Anthony Atala: Bir insan böbreği çıktısı almak

Günümüzde, organ yokluğu nedeniyle ciddi bir sağlık hizmeti krizi yaşamaktayız. Gerçek şu ki, daha uzun yaşıyoruz. Tıp, bizleri daha uzun hayatta tutma konusunda oldukça başarılı. Ama sorun şu ki, yaşlanırken, organlarımızın yetmezliğe girme ihtimali de artıyor. Ve şu anda ortalıkta yeteri kadar organ yok. Aslında, geçtiğimiz 10 yıl içinde, organa ihtiyacı olan hastaların sayısı iki kat artarken, yapılan organ nakil ameliyatlarının sayısı çok az miktarda arttı. Şu anda bu bir halk sağlığı krizi durumunda.

İşte, rejeneratif tıp dediğimiz bu bilim dalı da burada devreye giriyor. Çok farklı alanları içinde barındırıyor. Aslında, iskelet yapılar, biyomalzemeler kullanabilirsiniz -- üzerinizdeki gömleğin bir parçası gibi görünen malzemeler bunlar-- ama hastalara implante edebileceğiniz özel malzemeler ki bunlar organları yeniden oluşturarak hastaları iyileştirebilir. Veya hücreleri tek başına kullanabiliriz, bunlar sizin hücreleriniz de olabilir, veya başka kök hücre grupları da olabilir. Ya da her ikisini birden kullanabiliriz; hatta biyomalzemelerle hücreleri bir arada da kullanabiliriz. Ve, bugün bu alanın geldiği nokta burası.

Ama aslında bu yeni bir alan değil. İlginçtir ki, bu kitap taa 1938 yılında yayınlanmış. Adı "Organ Kültürleri". Yazarlardan ilki, Alexis Carrel, bir Nobel Ödülü sahibi. Kan damarlarını dikmek için, günümüzde halen kullanılmakta olan bir teknoloji geliştirdi. Ve günümüzde bizim kullandığımız bazı kan damarı aslında Alexis tarafından tasarlanmıştı. Ama onunla birlikte kitabı yazan ikinci kişiye dikkat etmenizi istiyorum: Charles Lindbergh. Hayatının kalan kısmını, New York'taki Rockefeller Enstitüsünde Alexis ile birlikte organ kültürleri üzerinde çalışarak geçiren Charles Lindbergh'in ta kendisi.

Peki, bu alan bu kadar uzun zamandır var olmasına rağmen neden klinik ilerlemeler bu kadar az? Bunun nedeni pekçok farklı zorluk aslında. Ama en önemli üç zorluktan bahsedecek olursam, ilki, vücudunuza girecek malzemelerin tasarımı ve uzun süre dayanıklıklarının sağlanması. Son zamanlardaki yenilikler sayesinde bunu artık oldukça iyi yapabiliyoruz. İkinci zorluk hücrelerle ilgili. Yeterince çok sayıda hücrenin vücudunuz dışında üremesini sağlayamıyorduk. Son 20 yıldır, aslında bununla uğraştık. Artık, pekçok bilimadamı farklı yapıda hücreler üretebiliyor -- ayrıca artık kök hücreler de var. Ama hala, 2011 yılında bile hastadan alıp çoğaltamadığımız bazı hücreler var. Karaciğer hücreleri, sinir hücreleri, pankreas hücreleri -- bunları günümüzde bile çoğaltamıyoruz. Üçüncü zorluk ise damar yapıları, bu organları bir defa rejenere ettikten sonra onlara kan akımının ulaşmasını sağlayan yapılar.

Artık burada biyomalzemeri kullanabiliyoruz. Bu gördüğünüz bir biyomalzeme. Bunlar örebilir, düğümeyebilir ya da burada gördüğünüz şekle getirebiliriz. Bu gördüğünüz, pamuk helva makinasına benzer bir cihaz. İçine sprey sıkıldığını görüyorsunuz. Bir pamuk helvanın içindeki lifler gibi bu tüp benzeri yapıyı oluşturuyor ki bu daha sonra kendi hücrelerinizi kullanarak vücudunuzun yenilenmesi için kullanacağımız bir biyomalzeme. Burada yaptığımız şey bu.

