Biyomoleküler laboratuvarlarında yetiştirilen akciğer çalışmalarında, her biyoreaktör hayati bir rol oynar. Akciğer Laboratuvarı’nı Nichols ile birlikte yöneten pediatrik anestezi uzmanı Joaquin Cortiella, “Organa büyüme faktörleri, ortam, mekanik stimülasyon sağlamanıza izin veriyor” diyor.
Görevi plasentaya benzer, akciğerin canlı, nefes alan bir domuzun göğüs boşluğuna geçmeden önce 30 gün boyunca sıcak, rahat, besin açısından zengin bir ortamda gelişmesine izin verir, hayvanın orijinal akciğerinin yanında düzgünce yuvalanır.
Biyoreaktörün bir diyagramı, mikroakışkan, pompalama ve atık bertaraf sistemlerine nasıl bağlandığını gösterir.
Bir ay boyunca bir biyoreaktörde akciğer büyütmek önemli bir başarı, diyor Columbia Üniversitesi’ndeki Kök Hücreler ve Doku Mühendisliği Laboratuvarı direktörü ve çalışmadan bağımsız olan biyomühendis Gordana Vunjak-Novakovic.
WIRED’e gönderdiği bir e-postada, önceki laboratuvarda yetiştirilen akciğerlerin nakledilmeden önce kültürde çok daha az zaman harcadığını söyledi. Vunjak-Novakovic, fazladan zaman, Nichols ve Cortiella’nın biyomühendislik ciğerlerinin daha fazla kan damarı geliştirmesine izin verdi; Vunjak-Novakovic, azgelişmişliği “akciğer sağkalımının önemli bir mevcut sınırlaması” olduğunu söyledi.
Daha küçük hayvanları içeren geçmiş çalışmalarda, nakil alıcıları akciğerlerde sıvı birikmesi nedeniyle birkaç saat içinde öldü. Buna karşılık, Nichols ve Cortiella’nın organlarındaki damar sistemi, onları alan domuzların nakilden iki ay sonra herhangi bir gözlemlenebilir komplikasyon olmadan hayatta kalmalarına izin verdi.
Domuzların iki ayın ötesine nasıl geçtiği belli değil. Bu çalışmadaki dört hayvana ameliyattan 10 saat, iki hafta, bir ay ve iki ay sonra ötenazi uygulandı, böylece araştırmacılar her biyomühendislik akciğerinin transplantasyondan sonra alıcısında nasıl geliştiğini inceleyebildiler.
Tüm işaretler akciğerlerin sorunsuz bir şekilde bütünleştiğini gösteriyordu – kan damarları ve akciğer dokuları geliştirmeye devam ettiler ve her hayvanın doğal akciğer mikrobiyomuna özgü mikroplar tarafından kolonize edildiler, hepsi de solunum semptomları veya alıcının bağışıklık sistemi tarafından reddedilmedi.
Uzun süredir devam eden büyük bir soru, biyo-mühendislikli akciğerlerin oksijeni ne kadar iyi ilettiğidir. Domuzların her birinin vücutlarında pompalanan normal miktarda madde olmasına rağmen, bu hayvanın orijinal akciğerinin işi olabilirdi.
Araştırmacılar, implante edilen organların, her bir araştırma hayvanının orijinal akciğerinde nefes almasını engelleme riskini almayacak kadar az gelişmiş olduğundan endişe ediyorlardı. Bu, Cortiella ve Nichols’un, nakledilen organları üzerinde bir yıl veya daha uzun süre yaşayan domuzları içereceğini söylediği gelecekteki deneyleri beklemek zorunda kalacak.