HÜCRE KAPSÜLLERİ
“Hücre tedavisi”, hasarlı ya da işlevini yitirmiş hücre fonksiyonlarının sağlıklı hücreler ile gideriminin amaçlandığı bir tedavi. Uygun dokudan izole edilen hücre, özellikleri belirlendikten sonra yeterli sayı ve kalitede hedef organa yollanıyor. Kilit nokta, bu hücrelerin nereden sağlanacağı. En iyi yaklaşım, hastanın sağlıklı bölgesinden alınan hücrelerin (otolog hücre) vücut dışın da hazırlanan hücre kültürlerinde çoğaltılarak hastaya nakledilmesi. Bağışıklık sistemince reddedilmemesi en büyük avantajı; fakat çoğunlukla üretim için gerekli olan çok az sayıdaki hücrenin alınması bile hastada doku kaybına neden olabiliyor. Özellikle yaşlılarda bu yöntem pek kullanılamıyor. Hücrelerin başka insandan alındığı durumdaysa, bağışıklık sistemi reddi en büyük risk. Çoğu zaman verici (donör) bulmak da zor. Bazı durumlarda farklı türlerden, örneğin, hayvandan insana hücre nakli yapılabiliyor. Fakat bağışıklık sistemince reddedilmenin yanısıra, hayvanlarda görülen virüslerin bulaşma ihtimali de büyük. Yakın zamanda önem kazanan bir diğer hücre kaynağıysa, “hücre hatları” (cell line). Değişime uğradıklarından tümör oluşturma riskleri var ve yine bağışıklık sistemince red edilebiliyorlar. Kısacası, otolog hücreler dışındaki tüm hücreler için “bağışıklık sistemi reddi” ortak problem. Çözüm için başvurulan yöntemlerin başında “kapsülasyon” geliyor.
Canlı hücre veya dokuların yarı geçirgen bir zar içine kapsüle edilme (hapsedilme) düşüncesi ilk kez 1978 yılında Lim tarafından öne sürülmüş. 1980’de ise Lim ve Sun tarafından pankreasın insülin salgılayan Langerhans Badacık hücreleri, doğal bir polimer olan aljinat içerisine kapsüle edilmiş ve bu kapsüller deney hayvanına enjekte edildiğinde, diyabetik durumun (şeker hastalığının) düzeldiği görülmüş.
Hücre kapsüllerinin üç türü var: Akışlı cihazlar, mikrokapsüller ve makrokapsüller.
Akışlı cihazlar: Damar cihazları olarak da bilinen bu cihazlarda hastanın kanı, bir plastik tüpe alınır. Vücut için gerekli işlevi sağlayacak hücrelerse tüpün kapalı bölmesine yerleştirilir. Tüpün kanla etkileşen kenarları gözeneklidir. Kan, tüp içerisinde akarken hücrelerce salgılanan maddeleri içerisine alır ve hücrelere gerekli oksijeni ve besin maddelerini sağlar. Bu cihazın iç çapı 1 milimetre civarındadır.
Mikrokapsüller: Tek hücreler veya hücre kümeleri yarı geçirgen bir zarla çevrili olurlar. Bu tür sistemler hidrojellerden, çoğunlukla da aljinatdan yapılıyor. Canlı hücreler sodyumaljinat çözeltisinde dağıtılır. Daha sonra, bu karışım bir mikrodamla oluşturucu cihaz içerisinden geçirilerek yaklaşık 0.5 milimetre çapında mikrokapsüller oluşturulur. Kalsiyum klorür çözeltisine damlatılan bu karışım, çapraz bağlanarak çözünmez hale gelir. Mikrokapsüllerin geçirgenliği, mekanik dayanımı ve biyouyumluluğu, polianyonlar örneğin poli(lisin) ile kaplanarak istenilen değere getirilir. Enjekte edilebilir bu kürelerin üretimi kolay ve çabuk. Fakat kırılgan oluşları ve istenmeyen bir durumla karşılaşıldığında vücut içerisindeki yerlerinin saptanıp dışarı çıkartılmaları çok zor.
Makrokapsüller: Çok sayıda hücre veya hücre kümesi çubuk, disk veya içi boş silindir (hollowfiber) şeklindeki yapılara yerleştiriliyor. Kapsülün iç kısımlarındaki hücrelere oksijen ve besin maddesi taşınımının güçlüğü en büyük dezavantajı. Makrokapsüller ve akışlı cihazlar genellikle akrilonitrilvinil klorür kopolimerinden hazırlanıyorlar.