Bu hasta, aslında ölmüş bir organla bize geldi, biz önce bu akıllı biyomalzemelrden yarattık, daha sonra bu malzemeyi, bu hastanın zedelenmiş organını tamir etmek için kullandık. Yaptığımız aslında şuydu, biyomalzemeleri bir köprü gibi kullanıyoruz böylece organdaki hücreler adeta köprü üzerinde yürür gibi gidiyorlar, ve oradaki boşluğu doldurarak o dokunun yenilenmesini sağlıyorlar. Görüyorsunuz, hastanın altı ay sonra şeklien röntgeninde yenilenmiş dokuyu görebilirsiniz, mikroskopla incelerseniz tamamen yenilenmiş olduğunu göreceksiniz. Tek başına hücre de kullanabiliriz. Bunlar elde ettiğimiz hücreler. Farklı kaynaklardan topladığımız kök hücreleri, ve onları kalp kasına dönüşmeleri için zorlayabiliriz. Bunu yaparsak kültür ortamında kasılmaya başlayacaklardır. Yani ne yapmaları gerekriğini biliyorlar. Hücreler genetik olarak yapmaları gereken şeyleri bilirler. ve bir araya gelerek kasılmaya başlarlar. Günümüzde, pek çok klinik deneylerde kalp hastalığı için farklı türde kök hücreleri kullanılıyor. Artık hastalarda kullanılan birşey bu.

Eğer daha büyük bir organı yenileyeceksek o zaman hastanın kendi hücrelerini ya da hücre grubunu, biyomalzemeleri ve iskeleleri hep birlikte kullanabiliriz. Buradaki olay şu, eğer ölmüş ya da zedelenmiş bir organ varsa o organın dokusundan, bir posta pulunun yarısından biraz küçük bir parça alırız. Daha sonra bunu hücrelerine parçalarız, ve bu hücreleri vücut dışında çoğaltırız. Daha sonra bir iskele, bir biyomalzeme alırız, üzerinideki t-shirt ya da bluzun dokusuna benzeyen bir malzeme. Daha sonra bu malzemeyi şekillendiririz ve elimizdeki hücrelerle bu malzemenin üzerini kaplıyoruz her seferinde bir sıra hücre kullanıyoruz -- kremalı pasta gibi bir nevi. Daha sonra bunu fırın benzeri bir cihaza yerleştiriyoruz, ve böylelikle bu yapıyı yaratmamız mümkün oluyor. Bu, bizim ürettiğimiz bir kalp kapağı. Gördüğünüz gibi, burada elimizde kalp kapağının yapısı vardı ve buna hücre ektik, daha sonra da çoğalttık. Şu an bu kalp kapağındaki kapakçıkların açılıp kapandığını görebilirsiniz -- bu kapak, halen geliştiriliyor, bu nedenle henüz deneysel aşamada.

Hastalarda kullandığımız bir başka teknoloji de mesanelerle ilgili. Hastalardan çok ufak bir parça mesane dokusu alıyoruz -- posta pulunun yarısından bile daha küçük. daha sonra hücreleri vücut dışında çoğaltıyoruz, iskeleyi alıyor, bunu hücrelerle kaplıyoruz -- hastanın kendi hücreleriyle, iki tür hücre kullanıyoruz. Daha sonra bunu fırına benzeyen cihazımıza yerleştiriyoruz. Bu cihaz, insan vücut içindeki koşulları sağlıyor -- 35 santigrat derece, %95 oksijen. Birkaç hafta içinde ürettiğiniz organ hastaya nakledilmeye hazı hale geliyor. Bu özel hastalar için, bu malzemeleri aslında sadece dikişe birleştiriyoruz. İç boyutlu görüntüleme analizi kullanıyoruz, ama bu biyomalzemeleri aslında elle yapıyoruz.

Ama artık hücrelerle yarattığımız bu yapıları oluşturmak için daha iyi yollarımız var. Artık katı organlar için daha farklı teknikler kullanıyoruz, örneğin karaciğer, işe yaramadığı için atılacak karaciğerleri alıyoruz. Biliyorsunuz, nakil için hazırlanan pek çok organ aslında kullanılmadan atılır. İşte bu kullanılmayan karaciğer parçalarını alıyoruz, ve çamaşır makinası gibi bir cihaza yerleştiriyoruz bu cihaz hücrelerin tamamını temizliyor. İki hafta sonra, elinizde karaciğere benzeyen bir yapı kalıyor elinizde. Elinize aldığında karaciğere benziyor, ama içinde hüç hücre yok, sadece karaciğerin iskeleti var. Daha sonra bu iskeleti karaciğer hücreleri ile dolduruyoruz, böylece organdaki damar ağını korumuş oluyoruz. Aslında önce dokunun damarlarının içine hastanın kendi kan hücrelerinden enjekte ediyoruz, daha sonra da parenkime karaciğer hücreleri ekiyoruz. Böylelikle size daha geçen ay bu tekniği kullanarak ürettiğimiz insan karaciğer dokusunun yaratılışını göstermiş olduk.

