Sungkyunkwan Üniversitesi araştırmacıları Parkinson hastalığı tedavi yanıtlarını gerçek zamanlı izlemeye olanak tanıyan bir biyoyonga teknolojisi geliştirdi. Üniversite salı günü yaptığı açıklamada, “organoid-on-a-chip” teknolojisinin kök hücre kaynaklı “mini-beyinler” ile ışığın maddeyle etkileşimini en üst düzeye çıkaran nanoplazmonik bir sensörü birleştirdiğini ve böylece tedavi yanıtlarının gerçek zamanlı izlenmesini sağladığını bildirdi.
Bulgular, nanobilim alanında önde gelen uluslararası dergilerden ACS Nano’da yayımlandı. Çalışma, üniversitede Biyofizik Bölümü’nde görev yapan Kim In-ki ve Park Jong-chan profesörlerinin her biri liderliğinde iki araştırma ekibi tarafından yürütüldü. Ekiplerde doktora adayları Cho Han-jun ve Kim Young-jun ile yüksek lisans öğrencisi Yoon Na-hyun yer aldı ve ikisi makalenin eş birinci yazarları oldu.
“Bu çalışma, ultra hassas optik bir sensör kullanılarak yaşayan insan dokusunda ilaç yanıtlarının zaman içinde sürekli izlenmesine bir yol açması bakımından önemli” diyen profesör Kim, “Teknolojiyi hasta özelinde ilaç geliştirme ve hastalık tedavisi için kilit bir platforma dönüştürmek üzere daha da geliştireceğiz” ifadelerini kullandı.
Organoid, gerçek bir organa benzemek üzere insan kök hücrelerinden üretilen üç boyutlu “mini organ”dır. Araştırmacılar, beyin ile omuriliği birbirine bağlayan ve solunum ile hareket gibi hayati işlevleri düzenleyen kilit bölge olan beyin sapını taklit eden bir organoid oluşturdu. Parkinson hastalığı, hareketi kontrol eden dopamin üreten hücrelerin zarar görmesiyle oluşan ve titreme ile kas sertliği gibi belirtilere yol açan önemli bir nörodejeneratif hastalıktır.
Geleneksel ilaç geliştirme araştırmalarında ilacın nasıl çalıştığını değerlendirmek için hücrelerin sıklıkla yok edilmesi ya da özel olarak boyanması gerekiyordu. Bu durum, bir ilacın yaşayan dokuda ne zaman etkisini göstermeye başladığının ve etkisinin ne kadar sürdüğünün sürekli izlenmesini zorlaştırıyordu.
Araştırma ekibi bu sınırlamayı, ışığın insan saçından çok daha küçük altın nanoyapılarla etkileşime girdiğinde ortaya çıkan optik rezonans olayı sayesinde aştı. Ekip, dopamine özgü olarak yanıt veren yapay bir DNA molekülü olan aptamer’i, altın nanodelikler ile dikey optik rezonatörün birleşiminden oluşan bir sensör yüzeyine bağladı. Bu sayede beyin sapı organoidlerinden salınan dopamin miktarını dokuya zarar vermeden ultra yüksek duyarlılıkla saptayabildi.
Araştırmacılar, kültür ortamını ve ilaçları ince kanallar aracılığıyla hassas şekilde ileten mikroakışkan bir yonga kullanarak Parkinson hastalığı beyin sapı organoidlerinin yanıtını 12 saat boyunca gerçek zamanlı izledi. Çalışma, ilaç konsantrasyonunun artırılmasının her zaman daha büyük terapötik etki sağlamadığını gösterdi. Bu bulgulara dayanarak araştırmacılar, hastalarda en olumlu terapötik yanıtı gösteren optimal bir dozu belirledi.
Bulgular, platformun insan beyin dokusunu taklit eden bir modelde bir ilacın etkisinin ne zaman başlamaya başladığını, maksimum düzeye ne zaman ulaştığını ve etkinin ne kadar sürdüğünü zaman içinde doğru şekilde ölçebildiğini gösterdi. Teknolojinin, hayvan çalışmaları ile insan klinik deneyleri arasındaki boşluğu daraltarak ilaç geliştirme süreçlerini kısaltması ve maliyetleri azaltması bekleniyor.
