Hayvan hakları avukatları ve hayvanseverler, biyomedikal araştırmalarda yapılan kimyasal ve kozmetik testlerde hayvanların kullanılmasına yıllardır dikkat çekiyor ve protesto ediyorlar. Bilimsel kayıtlara göre, sadece 2008 yılında 115 milyon hayvan bu amaçlarla kullanılmış. Son zamanlarda ortaya çıkan çip organ teknolojisi hem bu ortamı ortadan kaldıracak hem de ilaç geliştirmedeki diğer birçok eksiği giderebilecek.

ABD’de birçok kurum, biyolojik ve kimyasal silahlara karşı hızlı ve verimli şekilde ilaç ve aşı üretmek için ana organları temsil eden çiplerin geliştirilmesinde farklı projelerle desteklenmekte. Organların çipler üzerinde temsil edilmesi ile hayvanlar üzerinde test yapmak da, hayvanlar üzerinde işe yaradığı düşünülen ilaçların insan üzerinde aynı işe yarayacağı kavramı da rafa kalkacak gibi görünüyor. Bu teknikle uzun zamanlı deneyler yerini çok daha çabuk sonuç alan deney ortamlarına bırakıyor. Hatta bireye özel organ çipleriyle, bireye özel ilaç kürü bile belirlenebilecek.

organ-chip A human lung-on-a-chip. Milli Sağlık Enstitüsü Araştırma Merkezi Müdür Yardımcısı Dan Tagle, günümüzde yeni ilaç geliştirmede bir kriz yaşandığını ve geliştirilen ilaçların yüzde 90’ının insan üzerindeki klinik çalışmalarda güvenlik ve etkili olma açısından başarısız olduğunu belirtiyor. Yeni bir ilacın üretilmesinin ve piyasaya sürülmesinin ortalama 14 yıl ve milyarlarca dolar gerektirdiğini de ilave ediyor. Bu başarısızlığın bir sebebi de önceleri umut verici görünen ilaçların, insanlar üzerinde beklenen etkiyi göstermemesi olarak ifade ediliyor. Hayvanlar üzerinde başarılı testler insan vücudunun gösterdiği tepkiyi sadece yüzde 30-60 arası gösterebiliyor.

Yarı iletken teknolojisindeki teknikler kullanılarak, her bir çip-organ insan vücudundaki hücrelerdeki akış ve kuvvetleri temsil edecek şekilde yapılmakta. Yani kanallar, damarlar, esnek zarlar gibi küçük özellikleri taşıyacak şekilde. Kanallarla belirlenen yaşayan damar hücreler, vücuttaki dolaşım sistemini taklit etmekte. Küçük esnek plastik parçalar gibi görünseler de mikro-akışkan kanallarla insan hücreleriyle kaplı gibiler ve insan vücudundaki sistemleri petri kabındaki hücre kültürlerinden daha iyi temsil edebilmekteler.

3033574-slide-gut-on-a-chip-microscope

Amaç insan vücudunu yeniden oluşturmak değil

Her çip-organda sentetik bir dolaşım sistemi ile gerçek insan dokusu canlı tutuluyor. Yeterincesinin biraraya getirilebilmesi durumundaysa insan vücudunun yüksek teknolojik bir temsilcisi ortaya çıkacak. Bu çipler, akciğer, kalp, bağırsaklar gibi insan organların, küçük hücreler halinde, ufak boyutlu plastikler içine gömülmüş temsilcileri. Bilim insanları çip üzerindeki organları geliştirme deneylerine devam ediyorlar.

livers
Ancak vücuttaki karmaşık organ sistemini taklit etmek kolay değil. O sebeple çalışmalar şimdilik sadece ilaçların tek bir organdaki tesirini göstermeye yarıyor. Araştırmacıların bir sonraki hedefi ise tüm sistemi temsil eden insan vücudunu çipe yansıtabilmek. Yani organlar arası iletişimi de göz önüne alan bir sistemi çipe entegre edebilmek. Ne kadar çok organ temsil edilirse o kadar gerçeğe yakın insan vücudu temsili söz konusu olacak. Amaç tüm insan vücudunu çoklu çiplerle akışkan olarak bağlamak ve organlar arası etkileşimi temsil etmek. Sonuçta da tüm vücudu bir çipte temsil etmek. Hedeflenenin; “İnsan vücudunu tam anlamıyla yeniden oluşturmak değil, ancak temel fonksiyonları geliştirmek olduğu” da vurgulanıyor.