Kullandığımız bir başka teknik ise çıktı almak. Bu gördüğünüz bir masa üstü inkjet yazıcı, Ama mürekkep yerine, hücreleri kullanılyoruz. Burada yazıcı kafasının ileri geri hareket ederek bu yapıyı bastığını görüyorsunuz, bu yapının çıktısını almak yaklaşık 40 dakika sürüyor. Burada bir 3D yükseltici de var böylece yazıcı kafasının her seferinde bir sıra ilerlemesini sağlıyor. ve sonunda bu yapının çıktısının alınması bittiğinde onu yazıcıdan çıkarıp nakletmek mümkün. Bu slaytta gösterdiğim şey gerçekte bir masaüstü yazıcı ile oluşturulmuş bir parça kemik dokusu burada gördüğünüz gibi naklediliyor. Bu nakledilen kemiğin tamamı bu teknoloji ile üretildi.

Şu anda daha da ilerlemiş bir teknolojiye bakıyoruz, daha ileri yazıcıların kullanıldığı bir sonraki nesil. Şu anda tasarladığımız bu yazıcı doğrudan hastanın üzerine baskı yapıyor. Şu an gördüğünüz şey -- kulağa komik geldiğini biliyorum, ama gerçekten böyle çalışıyor. Çünkü gerçekte, yaralı hastanın yatakta kalmasını istiyoruz ve elimizdeki bir tarayıcı var, basitçe düz bir tarayıcı. Saü tarafta gördüğünüz şey, tarayıcının nasıl çalıştığı önce hastanın yarasını tarıyor daha sonra yazıcı çıktıları ile geri geliyor ve ihtiyacınız olan katmanları doğrudan hastaların üzerine basıyor.

Çalışma prensibi bu. Burada tarayıcının ileri geri giderek yarayı taradığını görebilirsiniz. Tarama işlemi bittikten sonra hücrelerin olması gerektiği yerde doğru olarak sıralanmalarını sağlayacak bilgi gönderiyor. Burada temsili bir yara üzerinde yapılan demoyu görebilirsiniz. Bunu bir tür jel malzeme ile yapıyoruz, bir kere jel malzemeyi kaldırdıktan sonra bu hücreler hasta üzerinde olmaları gereken yere yapışıyorlar. Bu hala geliştirmekte olduğumuz yeni bir teknoloji.

Daha ileri yazıcılar üzerinde de çalışıyoruz. Çünkü aslında bizim için en zor olanı katı organlar. Bilmiyorum hiç fark ettiniz mi ama, organ nakli için sıra bekleyen hastaların %90'ı böbrek sırasında. her gün, yeterince organ bulamadığımız için pek çok hasta ölüyor. Bunu yapmak daha da zor -- büyük bir organ, vasküler, çok fazla damar ağı mevcut, çok fazla sayıda hücre var. Buradaki stratejimiz ise şu -- bu gördüğünüz bir Bilgisayarlı Tomografi, bir Röntgen -- ve katman katman giderek bilgisayarlı morfometrik görüntüleme analizi yöntemi ve 3D rekonstrüksyiyon yöntemleri işe hastanın kendi böbreklerini görüntülüyoruz. Bunlar görüntüledikten sonra, böbreği 360 derece döndürerek analiz ediyoruz ve tüm hacimsel özelliklerini çıkarıyoruz, daha sonra bu bilgiyi alıp tarayıcı yardımı ile bilgisayar destekli şekilde basıyoruz. Organı katman katman açıyoruz ve organ boyunca her katmanı analiz ediyoruz. Daha sonra, burada gördüğünüz gibi, bu bilgiyi bilgisayara gönderiyoruz ve hasta için gereken organı kendimiz tasarlıyoruz. Bu gördüğünüz gerçek bir yazıcı. Şu anda da birşeyler basıyor.

İşte gerçek yazıcı burada. Biz, bugün burada konuşurken, sahne arkasında bu yazıcı duruyordu. İşte böbrek yapısını basan yazıcı tam burada. işte görüyorsunuz. Bir böbreğin basılması yaklaşık yedi saat sürüyor, şu anda bu üç saattir çalışıyor. Şimdi Dr. Kang sahneye gelecek ve bugün biraz daha erken saatlerde bastığımız bu böbreklerden birini sizlere göstereceğiz. Eldivenlerimi takayım. Teşekkürler. Biraz geri git. Bu edivenler bana biraz küçük ama neyse oldu. Bugün daha erken saatlerde basılan böbreği görüyorsunuz.

