Robotik Sistemler İle İnsansı Mini Organlar Üretiliyor

Yıllarca laboratuvar ortamında insan deneyleri geliştirmenin yolları aranırken, günümüzde sağlık araştırmalarının çoğunluğu hayvan deneylerinden yola çıkarak geliştirilmekte. Şimdi özellikle ilaç deneyleri için laboratuvar ortamlarında pluripotent kök hücrelerden (herhangi bir hücre tipine dönüşebilen hücreler) organoidler üretebiliyor. Seattle'daki Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi'ndeki araştırmacılar da, kök hücrelerden türetilen mini organların (organoid) üretimini hızlandırmakta robotları kullanan bir otomasyon sistemi geliştirdiler.



Biyomedikal araştırmalar için hücreleri büyütmenin geleneksel yöntemi, onları basit iki boyutlu düzlemler olarak kültürlemek. Son yıllarda araştırmacılar, kök hücreleri mini organlar veya organoidler olarak adlandırılan daha karmaşık, üç boyutlu yapılara dönüştürmekte gittikçe daha başarılı çalışmalar yapıyorlar. Yapıları ilkel organları andırıp birçok yönden benzer şekilde davrandıklarından organoidler, biyomedikal araştırmalar için ideal görülüyor ancak üretimleri oldukça uzun zaman alıyor. Organoid üretim süreci hem kompleks hem de çok uzun bir süreç. Bu yeni çalışmada ise araştırmacılar, kök hücreleri organoidlere dönüştüren prosedürü otomatikleştirmek için bir robotik sistem kullandılar.



Robotlar sisteme pluripotent kök hücreler verildikten 21 gün sonra, insan böbreği benzeri organaoidler üzerinde bir ilacın veya genetik manipülasyonun etkilerini test eden karmaşık bir deneyleri tamamladılar. 17 Mayıs’ta Cell: Stem Cell'de yayımlanan araştırmaya göre bu robotik otomasyon sistemi, insanlara göre aynı organoidleri geliştirme ve test etme sürecini daha hızlı ve daha güvenilir olarak tamamladı.



Bu prosedürde, sıvı işleme robotları, kök hücreleri her biri 300-400 kadar ayrı minyatür bölme içeren kaplara koyuyor ve 21 gün sonra hücrelerin böbrek organoidlerine dönüşmesini sağlıyor. Her küçük bölmede on veya daha fazla organoid oluşurken her bir kapta toplamda binlerce organoid üretiliyor. Robotlar bu kapları, bir otomotiv seri üretim hattı gibi çok az zamanda ve seri olarak üretebiliyorlar. Araştırmacılardan Benjamin Freedman yaptığı basın açıklamasında “Normalde, bu büyüklükte bir deney ortamını kurmak bile bir araştırmacının tam gününü alıyorken, bir robot bunu 20 dakikada yapabiliyor. Biyomedikal araştırmanın daha rutin ve kendini tekrarlayan bölümleri bu şekilde otomatikleştirilirken, insan hatalarının da önüne geçiliyor” diyor. "Robotlar yorulmuyor ve hata yapmıyorlar, o yüzden tekrarlayan ve sıkıcı operasyonel işlerde insanlardan daha iyi iş çıkarıyorlar."



Araştırmacılar ayrıca ürettikleri organoidleri analiz etmek için de robotları eğitiyorlar. Michigan Üniversitesi Böbrek Merkezi'nden araştırmacılar, organoidlerde bulunan tüm farklı hücre türlerini ayrıştırmak için tek hücreli RNA dizileme olarak adlandırılan otomatik ve yeni nesil bir teknik kullanıyorlar. Bu şekilde organoidlerin gelişmekte olan böbreklere benzediğini, fakat daha önceleri kültürlerde ayırd edilememiş böbrek hücreleri dışında hücreler de olduğunu belirlediler. Bu sayede araştırmacılar, organoidlerdeki kan damarları hücrelerinin sayısını arttırarak onları gerçek böbreklere daha çok benzetmenin de yolunu keşfettiler.



Bu gelişmeler hakkında Freedman, “Bu bulgular bize bu organoidlerin doğası hakkında daha iyi bir fikir veriyor ve üzerine geliştirmeler yapabileceğimiz bir baz sağlıyor." diyor. "Bu yüksek verimli platform sayesinde prosedürümüzü herhangi bir noktada değiştirebiliyor ve değişikliklerden hangisinin daha iyi bir sonuç ürettiğini hızlıca görebiliyoruz.”



Araştırmacılar yeni tekniklerini ilaç araştırmalarında da kullanıyorlar. Deneylerden birinde, dünya genelinde her 600 kişiden birini etkileyen ve sıklıkla böbrek yetmezliğine yol açan yaygın ve kalıtsal bir hastalık olan polikistik böbrek hastalığına neden olan mutasyonlara sahip organoidler ürettiler. Bu hastalıkta böbreklerdeki çok küçük tüpler balon gibi şişerek sağlıklı dokuyu kaplayan kistlere dönüşüyor. Araştırmacılar polikistik böbrek hastalıklı organoidleri çeşitli maddelere maruz bıraktılar ve blebbistatin denilen bir faktörün miyozin isimli proteini bloke ederek kistlerin sayısı ve büyüklüğününün artmasına yol açtığını gördüler. Bu beklenmedik bir sonuç oldu; çünkü miyozinin kasların kasılmasındaki rolü bilinirken, polikistik böbrek hastalığı ile ilişkisi olduğu ve düzgün çalışmazsa kistlere yol açabileceği bilinmiyordu. Şimdi bu konuda ileri çalışmaların yapılması için bir yol açılmış oldu.

Kaynak: 1-https://futurism.com/robots-grow-humanoid-organoids-stem-cells-faster-better/

2- https://www.innovationtoronto.com/2018/05/an-automated-robotic-system-will-greatly-expand-the-use-of...