Dünya genelinde milyonlarca insanın yaşam kalitesini düşüren ve günümüzde kesin bir tedavisi bulunmayan diz kireçlenmesine (osteoartrit) karşı tıp dünyasında devrim niteliğinde adımlar atılıyor. ABD’de çok milyon dolarlık bir bütçeyle yürütülen "NITRO" projesi kapsamında dört ayrı bilim ekibi; metal ve plastik protezlerin yerini alacak "biyolojik canlı diz protezi" ile eriyen kıkırdağı yeniden büyüten "akıllı hücre" tedavilerinde çarpıcı sonuçlara ulaştı.
The Washington Post’ta yer alan habere göre, New York’taki Columbia Üniversitesi’nden biyomedikal mühendisleri Clark Hung ve Nadeen Chahine liderliğindeki araştırma ekibi, 3 boyutlu yazıcıyla üretilen ve biyolojik olarak canlı dokulardan oluşan bir insan diz protezi geliştirdi.
Kadavra dizine cerrahi olarak yerleştirilen ve insan hareketlerini simüle eden robotik bir mekanizmaya bağlanan bu "canlı diz", hızlı adımlarla yürüyen yetişkin bir insanın oluşturduğu yüzlerce kiloluk baskıya hiçbir çatlak veya arıza göstermeden dayandı. Araştırmalar planlandığı gibi ilerlerse, bu yüksek teknolojili canlı dizin yaklaşık 18 ay içinde ileri derece kireçlenmesi olan hastalarda test edilmeye başlanması hedefleniyor.
METAL YOK, ÖMÜR BOYU KALICI: "NITRO" PROJESİ NEDİR?
Columbia Üniversitesi ekibi, ABD Sağlık ve İnsan Hizmetleri Bakanlığı tarafından desteklenen 5 yıllık "NITRO" (Osteoartritte Doku Rejenerasyonu İçin Yenilikçi Yaklaşımlar) programının bir parçası olarak çalışmalarını yürütüyor.
Programın temel kuralı oldukça net: Geliştirilecek tedaviler kalıcı ve canlı olmalı (dizde hiçbir metal veya donanım kalmamalı) ve mevcut yöntemlerden çok daha ucuz olmalı. 2024 yılında 5 bilimsel ekiple başlayan projede, katı araştırma takvimini yakalayabilen 4 ekip yoluna devam ediyor. Ekiplerin fon kaybetmemek için önümüzdeki iki yıl içinde insanlı ön deneylere (Faz 1) başlaması gerekiyor.
Günümüzde yetişkin kıkırdağı, yeni doku üreten kondrosit hücrelerinin azlığı nedeniyle kendi kendini yenileyemiyor. İleri evre kireçlenmelerde uygulanan mevcut metal ve plastik diz protezleri ise yüksek maliyetlerinin yanı sıra yalnızca 15 ila 20 yıl dayanabiliyor.
NITRO projesi kapsamında dört farklı üniversitede yürütülen ve ezber bozan dört yenilikçi yöntem şu şekilde sıralanıyor:
1. İLTİHABI ALGILAYIP İLAÇ ÜRETEN "AKILLI HÜCRELER"
St. Louis’deki Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden Prof. Dr. Farshid Guilak ve romatolog Christine Pham liderliğindeki ekip, çözümü genetiği yeniden programlanmış "akıllı hücrelerde" arıyor.
Ekip, ekleme yük bindiğinde veya iltihaplanma (enflamasyon) arttığında bunu algılayan genetik devreleri izole ederek genetik mühendisliğiyle yeniden düzenledi. Hücrelere nüfuz eden nanopartiküller aracılığıyla farelerin kireçlenmiş dizlerine enjekte edilen bu devreler, eklemdeki baskıyı veya iltihabı hissettiği anda DNA'ya sinyal göndererek vücudun kendi "biyolojik ilaçlarını" (ağrı kesici ve kıkırdak üretici proteinleri) salgılamasını sağlıyor. İltihap veya aşırı yük durduğunda ise hücreler ilaç üretimini otomatik olarak kesiyor. Fareler üzerinde yapılan deneylerde, birkaç hafta içinde kıkırdağın iyileştiği ve iltihabın azaldığı gözlemlendi.
