Karaciğer, üst karın bölgesinde yer alan, organizmanın detoksifikasyonu, lipit ve kolesterol homeostazisi ve sindirim ve büyüme için gerekli proteinlerin ve biyokimyasalların sentezi gibi birçok fizyolojik süreç için kritik olan çok lobüler bir organdır. (1) Karaciğer yetmezliği yaşamı tehdit eden küresel bir sağlık sorunudur ve geri dönüşü mümkün olmadığında karaciğer nakli tek seçenek olabilir.
Geçtiğimiz birkaç yılda karaciğer transplantasyonunda önemli ilerlemeler kaydedilmiş olmasına rağmen, donör organ kıtlığı kritik bir sınırlama olmaya devam etmektedir. Bu nedenle başka alternatifler araştırılmaktadır. 3 boyutlu biyobaskı, katman katman işlevsel 3D yapılar oluşturmak amacıyla birden fazla hücre tipini diğer biyomalzemelerle bir araya getirmek için katmanlı üretim teknolojilerini kullanan bir teknolojidir. Biyobaskılamanın gelişiyle birlikte, fonksiyonel karaciğer dokusundan canlı mini organlara kadar çeşitli biyoyapay karaciğer modelleri geliştirilmiştir, bu modeller, sağlıklı ve patolojik durumlarda karaciğer biyolojisi etkileşimlerinin mekanik olarak anlaşılmasında önemli bir rol oynadı ve karaciğer hastalıkları için terapötik gelişim sağladı.
Karaciğer fizyopatolojisini anlamak için doku mühendisliğinde yaşanan gelişmeler, karaciğer hastalıklarının tedavisinde alternatif eksikliğinin ve nakil ihtiyacının telafi edilmesine yardımcı olabilir.
H. Kizawa ve meslektaşları tarafından yayınlanan bir çalışmada araştırmacılar, sferoid kültürü oluşturmak için dondurularak saklanan hepatositleri kullandılar. Daha sonra bu küremsileri bir perfüzyon odasında, kaynaşıp hepatik doku oluşturana kadar yetiştirdiler. Elde edilen dokuları çıkarıp ayrı ayrı yetiştirdiler ve fonksiyonel belirteçleri analiz ettiler. Biyobaskılı karaciğer dokusunun, ilaçların, glikozun, lipitlerin ve safra asidinin aktif metabolizmasını birkaç hafta boyunca koruyabildiğini gösterdiler.
Öte yandan, mikroakışkan cihazlar karaciğer yetmezliği için önemli umut vaat ediyor. M. S. Freag ve meslektaşları, dünya nüfusunun %25’inden fazlasını etkileyen, metabolik ilişkili yağlı karaciğer hastalığı olan insandaki Alkolsüz Steatohepatiti (NASH) taklit edebildiler. Bunu yapabilmek için üçlü bir mikrokanal çip platformunda dört önemli insan birincil karaciğer hücresi tipini (hepatositler, hepatik yıldız hücreleri, Kupfer hücreleri ve karaciğer sinüzoidal hücreleri) birlikte kültürlediler.
Karaciğer hücrelerini, enflamasyonu tetikleyen lipopolisakkarit (LPS) içeren veya içermeyen yağ asidi zincirlerine maruz bırakan NASH’ı taklit ettiler ve modelin, insan hastalığının morfolojik ve biyokimyasal işaretlerini özetleyebildiğini gözlemlediler. Daha fazla ayrıntıya girmek için, monosit kemoatraktan protein 1 (MCP1), makrofaj gibi NASH gelişimi sırasında yükseldiği bilinen inflamatuar belirteçleri analiz etmek için lipotoksik koşullara maruz kaldıktan beş gün ve on gün sonra çipler üzerinde kültürlenen karaciğer dokusundan ortam atıklarını topladılar. inflamatuar protein 1a (MIP1a), tümör nekroz faktörü a (TNF-a). Ayrıca fibrozisin düzenleyicisi olan TGF-𝛃’nın ifadesini de ölçtüler ve NASH çiplerinde NASH benzeri bir davranış gözlemlediler.
Karaciğer organoidlerinin model sistem olarak inşası, karaciğer tümör mekanizmalarından yararlanmak için çekici bir deneysel yaklaşımdır. L Broutier ve meslektaşları tarafından yapılan bir araştırma, dünya çapında öldürücü ikinci kanser olan birincil karaciğer kanseri hastalarından başarıyla elde edilen karaciğer tümöründen türetilmiş organoidler yarattı. Çalışmalarında PLC’den türetilen organoidlerin, ilgili ana tümörün histolojik mimarisini ve ekspresyon profillerini özetlediğini gösterdiler. İlaca duyarlılık testleri yaptılar ve hastaya özel bir yanıt gözlemlediler; bu da biyobelirteç keşfi ve ilaç testi için büyük potansiyel olduğunu gösterdi.
Karaciğer, metabolizmada merkezi bir rol oynar. Karaciğerin modellenmesine yönelik doku mühendisliği oldukça ümit verici olupilaç testleri ve kanser araştırmaları gibi birçok alanda yeni ilerlemelere olanak sağlayabilir.
Referanslar
Engineered Liver-on-a-Chip Platform to Mimic Liver Functions and Its Biomedical Applications
Scaffold-free 3D bio-printed human liver tissue stably maintains metabolic functions useful for drug discovery
Human Nonalcoholic Steatohepatitis on a Chip