İnsan kalp dokusu aktivitesini doğru ve verimli bir şekilde ölçecek yeni bir teknoloji

Teknoloji, sıvı bir ortamda kasılan kalp dokusunun neden olduğu basınçtaki anlık değişiklikleri ölçmeye dayanıyor ve bu da araştırmacıların basit, invazif olmayan bir şekilde onun aktivitesini an be an izlemesine olanak tanıyor.

Bu dokular kalp organoidleri olarak biliniyor ve laboratuvarda insan kalp hücrelerinden yetiştirilen 3 boyutlu modeller. Her ne kadar tam bir kalbi temsil etmese de kalp kasının kasılma ve ilaçlara tepki verme şeklini taklit ediyor, bu da onu kalp hastalığını incelemek ve klinik araştırmalara geçmeden önce yeni tedavileri test etmek için önemli bir araç haline getiriyor.

Hayvan modellerine alternatif olarak kalp organoidlerine olan güven giderek artıyor çünkü bunlar insan hücrelerine dayanıyor ve insan vücudunun ilaçlara verdiği tepkiye daha yakın sonuçlar sağlamanın yanı sıra bunları büyük miktarlarda ve daha düşük maliyetle üretme olanağı da sunuyor.

Bununla birlikte, mevcut yöntemlerin çoğu, zaman alıcı bir süreç olan ve çok sayıda örneği içerecek şekilde genişletilmesi zor olan mikroskop görüntüleme ve görüntü analizine dayandığından, bu organellerin incelenmesi hala teknik zorluklarla karşı karşıyadır. Ayrıca organellerin kültür ortamı ile mikroskop arasında taşınması onların güvenliğini etkileyebilir ve kontaminasyon olasılığını artırabilir.

Bu sorunu çözmek için New South Wales Üniversitesi'nden araştırmacılar, Victor Chang Kalp Araştırma Enstitüsü ile işbirliği içinde Biyomekanik Kuyu Plakası (BWP) adı verilen yeni bir sistem geliştirdiler.

Sistem geleneksel teknolojilerden farklı bir şekilde çalışıyor; Organelin hareketini görüntülemek yerine, sıvı içinde büzülürken oluşturduğu küçük dalgaları ölçer. Araştırmacılar bu mekanizmayı, suya taş atıldığında su yüzeyine yayılan dalgalanmalara benzetiyor. Çünkü son derece hassas sensörler, basınçtaki ufak değişiklikleri algılayıp bunları gerçek zamanlı olarak analiz edilebilecek elektrik sinyallerine dönüştürüyor.

Sistemin fikri, balıkların suyun hareketini ve etraflarındaki basınç değişikliklerini hissetmelerine yardımcı olan duyu organı olan "yan çizgisinden" ilham aldı.

New South Wales Üniversitesi'nden çalışmanın baş yazarı Doçent Huang-Fung Fan, teknolojinin amacının, geleneksel yöntemler ve hayvan modellerinin getirdiği sınırlamaları aşarak insan organellerini incelemek için daha etkili bir araç sağlamak olduğunu söyledi.

Teknolojinin, organellerin mekanik performansının sürekli mikroskoba aktarılmasına gerek kalmadan doğrudan ölçülmesine olanak sağladığını, bunun da deneyleri daha hızlı hale getirdiğini ve kontaminasyon riskini azalttığını ekledi.

Araştırmacılar, teknolojinin en öne çıkan uygulamalarından birinin ilaç geliştirmeyi hızlandırmak olduğuna inanıyor; çünkü bu, kalp dokusunun yeni tedavilere eklendiği anda verdiği tepkinin izlenmesine olanak tanıyor, bu da bunların etkililiğini değerlendirmeye ve ümit vermeyen bileşikleri erken aşamalarda hariç tutmaya yardımcı oluyor.

Ayrıca hastanın kendi hücrelerinden kalp organoitleri yetiştirip, daha sonra farklı ilaçları bunlar üzerinde test ederek ona en uygun tedaviyi veya dozu seçerek kişiselleştirilmiş tıp uygulamalarını da destekleyebiliyor.

Ekip, teknolojinin hayvan deneylerine olan bağımlılığın azaltılmasına da katkıda bulunabileceğini, özellikle de hayvan testlerinde başarılı olan ilaçların büyük bir yüzdesinin insanlar üzerinde test edildiğinde aynı sonuçları elde edemediğini ve bunun da insan hücrelerini temel alan modellere olan ihtiyacı güçlendirdiğini belirtti.

Umut verici sonuçlara rağmen teknoloji hâlâ gelişme aşamasında ve araştırmacılar aynı anda incelenebilecek örnek sayısını artırmak, sensörlerin hassasiyetini artırmak ve kullanımını sinir ve kas dokusu gibi diğer organel türlerini de kapsayacak şekilde genişletmek için çalışıyor.

Araştırmanın sonuçları Nature Sensors dergisinde yayınlandı.