil Bharti, “AMD’nin dış kan-retina bariyerinde başladığını biliyoruz ancak hastalığın ilerleyiş mekanizmaları, insan fizyolojisine uygun modellerin yetersizliği nedeniyle tam olarak çözülememiştir.” ifadelerini kullandı.
Dış kan-retina bariyeri, retina pigment epitelinden (RPE) oluşur ve bu yapı Bruch zarı ile kılcal damar açısından zengin koryokapillaris tabakası arasında yer alır. Bruch zarı, RPE ile koryokapillaris arasında besin ve atık alışverişini düzenler. Yaşa bağlı makula dejenerasyonunda (AMD) Bruch zarının üzerinde drusen adı verilen yağ ve protein birikintileri oluşarak bu işlevi aksatır. Bu durum zamanla RPE’nin bozulmasına ve fotoreseptör hücrelerinin hasar görerek görme kaybına yol açmasına neden olur.
Dr. Bharti ve ekibi, üç farklı olgunlaşmamış koroidal hücre türünü: kılcal damarların ana yapı taşlarını oluşturan perisitler ve endotel hücreleri ile dokulara destek sağlayan fibroblastlar ile bir hidrojelde birleştirdi. Araştırmacılar bu hücre karışımını biyolojik olarak parçalanabilen bir iskele üzerine 3 boyutlu olarak yazdırdı. Kısa bir süre içinde hücreler yoğun bir kılcal damar ağı oluşturmaya başladı.
Dokuzuncu gün itibarıyla, iskeletin diğer yüzeyine retina pigment epitel (RPE) hücreleri eklendi. Basılan doku, 42. gün sonunda tam olgunluğa ulaştı. Yapılan doku analizleri ve genetik ile işlevsel testler, üretilen dokunun doğal dış kan-retina bariyerine hem yapısal hem de işlevsel açıdan oldukça benzediğini ortaya koydu.
Stres koşullarında test edilen doku, RPE altında drusen birikimleri ve doku bozulmaları göstererek ilerlemiş kuru tip yaşa bağlı makula dejenerasyonunun (AMD) erken belirtilerini sergiledi. Ayrıca düşük oksijen seviyeleri, alt RPE bölgesine doğru aşırı çoğalan koroidal damarların artışıyla ıslak tip AMD’yi andıran bir tablo oluşturdu. AMD tedavisinde kullanılan anti-VEGF ilaçları, bu damarların aşırı büyümesini ve göçünü engelleyerek dokunun normal yapısını yeniden kazandırdı.
Bharti, “Hücreleri yazdırarak, dış kan-retina bariyerinin normal anatomisini oluşturan hücresel ipuçlarının değişimini daha kolay hale getiriyoruz.” diyerek, “Örneğin, RPE hücrelerinin varlığı, Bruch zarının oluşumunda rol oynayan fibroblastlardaki gen ekspresyonunu değiştiriyor; bu da daha önce öne sürülen ancak modelimize kadar kanıtlanmayan bir bulguydu.” şeklinde açıklama yaptı.
Bharti ve ekibi, biyolojik olarak parçalanabilen uygun bir iskele yaratmak ve soğukta sıralı hücre dizilimi elde ederken sıcaklık arttıkça eriyen hidrojel kullanımıyla baskı desenlerini tutarlı hale getirmek gibi teknik zorluklarla karşılaştılar. Alınan doğru kararlarla beraber, dokunun yapısını daha hassas ölçebilmelerini sağladılar. Ayrıca, perisitler, endotel hücreleri ve fibroblastlardan oluşan hücre karışımının oranlarını optimize ettiler.
NIH Ulusal Translasyonel Bilimleri Geliştirme Merkezi’nde 3D Doku Biyobaskı Laboratuvarı’nın yöneticisi olan Dr. Marc Ferrer ve ekibi, ilaç taraması için analitik ölçümler sağlayarak ve dış kan-retina bariyer dokusunun biyofabrikasyonunda önemli bir rol oynadılar. Ferrer, “Ortak çabalarımız, dejeneratif göz hastalıkları için oldukça ilgili retina doku modelleri ortaya çıkardı.” Bu modeller, terapötik gelişim ve diğer çeviri uygulamaları için birçok potansiyel kullanıma sahip.” dedi.
Bharti ve meslektaşları, AMD’yi incelemek amacıyla basılan kan-retina bariyer modellerini kullanarak, baskı sürecini daha gerçekçi hale getirmek için bağışıklık hücreleri gibi ek hücre tiplerini dahil etmeyi planlıyorlar.
KAYNAK:
Bharti, K., Ferrer, M., & Team. (2022). 3D outer retina barrier uncovers RPE-dependent choroidal phenotype in advanced macular degeneration. Nature Methods, 19(11), 1460-1470. https://doi.org/10.1038/s41592-022-01701-1
“Katkılarıdan dolayı Dilara AKAY’a teşekkür ederiz…
