Araştırmacılar, insan dokularının ve organlarının üretilmesini engelleyen başlıca biyomühendislik problemlerinden birini çözmek için bitkilerin damar sistemlerine odaklandı.

Laboratuvar ortamında yetiştirilen küçük ölçekli insan dokusu örneklerini, gerçek boyutlu dokulara, kemiklere ve hatta eksiksiz organlara dönüştürmenin yollarını arayan bilimcilerin önünde, aşmaları gereken çok temel bir sıkıntı var: Yenilenen dokunun derinlerine dek kanı taşıyabilecek bir damar sistemi kurmak.

3 boyutlu yazdırma dahil, şu anda varolan biyomühendislik teknikleri, sağlıklı doku gelişimi için gereken oksijenin, besinlerin ve temel moleküllerin taşınması için gerekli olan kılcal damar ölçeğindeki kan damarları ağının dallanarak oluşumunu gerçekleştiremiyor. Bu konu üzerinde çalışan Worcester Politeknik Enstitüsü (WPI), Wisconsin-Madison Üniversitesi ve Arkansas Eyalet Üniversitesi Jonesboro Yerleşkesi bilimcilerinden oluşan bir araştırma ekibi, sonunda bitkiler sayesinde başarıya ulaştıklarını açıkladı.

Bitkiler ve hayvanlar, her ne kadar besin taşınımı için farklı yaklaşımlardan yararlanıyor olsalar da, damar ağı yapıları arasında büyük benzerlikler bulunuyor. Omurga olarak kullanılmak amacıyla hücresizleştirilen bitkilerin geliştirilmesi, bitkiler ile hayvanlar arasındaki benzerliğin incelenmesinde yeni bir bilim dalı potansiyeli oluşturuyor.

Önerilen

Damar Ağlarının Gelişim Kuralları Bitki ve Hayvanlarda Aynı

Araştırmacılar, yaptıkları bir dizi deneyde, bitki hücreleri ayıklanan ıspanak yapraklarının üzerinde, insan kalbi hücreleri yetiştirdi. Ispanağın damar sisteminden, insan kan hücrelerine benzer büyüklükte mikro boncuk ve sıvı akıtan ekip, çok sayıda ıspanak yaprağı kullanarak, sağlıklı kalp kası katmanları yetiştirebileceklerini düşünüyorlar. Bitki hücreleri yıkanıp atıldıktan sonra, geriye temelde selülozdan oluşmuş bir çatı kalıyor. Selüloz doğal bir madde ve insanlara hiçbir zararı yok.

Hücresizleştirilen başka bitkiler, doku mühendisliği teknolojileri için yapı iskeleti görevi görebilir. Ekipten Prof.Dr.Glenn Gaudette şöyle anlatıyor: "Yapmamız gereken daha bir sürü iş var ama şimdilik durum çok umut vaad edici. Çiftçilerin binlerce yıldır bolca yetiştirdiği bitkileri, doku mühendisliğine uygun duruma getirmek, bu alanı sınırlayan çok sayıda sorunun çözülmesini sağlayabilir. Bu proje, ayrıca disiplinlerarası çalışmanın da önemini vurguluyor. Farklı uzmanlık alanları olan ve dolayısıyla soruna farklı açılardan yaklaşan insanların birlikte çalışması, yepyeni çözümler üretebiliyor."

Çalışmanın ayrıntılarının derlendiği makalenin başyazarı, Gaudette'nin laboratuvarında çalışan lisansüstü öğrencisi Joshua Gershlak. Deneylerin tasarlanmasına ve yapılmasına yardım edenlerden biri olan Gershlak, ıspanak yapraklarının damarları boyunca arıtıcı (İng. detergent) bir çözelti (solüsyon) geçirerek, bitki hücrelerinin sökülmesini sağlayan bir işlem geliştirmiş. "Daha önce insan kalpleri üzerinde hücresizleştirme çalışmaları yapmıştım. Ispanak yaprağına baktığımda, ana damar bana aort damarını anımsattı. Benim de aklıma bu ana damar boyunca çözelti geçirmek geldi. İşe yarayıp yaramayacağını bilmiyordum, ama oldukça kolay ve yinelenebilir bir işlem olduğu ortaya çıktı. Başka pek çok bitkide de işe yarıyor," diyor Gershlak.

Ispanağın yanı sıra, ekip maydanoz, pelin (Lat. Artemesia annua) ve yer fıstığı saçak köklerinde de hücresizleştirme işlemini gerçekleştirmeyi başardı. Farklı dokuların yenilenme çalışmaları için farklı bitkilerin seçilmesi ile çalışmaları daha da kolaylaştırmanın mümkün olabileceğini belirtiyorlar. Örneğin ıspanak yaprağı, kalp dokusu gibi yoğun damarlı yapılar için daha uygunken, kına çiçeğinin (Lat. Impatiens capensis) kökü ise silindirik oyuk yapısı dolayısıyla atardamar nakline uygun olabilir.

Bitkileri doku mühendisliğinde yapı iskeleti olarak kullanmanın ekonomik ve çevresel yararları da var. Sentetik (yapay) ve karmaşık kompozit malzemelerin yüksek maliyeti düşünülürse, bitkiler üzerinde hayvan dokusu yetiştirmek son derece basit, ucuz ve gezegene kesinlikle zararsız bir yöntem olabillir.