Kalbin Minik Çip Üzerindeki Versiyonu Araştırmalarda Yeni Umut Olabilir

• Araştırmacılar, tedavilerin kanser hücrelerine etki ettiği sırada kalbe zarar verme riski taşıdığından yeni geliştirilen çipin tedavilerin güvenli olup olmadığının test edilmesinde önemli bir rol oynayacağını söylüyor.
• Kalp çipi tasarımının önemli kısmını, kalp ve kan damarı hücrelerinin insan vücudunda olduğu gibi ayrı tutulmasını ve birbirleriyle etkileşime girecek kadar yakın olmasını sağlayan iki paralel kanala sahip olması oluşturuyor.
• Kalp çipinin birkaç hafta boyunca işlevsel kalması, uzmanlara ilaçların ve diğer çevresel faktörlerin kalbi nasıl etkilediğine dair daha uzun vadeli araştırmalar için fırsat sunuyor.

Laboratuvarlarda yapılan minyatürleştirilmiş insan organlarının simüle edilmiş versiyonları tıbbi araştırmalarda yeni bir yöntem olduğundan dolayı araştırmacılar artık kullanabilecekleri yeni bir “çip üzerinde kalp” modeline sahipler. Los Angeles’taki Cedars-Sinai Tıp Merkezinden yeni çipin üretiminden sorumlu ekip, bu çipin uygulanan tedavilerin kanser hücreleriyle olan mücadelenin kalbe zarar verme riski taşımasından, söz konusu tedavilerin güvenli olup olmadığının test edilmesinde çipin önemli bir rol oynayacağını söylüyor. Önceki kalp çipi modellerine göre yapılan kayda değer iyileştirmeler arasında, ekibin insan kaynaklı pluripotent kök hücrelerinden (hiPSC’ler) geliştirdiği hücrelerin olgunluğu ve dakikada yaklaşık 60 atımla insan kalbi gibi atma yeteneği yer alıyor.

Araştırmacılar yayımladıkları makalede, “Nihayetinde, burada sunulan kalp çipi gibi çok çeşitli, hiPSC tabanlı sistemler, preklinik ilaç kardiyotoksisite testi için geleneksel olarak kullanılan hayvan modellerine olan bağımlılığı azaltabilir.” diye yazdı. Her tür hücreye dönüşebilen hiPSC’ler, polidimetilsiloksan veya PDMS adı verilen esnek bir silikon malzeme üzerine yerleştirilmeden önce kalp hücrelerine ve kan damarı hücrelerine dönüşecek şekilde uzmanlar tarafından tasarlandı. Kalp çipi tasarımının önemli bir parçası, kalp (kardiyomiyositler) ve kan damarı hücrelerinin (endotel hücreleri) insan vücudunda olduğu gibi ayrı tutulmasını ve birbirleriyle etkileşime girecek kadar yakın olmasını sağlayan iki paralel kanala sahip olması.

Bilim insanları, belirli ilaç tedavilerine karşı yanıt olarak kan akışını ve kalbin mekanik hareketlerini simüle ederek, aritmiye veya kas hücrelerinin ölümüne neden olabilecek potansiyel toksisite sorunlarını tahmin edebilirler. Araştırmacılar, “Geliştirdiğimiz kalp çipi platformu, fizyolojik olarak ilgili bir modelde çoklu kardiyotoksik kemoterapötik ajanların potansiyel kardiyovasküler hücre tipleri üzerinde taranmasını sağlıyor.” diye yazıyor. Kalp çipinin birkaç hafta boyunca işlevsel kalması, uzmanlara ilaçların ve diğer çevresel faktörlerin kalbi nasıl etkilediğine dair daha uzun vadeli araştırmalar için fırsat sunuyor.

Çip üzerindeki kalp, daha güvenli ilaçların geliştirilmesine yardımcı olmanın yanı sıra bilim insanlarına kalp hastalığının incelikleri (nasıl başladığı ve ilerlediği ve nasıl tedavi edilebileceği) hakkında daha fazla bilgi verebilir. Son yıllarda, insan vücuduna ait parçaların en küçük ölçeklerde nasıl tepki verdiğine dair süper hassas simülasyonlar oluşturulmasını sağlayan bu çiplerin geliştirilme ve üretilme biçiminde sürekli bir gelişme akışı görülüyor. Araştırmacılar, “Bu sonuçlar, kalp çiplerinin ilaç toksisitesi taraması için kullanılabileceğini ve kardiyotoksik bileşiklere yanıt olarak potansiyel hücre tipine özgü toksisiteleri ortaya çıkarabileceğini göstermekte.” diye belirtiyor.

Araştırma, The Royal Society of Chemistry’nin Lab on a Chip dergisinde yayımlandı.

Derleyen: Burçin Bağatur