Hibrit Kas Lifi Hasarlı Kasın İşlevsel Kapasitesini İyileştirebilir Mi?

Kas, vücut kütlesinin %40'ını oluşturan en büyük organ olmakla birlikte hayatımızı sürdürmede önemli bir rol oynamaktadır. Bilim insanları kas dokusunun, kendiliğinden rejenerasyon için benzersiz yeteneği ile dikkat çekici olduğunu belirtmişlerdir. Bununla birlikte, hacimsel kas kaybı (VML) ile sonuçlanan araba kazaları veya tümör rezeksiyonu gibi ciddi yaralanmalarda, kasın iyileşme yeteneği büyük ölçüde azalmaktadır. Şu anda, VML tedavileri, otolog kas flepleri veya greftlerle yapılan cerrahi müdahaleleri fizik tedavi ile birlikte içermektedir. Cerrahi prosedürler genellikle kas fonksiyonunun azalmasına neden olmakla birlikte bazı vakalar tam bir greft başarısızlığına neden olmaktadır. Bu nedenle bilim insaları, kas kaybını iyileştirmek için ek tedavi seçeneklerine talep olduğunu belirtmişlerdir.

Hasar görmüş kasın işlevsel kapasitesini iyileştirmek için umut verici bir strateji, nakledilen hücrelerin entegrasyonu yoluyla iskelet kası yeniden oluşumunu sağlamaktır. Kas kaybını tedavi etmek için uydu hücreleri, miyoblastlar ve mezenkimal kök hücreler dahil olmak üzere çeşitli hücre türleri kullanılmıştır. Bununla birlikte, invaziv kas biyopsileri, yetersiz hücre mevcudiyeti ve sınırlı uzun vadeli bakım, terapötik faydalar sağlamak için milyonlarca ve milyarlarca olgun hücreye ihtiyaç duyulabileceği klinik dönüşümü engellemektedir. Araştırmacılar bir diğer önemli konunun, nakledilen hücrelerin istenen yapılara sahip kas dokularına uygun şekilde farklılaşmasını sağlamak için yaralanma bölgesindeki üç boyutlu mikro ortamı kontrol etmek olduğunu belirtmişlerdir. Kas rejenerasyonu için konakçı hücreleri toplarken nakledilen hücrelerin hayatta kalmasını ve olgunlaşmasını artırmak için çeşitli doğal ve sentetik biyomateryaller kullanılmıştır. Ancak doku iskelesi gelişiminde çözülmemiş, uzun süreli ikilemler bulunmaktadır. Doğal yapı iskeleleri, yüksek hücre tanıma ve hücre bağlanma afinitesi sergilemesine karşın genellikle uzun süreli mekanik destek gerektiren büyük lezyonlarda veya yük taşıyan dokularda mekanik sağlamlık sağlamada başarısız olmaktadır. Bunun tersine, sentetik iskeleler, ayarlanabilir mekanik ve fiziksel özelliklerin yanı sıra özel yapılar ve biyokimyasal bileşimlerle hassas bir şekilde tasarlanmış bir alternatif sağlamaktadır. Ancak araştırmacılar, çoğu zaman hücre alımının olmamasının ve konakçı dokuyla zayıf entegrasyon nedeniyle engellendiğini ifade etmişlerdir.

Doğrudan hücre yeniden programlama teknolojisi

Bu zorlukların üstesinden gelmek için, Seul, Güney Kore'deki Temel Bilimler Enstitüsü (IBS), Yonsei Üniversitesi ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) bünyesindeki Nanotıp Merkezi'ndeki bir araştırma ekibi, yapay kas rejenerasyonu için yeni bir protokol geliştirdiklerini bildirmişlerdir. Ekip, doğal-sentetik hibrit bir iskele ile birlikte doğrudan hücre yeniden programlama teknolojisini kullanarak bir fare modelinde VML'nin etkili bir şekilde işlenmesini sağladıklarını ifade etmişlerdir. Bilim insanları doğrudan dönüşüm olarak da adlandırılan doğrudan hücre yeniden programlamasının, doku biyopsisinden alınan otolog hücreleri kullanarak hastaya özgü hedef hücrelerin hızlı bir şekilde üretilmesine izin verdiği için etkili hücre tedavisi sağlayan bir strateji olduğunu belirtmişlerdir. Fibroblastlar, bağ dokularında yaygın olarak bulunan hücreler olmakla birlikte geniş ölçüde yara iyileşmesinde rol oynamaktadırlar. Fibroblastlar, terminal olarak farklılaşmış hücreler olmadıklarından, onları birkaç farklı transkripsiyon faktörü kullanarak indüklenmiş miyojenik progenitör hücrelere (iMPC'ler) dönüştürmek mümkün görünmektedir. Yapılan çalışmada, bu strateji kas dokusu mühendisliği ve iMPC sağlamak için uygulanmıştır. Ortaya çıkan biyomühendislik ürünü kas lifi yapıları, kas dokularına benzer mekanik sertlik göstermiş olmakla birlikte in vitro kas farklılaşması ve uzatılmış kas hizalaması sergilemiştir. Ayrıca, VML fare modeline biyomühendislik ürünü kas yapılarının implantasyonu, sadece artan innervasyon ve anjiyogenez içinde kas yenilenmesini desteklemekle kalmamış, aynı zamanda hasarlı kasların fonksiyonel iyileşmesini de kolaylaştırmıştır.