(Alkışlar)

Kıvamı epey yerinde. Bu Dr. Kang. Bu projede olarak ekibi ile birlikte bizimle çalışıyor. Çok teşekkürler Dr. Kang. Sağolun.

(Alkışlar)

Bu yeni bir nesil. Bu sahnede gördüğünüz yazıcı. Şu anda üzerinde çalıştığımız teknoloji bu. Aslında, bunu uzun bür süredir geliştiriyoruz. Sizinle bir süredir hastalara sunduğumuz teknolojiyi görebilmeniz için bir kısa film paylaşacağım.

Bu aslında çok kısa bir klip. sadece 30 saniye -- daha önce organ naklettiğimiz bir hastanın klibi.

(Video) Luke Massella: Gerçekten çok hastaydım. Yataktan bile çıkamıyordum. Okula gidemiyordum. Hayatım berbattı. Dışarı çıkamıyordum teneffüste biraz basketbol oynamaya kalksam içeri girdiğimde bayılacakmış gibi hissediyordum. Çok hastaydım. Hayat boyu diyalize mahkumdum, ve hayat boyu böyle yaşamayı düşünmekten bile hoşlanmıyordum. Ameliyattan sonra yaşantım çok daha iyi hale geldi. daha çok ley yapabilir oldum. Lisede güreş takımına girdim, takım kaptanı oldum, harika birşeydi. Arkadaşlarımın yanında normal bir çocuk olabildim. Bu mesaneyi yaratırken benim kendi hücrelerimi kullandılar, bu nedenle yaşantım boyunca benimle birlikte olacak, tamamen halloldu.

(Alkışlar)

Juan Enriquez: Bu deneyler bazen işe yarar, ve işe yaratıklarında da müthiştirler. Luke, lütfen buraya gelir misin?

(Alkışlar)

Eee, Luke, dün akşamdan beri Tony'yi en son ne zaman gördün?

LM: 10 yıl önce, ameliyat olduğum zaman -- ve onu yeniden görmek çok güzel.

(Kahkaha)

(Alkışlar)

JE: Bize biraz neler yaptığını anlat.

LM: Şu anda Connecticut Üniversitesi'nde okuyorum İletişim, TV ve Medya bölümündeyim, seneye bitiyor. Ve normal bir genç gibi yaşantımı sürdürmeye çalışıyorum. Çocukken en büyük hayalim buydu. Ama Spina Bifida ile doğduğunuzda bu epey zor böbreklerin ve mesanem çalışmıyordu. 16 ameliyat geçirdim ve bu imkansız görünüyordu. Böbrek yetmezliğine girdiğimde 10 yaşındaydım. daha sonra bu ameiyatı oldum ve aslında bugün beni ben yapan ve hayatımı kurtaran bu teknik oldu.

(Alkışlar)

JE: Tony, bu ameliyatlardan yüzlerce yaptı değil mi?

LM: Bildiğim kadarı ile o laboratuvarında çok çalışıyor ve çılgın fükürler üretiyor. Ben bu ameliyatı olan ilk 10 insandan biriyim. 10 yaşındayken bunun ne kadar müthiş birşey olduğunu anlamamıştım. Küçük bir çocuktum ve "Tabi olurum o ameliyatı" diye düşüniyordum. (Gülüşmeler) Tek istediğim iyileşmekti, ve büyüyüp de onun yaptığı inanılmaz şeyleri görünce, şimdi anlıyorum ne kadar muhteşem bir şey olduğunu.

JE: BU çağrıyı durduk yerde aldığında -- Tony gerçekten çok utangaç ve Luke gibi birini buraya getirmek için Tony gibi alçakgönüllü birini ikna etmemiz epey zor oldu. peki, Luke, İşletme Bölümü'ndeki profesörlerinden -- işletme okuyorsun deil mi?-- TED'e gelmek için izin aldığında, ki iletişim ile az da olsa ilgii olabilir tepkileri ne oldu?

LM: Çoğu profesörüm destekledi, "Senin için çok sevindim.", "Mutlaka resimleri getir, hatta internetteki videoları yayınlanınca bana göster" diyen oldu. Daha inatçı olan birkaç tane vardı. onları ikna etmem gerekti. Onları kenara çekip durumu anlattım.

JE: Seninle tanışmak büyük bir ayrıcalık, onur duydum. Çok teşekkür ederim. (LM: Çok teşekkürler.)

JE: Çok teşekkürler Tony.

(Alkışlar)