Tüm kapsüllerin ortak özelliği, yarıgeçirgen bir zara sahip oluşları. Bu zar, 10 nanometrelik gözeneklere sahip. Böylelikle, bağışıklık sistemi elementleri, örneğin IgG antikorlar ve lenfositler, kapsül içerisine giremiyor ve hücrelerin bağışıklık sistemince reddi engellenmiş oluyor. Fakat gözenekler hücreler için gerekli besin maddelerinin girişine ve ürün çıkışına izin veriyor. Kapsül hazırlanmasında kullanılacak polimerlerin vücut ortamında parçalanmaması ve hücrelerin işlevlerini kapsül içerisinde de devam ettirmeleri yöntemin kritik noktaları.
1994 yılında “kronik ağrı” şikayeti olan bir kişi, kapsüllerle tedavinin ilk deneği oldu. Cerrah, hastanın omuriliğine küçük bir plastik tüp yerleştirdi. İki ucu kapatılmış olan bu tüp, 5 santimetre uzunluğunda ve dar olup, doğal ağrıkesicileri salacak “buzağı hücreleri”yle doldurulmuştu. İdeal olarak, ağrıkesiciler plastik üzerindeki gözeneklerden sızarak omurilikdeki sinir hücrelerine ulaşacak ve böylece ağrı sinyalleri beyine gönderilecekti. Gözenekler küçük molekül ağırlıklı besin maddeleri ve oksijenin bu tüpe girişine izin verecek, fakat büyük molekül ağırlıklı bağışıklık sistemi elemanlarının girişini engelleyecek kadar küçük oluyor. Bu çalışma bir başlangıçtı. Vücuda yerleştirilen hücrelerin ne kadar süreyle canlılıklarını koruyacakları ve içerdikleri analjezik maddeleri salacaklarını görmek amacıyla tasarlanmıştı. Sistem gerçekten de çalıştı. Daha sonra, çok sayıda hastada da aynı başarıya ulaşıldı. Bu çalışmalardan 5 yıl sonra, benzer olarak bir karaciğer destek sistemi geliştirildi. Hücre kapsüllerinin kullanıldığı bu tedaviler “immünoizolasyon tedavisi” veya “biyohibrid organlarla tedavi” olarak da adlandırılmakta. Kronik ağrı ve karaciğer yetmezliği dışında, şeker hastalığı, Parkinson ve Huntington hastalıkları, hemofili (kanın pıhtılaşmaması), anemi (kansızlık) ve çeşitli göz hastalıkları bu tedavinin diğer adayları.
Tip I şeker hastalığında, pankreas insülin salgılamayı durdurmakta. İnsülin, kandaki şekeri normal düzeyde tutan bir hormon. Bu hastalara yapılan günlük insülin enjeksiyonları, yaşamlarını devam ettirmelerini sağlıyor. Fakat bir yandan da, pankreasın saldığı normal insülinden farklı bir salım özelliği taşıyor. Uzun yıllar sonra, bu hastalarda körlük ve böbrek yetmezliği gibi arazlar ortaya çıkmakta. Bu nedenle, hücre kapsüllerinin şeker hastalığı tedavisinde kullanımı çok önemli; ancak şu anda insanlarda başarı çok zor. Çünkü, bu tedavi için yaklaşık 2 milyon betahücresi gerekli ki, bu rakam şu ana kadar klinik çalışmalarda kullanılabilen sayının 1000 katı. Çözüm, gen mühendisliği yaklaşımıyla hızla çoğalan, glikozduyarlı, insülinsalan hücre hatlarının üretimi olarak gözüküyor. Bu konudaki çalışmaların, önümüzdeki günlerde meyvelerini vermesi umut ediliyor.
Hücre kapsüllerinin yalnızca vücuda yerleştirilerek, yani implant şeklinde kullanılması şart değil. Örneğin, karaciğerdestek sistemleri vücut dışında çalışıyor (ekstrakorporeal cihaz). Bu sistemin amacı, transplantasyon sırası gelene kadar karaciğeryetmezliği çeken hastaya yaşam şansı vermek. Bu makine, hasta kanını dışarı alarak plazmasını, yani sıvı kısmını bir aktif karbon kolonuna yolluyor. Bu kolon, kandaki bazı zehirli maddeleri uzaklaştırıyor. Kolon çıkışında bir oksijenlendirme ünitesi var. Cihazın kapsül kısmınaysa domuzdan alınan sağlıklı karaciğer hücreleri (hepatositler) doldurulmuş. Plazmadan hücrelere geçen (sızan) toksinler zehirsiz hale getiriliyor ve temizlenmiş plazma hastaya geri dönüyor.