2. YILDA TEK İĞNE VE KÖK HÜCRE ÇEKEN SIVI DOLGU
Colorado Boulder Üniversitesi’nden kimya ve biyoloji mühendisi Stephanie Bryant liderliğindeki ekip, halihazırda onaylı olan ancak eklem içinde hızla dağıldığı için etkisini kaybeden bir ilaca odaklandı.
Araştırmacılar, bu ilacı biyolojik olarak parçalanabilen nanomateryallerle kaplayarak diz içinde sabit tutan mikroskobik bir taşıyıcı sistem geliştirdi. İlacı birkaç ayda bir mikro patlamalar halinde salan bu sistem sayesinde, tek bir enjeksiyonun diz içinde en az 1 yıl boyunca aktif kalarak kıkırdağı yeniden inşa etmesi sağlanıyor.
Aynı ekibin ikinci yönteminde ise kıkırdak veya kemikte büyük boşluklar bulunan dizlere özel bir sıvı biyomateryal enjekte ediliyor. Boşlukları doldurup katılaşan bu sıvı, kemiğin altındaki kök hücreleri yüzeye çekerek onların sağlıklı kıkırdak hücrelerine dönüşmesini sağlıyor. Tavşanlar ve kobaylar üzerinde yapılan her iki deneyde de kireçlenmenin tersine döndüğü açıklandı.
3. KENDİ KENDİNİ ONARAN DİZLER: "İLAÇ KOKTEYLİ"
Duke Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden ortopedi cerrahı Benjamin Alman yönetimindeki 50 kişilik ekip, mevcut ilaçlardan oluşan onlarca farklı kombinasyonu test ederek üç özel ilaç kokteyli belirledi.
Bu kokteyller; doğrudan hasarlı kıkırdağı, sağlıksız diz kemiğini veya vücut genelindeki kireçlenme koşullarını hedefleyen özel nanotaşıyıcılar içine yerleştirildi. Ekleme enjekte edilen nanotaşıyıcılar doğrudan hedef dokuya giderek uyuyan genetik yolları uyandırıyor ve yeni kıkırdak/kemik hücresi üretimini başlatıyor. Alman, fareler üzerinde elde ettikleri sonuçları "Mevcut ilaçlar sadece hastalığı yavaşlatıyor ancak bu kombinasyonlar dizi yeniden büyütüyor" sözleriyle özetledi.
4. 3 BOYUTLU YAZICIYLA ÜRETİLEN "CANLI DİZ PROTEZİ"
Kıkırdağın tamamen bittiği ve kemiklerin birbirine sürttüğü en ağır vakalar için Columbia Üniversitesi ekibi, 3 boyutlu yazıcıyla diz eklemi şeklinde güçlü ve biyolojik olarak eriyebilen bir iskele (scaffold) üretti.
Hastanın kendi hücrelerinden veya kök hücre bankalarından çoğaltılan milyonlarca kıkırdak ve kemik hücresi bu iskelenin üzerine yerleştiriliyor. Mevcut protez ameliyatlarıyla aynı yöntemle dize takılan bu yapı, hemen ağırlık taşıyabiliyor. Bir yıl içinde yapay iskele eriyerek vücut tarafından emiliyor ve geriye tamamen sağlıklı, canlı, yük taşıyan yeni bir kemik ve kıkırdak dokusu kalıyor.
İNSAN DENEYLERİ İÇİN HEDEF 2 YIL: "BU BİR AY’A İNİŞ PROJESİ"
Hayvanlar ve kadavralar üzerinde elde edilen olağanüstü başarılara rağmen bilim insanları temkinli konuşmayı sürdürüyor. Bilim dünyasında farelerde işe yarayan pek çok tedavinin insan deneylerinde başarısız olabildiğine dikkat çeken uzmanlar, tüm kireçlenme araştırmalarının aynı zamanda hastanın tüm vücut metabolizmasını da dikkate alması gerektiğini vurguluyor.
Beş yıl içinde insanlı Faz 1 deneylerine geçmenin bilim dünyasında neredeyse duyulmamış bir hız olduğunu belirten araştırmacılar, ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) ile görüşmelerini sürdürüyor. Columbia Üniversitesi’nden Clark Hung, projenin zorluğunu ve önemini şu sözlerle özetliyor:
"Bu proje tıpkı Ay'a ilk kez insan göndermek gibi çok iddialı bir girişim. Ancak harcanan tüm paraya ve çabaya değer. Eğer başarılı olursak milyonlarca insana yardım edebiliriz."
