Vücudumuzun İçinde Bir Laboratuvar Mı ?

TED Podcast kanalında rastladığım bu konuşma Mayıs 2021'e ait. Konuşmacı ise Aaron Morris. Bay Morris Biyomedikal Mühendisi ve Michagen Üniversitesi’nde Yardımcı Doçent. Araştırma alanları ise söyle; Bio-Micro Nanotechnology and Molecular Engineering, Biomaterials, Biomedical Computation and Modeling, Drug Delivery and Therapeutics, Tissue Engineering and Regenerative Medicine. Ekibiyle birlikte tasarladığı vücut içi laboratuvar hakkında detaylara geçelim.

Bay Morris’in ekibiyle tasarladığı cihaz, vücutta multipl skleroz (MS) gibi hastalıklar olduğunda spesifik ve tanımlanabilir bağışıklık hücrelerinin toplanacağı bir yer oluşturmak için tasarlanmış küçük bir biyouyumlu iskeledir. Cihaz cilt altında olduğu için vücutta neler olup bittiğine dair zengin bilgiler sunan biyopsiler, geleneksel teşhislere göre çok daha sık ve daha az invaziv bir şekilde gerçekleştirilebilir.

Konsept, vücuttaki çekici bölgeleri doldurmaya çalışırken kanser hücrelerini çekmek ve yakalamak için 3 boyutlu bir yapı iskelesi kullanan Shea laboratuvarında gerçekleştirilen önceki çalışmalardan geliyor. Araştırma daha sonra, tümör hücrelerinin bağlanması ve çoğalması için onları hazır hale getiren bölgelerde değişen ve toplanan bağışıklık hücrelerini izlemek için uyarlandı. Morris, “Buna baktık ve kanserde meydana gelen bağışıklık sisteminde meydana gelen değişiklikleri ölçmek için bu implantları kullanabilirsek, tamam, diye düşündük, neden diğer hastalıklarda meydana gelen bağışıklık değişikliklerini ölçemiyoruz” diyor.

Morris’in TED konuşmasından kesitlerle devam edelim.

Hastalarda neler olduğunu daha iyi görebilmemiz için vücudunuzda sağlığınızın sürekli analizini sağlayabilecek bir teşhis laboratuvarı oluşturuyoruz.

Bugün sizi, ben de dahil olmak üzere bilim adamları ve mühendislerin inşa ettiği bir sağlık hizmeti vizyonuna götürmek istiyorum. Hastalarda neler olduğunu daha iyi görebilmemiz için vücudunuzda sağlığınızın sürekli analizini sağlayabilecek bir teşhis laboratuvarı oluşturuyoruz.

Şu anda, biri hastaysa, hastalık dokusunu görebileceğimiz bir şekilde vücudun dışına çıkarmak için biyopsi kullanarak teşhis koyabiliyoruz. Bunu, örneğin bir büyümenin kanserli olabileceğinden şüpheleniyorsak yaparız. Ne yazık ki, bu yaklaşım iki büyük sorun nedeniyle her zaman işe yaramıyor. İlk olarak, beyin veya omurilik gibi bazı dokulardan rutin olarak biyopsi alınamaz. İkincisi, doktorlar genellikle hangi dokunun soruna neden olduğunu bilmiyorlar, bu yüzden hangi dokuya biyopsi yapacaklarını bilmiyorlar. Şimdiye kadar, MRI veya kan testleri gibi harici tıbbi testleri kullanarak bu sorunları ele aldık. Bunlar, bir hastanın sağlığına geniş bir genel bakış sağlar, ancak dokularda meydana gelen moleküler ve hücresel değişiklikleri göremezler ve kesinlikle hastaları semptomlar gelişmeden önce proaktif olarak tedavi etmek için yeterli bilgiyi sağlayamazlar. Bu talihsiz bir durumdur çünkü sonuçta hastalığa neden olan bu görünmez değişikliklerdir. Bu değişiklikleri ölçemememiz, bir testte görebildiğimiz ile hastalarda olduğunu bildiklerimiz arasında bir uyumsuzlukla sonuçlanır.

Örnek olarak multipl sklerozu ele alalım. Otoimmün bir hastalık olan MS’de, bağışıklık sistemi iki spesifik dokuya saldırır: beyin ve omurilik, hasar ve bazı durumlarda felç ile sonuçlanır. Aktif hastalık indükleyen hücrelerde insanların beyinlerinden rutin olarak biyopsi alarak MS’i yakalayamayız. Ayrıca bir kan testi kullanarak da bunu yakalayamayız çünkü MS’yi indükleyen hücreler kanda o kadar nadirdir ve inaktiftir ki onları göremeyiz. MRI gibi beyin görüntüleme teknolojileri bile MS hakkında proaktif olmamız gereken bilgileri sağlayamaz.