Harvard Üniversitesi Wyss Enstitüsü’nde de akciğerlerden deriye, her şeyin temsil edildiği 12 farklı çip-organ geliştirilmekte. İlk hedefte, on farklı organın birlikte çalışması üzerinde çalışan bilim insanları bu yolda anahtar adım sayılan iki organın birlikte çalışmasını başardıklarını belirtiyorlar: Akciğer-karaciğer ve akciğer-kalp bağlantılarının yapıldığını ifade ediyorlar.

kidney

Çip organlar organ geliştirmekten çok öteye geçebilir

Pittsburgh İlaç Keşif Enstitüsü Müdürü Dr. Lansing Taylor, bu platformların insan yapısına en yakın haliyle deneysel çalışmaları mümkün kılacak şekilde tasarlandığını belirtiyor. Küçük bir karaciğer temsilcisi oluşturmanın, vücudun ilaç alımına ve metabolizmanın yeniden yapılanmasına yardımcı olacağını da ekliyor.

Öte yandan çip-organlar ilaç geliştirmenin çok ötesinde uygulamalar geliştirebilir. Johns Hopkins Üniversitesi’nden toksikolog Thomas Hartung mini-beyin ve diğer mikro organların bağlanması durumunda toksinlerin nöral gelişmeyi nasıl etkiledikleri ve vücutta nasıl işlendikleri konusuna açıklık getirebileceğini umuyor. Günümüzde bu tür deneyler insanlar üzerinde yapılamıyor, oldukça masraflı ve uzun süre gerektirmekte.

3033574-slide-organs-on-a-chip-photos-13
Üretilen ürün bir ilacın vücuda nasıl alındığını da göstermekte. Mesela astım ilacı alan birinde ilaç önce akciğerlere gitmekte sonra karaciğerde çözünmekte olduğunu gösteriyor. Bu çip-organlar biyolojik ve kimyasal silahlara karşı önlem almada kullanılabileceği gibi kişiye özel ilaç üretiminde de işe yarayacak gibi görünüyor. Mesela; bir şeker hastasının bünyesine göre ilaç ayarı ya da organlarında farklı durumlar söz konusu olan birinin özel durumları çip–organlarda temsil edilerek ihtiyaç duyulan ilaçların ayarlanması sağlanabilecek.

3033574-slide-organs-on-a-chip-photos-19bMaryland’de bulunan National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS) Milli Araştırma Merkezi Program Yönetici Kristin Fabre: “Araştırmacıların onlarca bağımsız çalışan organ ürettiğini ancak bunların beraber çalışıp insan vücudunu bir çipte temsil edebilecek hale gelmesinin bir sonraki zorlu adım olduğunu” diyor. “Bu ilaçların, toksinlerin ve diğer faktörlerin insan fizyolojisi üzerine etkisini büyük resimde görmeyi sağlayacaktır” diye de ekliyor.

3033574-slide-lung-on-a-chip-close-up-on-microscopeBazı bilim insanları bu buluşun hayvanlar üzerindeki testleri durduracağı fikrini fazla optimistik buluyor. Ancak buluşun bu testlerin miktarını azaltacağı fikri hâkim bir görüş. Şu anda yapılması zor görünse de vücuttaki tüm sistemlerin temsili ve tüm organların entegrasyonunun başarılması ve çip-organların çip-vücut haline gelmesi durumundaysa, test sonuçlarının çok daha hızlı ve başarılı elde edilmesi, dolayısıyla zaman, masraf tasarrufu ve sonuç netliği sebebiyle tüm alternatiflerini geçip en popüler yöntem haline geleceği de yaygın inançlar arasında. Hem hayvanların kullanılmaması için hem insanlığın daha iyi teşhis ve tedaviye ulaşması için umarız bu entegrasyon kısa zamanda başarıyla gerçekleştirilir.

Kaynak: Scientific American, Discover Magazine, Fastcoexist