Biyobaskı Teknolojisi ile Hayvan Modellerinin Kullanımının Azaltılması

Temel ve uygulamalı araştırmalar, hastalıkların hücresel mekanizmalarını anlamak, ilaçları veya aşıları klinik öncesi aşamada test etmek için genellikle hayvanları (kemirgenler, tavşanlar, maymunlar vb.) model olarak kullanmaktadır. Hayvan modellerinin kullanımı yıllar boyunca sürekli olarak tartışılmıştır. Etik sorunların yanı sıra hayvan testleri zaman alıcı ve pahalıdır. Aslına bakılırsa yeni geliştirilen ilaçların %40’ı klinik çalışmalarda başarısız oluyor ve bu da hayvan modellerinin güvenilirliğinin ve öngörülebilirliğinin zayıf olduğunu gösteriyor. Bundan mütevellit alternatif yöntemlerin bulunması acil bir ihtiyaçtır. Son birkaç yılda, 3 boyutlu hücre kültürü ve 3 boyutlu biyobaskı alanlarındaki araştırmalar önemli ölçüde artış gösterdi ve doku mimarisini daha iyi yansıtan organoidler, insan organ benzeri yapılar ve çip üstü organlar gibi yeni teknolojilerin ortaya çıkmasını sağladı. Bu yöntemler hayvan modellerine umut verici alternatifler olabilir.

Son on yılda, ışık tabanlı 3 boyutlu biyobaskı tekniği kullanılarak elde edilebilen 3 boyutlu mikroakışkan sistemler olan Çip Üstü Organlar (OOCs), insan organlarının fizyolojik ortamını ve işlevselliğini temsil eden platformlar olarak büyük potansiyel göstermiştir. Beyin, akciğer, iskelet kası, kalp, deri, böbrek, karaciğer, bağırsak  gibi organlar için geliştirilmiştir. 2017’de Skardal ve meslektaşları çip üzerinde üç dokulu organ sistemini (karaciğer, kalp, akciğer) tanımladılar  ve ilaç uygulamasına verilen organlar arası tepkilerin örneklerini vurguladılar.

Kanser araştırmalarında hayvan modelleri, kanserin genetik mekanizmalarını anlamak için kullanılmaktadır. Ancak tümör mikro ortamını (TME) incelemek için yetersiz kalmaktadır. TME terimi, fibroblastlar, kan damarları, doğuştan gelen ve adaptif bağışıklık hücresel ağları ve hücre dışı matris (ECM) gibi mezenkimal türevli hücreleri içeren, kanser epitelini çevreleyen karmaşık hücresel ortamı ifade eder. Tümör mikro ortamını incelemek için çeşitli tümör organoid modelleri halihazırda geliştirilmiştir. Bojin ve arkadaşları tarafından yayınlanan bir çalışmada, meme tümör mikro ortamı modellenmiştir. Araştırmacılar, kanser hücrelerini, tümörle ilişkili fibroblastlar (TAF’ler) ve periferik kan mononükleer hücreleri (PBMC’ler) içeren hidrojel halkalara sarılmış merkezi bir küremsi içine dahil ettiler. 3 boyutlu hücre kültürü koşullarının in vitro tümör dokusu benzeri bir yapı oluşturmak için uygun olduğunu gösterdiler.

Jiang T. ve arkadaşları tarafından yayınlanan başka bir çalışmada in vivo meme kanseri TME’sini taklit edecek bir platform oluşturmak için ekstrüzyon 3D biyobaskı teknolojisini kullanıldı. Araştırmacılar, doğal tümör stromasına benzeyen bir biyomürekkebe gömülü biyobaskılı kanser hücreleri ve fibroblastlardan oluşan bir ortak kültür gerçekleştirdiler. Kanser hücrelerinin, uzun hücre kültürü süreleri (> 30 gün) boyunca yüksek canlılığa sahip çok hücreli tümör küremsileri (MCTS) oluşturabildiklerini kanıtladılar.

Viroloji çalışmalarında in vivo viral özellikleri anlamak için hayvan modelleri kullanılmaktadır. SARS-CoV-2’nin viral enfeksiyonu son iki yıldır ilgi odağı oldu. Yalnızca organoidler değil, aynı zamanda 3 boyutlu baskı iskeleleri de bu konuda umut verici sonuçlar vadederek daha etkili teşhisler geliştirdi. Bilimde hayvan deneylerinin insanlara önemli faydalar sağladığına şüphe yok. Ancak etik sorunlar ve yüksek maliyet gibi bazı sınırlamalar göstermektedir. 3 boyutlu hücre kültürü ve 3 boyutlu biyobaskı teknolojisi, temel araştırmalar, kanser çalışmaları ve ilaç keşifleri için en azından hayvan kullanımını azaltmaya yardımcı olabilecek yeni bakış açıları sunuyor.

REFERANSLAR :

Skardal A et al., Multi-tissue interactions in an integrated three-tissue organ-on-a-chip platform. Nature Scientific Reports; volume 7, Article number: 8837; (2017)

Bojin F et al., 3D bioprinting of model tissues that mimic the tumor microenvironment. Micromachines (Basel) ;12(5):535; (2021)

tissuelabs.com

Li Z et al. Application of Animal Models in cancer research: recent progress and future prospects. Cancer Manag Res.;13:2455-2475; (2021)

Jiang T et al., Bioprintable alginate/gelatin hydrogel 3D in vitro model systems induce cell spheroid Formation. J Vis Exp.;(137):57826; (2018)

Yorum bırakın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Scroll to Top