Bu yüzden nasıl gördüğümüzü yeniden düşünmemiz gerekiyor. Michigan Üniversitesi’ndeki iş arkadaşlarım ve ben tam da bunu yapmaya karar verdik. Teşhis için dışarıdan içeriye bir yaklaşım benimsemek yerine, bir içeriden dışarıya bir yaklaşım izliyoruz. Vücuttaki diğer bölgelere benzerlikleri olan implante edilebilir bölgeler yaratıyoruz ve bize hastalıklı dokular hakkında moleküler ve hücresel bilgilere gerçek zamanlı erişim sağlayarak vizyonumuzu geliştireceğiz. Bu içgörüler, hastalığın başlangıcını tahmin etmemizi ve hatta bireysel bir hastada işe yaraması muhtemel tedavileri belirlememizi sağlayacaktır.

Peki bu içten dışa yaklaşım neye benziyor? Birinci adım, derinin hemen altında yeni dokular oluşturmaktır. Bu dokular, beyin veya akciğerler gibi vücutta erişilemeyen diğer bölgelere benzerlik gösterir. FDA onaylı biyomalzemelerden yapılmış gözenekli bir plastik disk implante ederek, hücrelerin diske göç etmesine, bölgede hayatta kalmasına ve bir doku oluşturmasına izin vermek için vücudun doğal tepkilerini kullanabilirim. Sonunda, elimizde sadece teşhis için ihtiyacımız olan, entegre bağışıklık hücrelerine sahip tasarlanmış bir doku kalıyor. Bu dokular karmaşık ve kronik olarak iltihaplı olmalarına rağmen, aynı zamanda zararsızdırlar ve birkaç hafta sonra neredeyse algılanamaz hale gelirler. Tasarlanmış dokularımız kanda bulunmayan bilgileri içerir ve geleneksel bir testte görebildiğimiz ile hastalıkta meydana geldiğini bildiğimiz hücresel değişiklikler arasındaki boşluğu doldurmaya yardımcı olabilirler.

İkinci adım bu sinyali okumaktır. Şu anda, tasarlanmış sitemin biyopsisini alıp analiz edebiliyorum çünkü onları derinin hemen altında erişilebilir hale getirdim. Ancak bir sensörü invaziv olmayan bir şekilde dahil edip okuyabilirsek kesinlikle daha iyi olurdu. Önümüzdeki on yıl içinde, hızla yakınlaşan teknolojiler, şu anda bir tansiyon manşonu veya akıllı saat gibi basit dedektörlerden yararlanarak böyle bir implantta tanıyı mümkün kılabilir. Hastalığı teşhis etme ve izleme mekanizmaları, telefonunuzdaki Candy Crush gibi bir uygulamayı açmak kadar basit olabilir.

Üçüncü adım, bu implantları ve verilerini okuma yeteneğimizi geliştirmek için mühendislik ve malzeme bilimi gibi alanlardaki muazzam bilgi birikimini kullanmaktır. Sonunda, entegre sensörlere sahip yüzlerce olmasa da onlarca ayrı mühendislik dokusu tek bir uygulama ile implante edilebilir.

Şimdi, teşhise yönelik bu yaklaşım, elbette, alışılmamış, ancak sağlam. Şimdiye kadar meslektaşlarım ve ben bunu metastatik kanser, tip 1 diyabet, multipl skleroz ve organ nakli reddi modellerini teşhis etmek için kullandık. Ama bu sadece görebildiğimizin başlangıcı. Sürekli iyileştirmelerle, vücudunuzda sağlığınızın sürekli analizini sağlayan bir teşhis laboratuvarı gerçekten oluşturabileceğiz. Hastalarda neyin yanlış gittiğini görme biçimimizi değiştirerek, hastalıkları her zamankinden daha iyi ve daha hızlı teşhis edip tedavi edebileceğiz.

Bay Morris’in de dediği gibi alışılmamış bir tasarı ama bu tasarının önü oldukça açık aşikar. Bakış açımızı 180 derece değiştiren bu yaklaşımın ilerleyen yıllarda daha yaygın bir şekilde kullanılacağını söyleyebilirim.

Konuşmayı dinlemek isterseniz hemen şuraya bırakıyorum. Aaron Morris’le tanışmalısınız.

https://bme.umich.edu/incoming-bme-assistant-professor-aaron-morris-ted-talk-released/