Kıkırdak doku oluşumunda yeni doku mühendisliği stratejilerinin geliştirilmesi

Abstract

Kıkırdak dokusunun travma, tümör uzaklaştırılması veya mikrotia, anotia gibi konjentinal hasarlar sonucu kaybı baş ve boyun cerrahisinde karşılaşılan en temel sorunlardan bir tanesidir. Hasarlı bölgeye otolog hücre nakli veya hasarlı bölgeye mekanik destek sağlamak amacıyla çeşitli implantların yerleştirilmesi geleneksel tedavi yaklaşımlarıdır fakat yeterli miktarda uygun hücrenin bulunamaması, implant malzemesinden kaynaklanan dezavantajlar, uygulamada birçok sorun yaratmaktadır. Bunun yanında araştırmacılar son yıllarda artan bir ilgi ile doku mühendisliği uygulamalarını çalışmaktadırlar. Doku mühendisliği mühendislik ilkeleri ile biyolojik bilimlerden gelen bilgilerin harmanlanmasıyla baş ve boyun cerrahisinde kullanılabilecek uygun kıkırdak dokusunun geliştirilmesini sağlayabilir. Doku mühendisliğinde geliştirilen doku iskeleleri ile kıkırdak hücrelerinin oluşturduğu biyohibrid yapı uygun kıkırdak dokusunun oluşmasına izin verecektir. Kıkırdak dokusu avasküler olması nedeni ile, yenilenme yeteneği oldukça sınırlıdır. Kıkırdak dokusunun yenilenebilmesi için gerekli büyüme faktörlerinin ortamda bulunması gerekmektedir. Buradaki temel sorun hücreler in-vitro koşullarda üretildiklerinde bu büyüme faktörlerini zamanla üretme özelliklerini yitirirler. Bu yitirilen özelliklerin tekrar kazandırılmasında araştırmacılar gen tedavi yöntemine başvurmaktadır. Yapılan çalışmalar çok büyük oranda çeşitli virüslerin taşıyıcı olarak kullanıldığı virüs temelli genetik transfeksiyon çalışmaları olmuştur. Her ne kadar genetik materyalin konakçı hücreye aktarılmasındaki verim oldukça iyi olsa da halen virüs temelli çalışmalarda yüksek oranda mutasyon, kanser, immünojenite riski bulunmaktadır.Bu çalışmada kulak kıkırdak modelinde oluşturulan hasarın tedavisinde doku mühendisliği yaklaşımı ile yeni stratejilerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, biyouyumlu ve biyobozunur 3 boyutlu jelatin/okside dekstran doku iskeleleri hazırlanmıştır. Primer kıkırdak hücreleri izole edilerek, hazırlanan doku iskeleleri ile etkileşimleri konfokal ve taramalı elektron mikroskobisi kullanılarak incelenmiştir. Primer kıkırdak hücreleri BMP-7 ifade eden plazmid ile transfekte edilerek hücrelere bu faktörü sentezleme özelliği kazandırılmıştır. In-vitro deneylerin yanı sıra tavşan kulağında oluşturulan 15mmx15mm'lik kıkırdak hasarının iyileşmesi yalnız hasar, yalnız doku iskelesi, doku iskelesi, primer kıkırdak hücreleri ve doku iskelesi ve genetik modifiye (transfekte) primer kıkırdak hücreleri olmak üzere 4 farklı grupta 4 ay boyunca incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar radyolojik, histolojik ve erken gen ekspresyonu düzeyinde ayrıntılı olarak incelenmiştir.

The loss of cartilage tissue in trauma, tumuor recreation or congenital defects like microtia or anotia, is one of the major problems in head and neck surgery. Autologous cell transplantation and/or using various implants to support the defect mechanically are some traditional therapy methods. However, lack of enough cells and implants? drawbacks also can cause problems in application. Beside these, with the increasing interest in recent years, researches are dealing with tissue engineering approaches. For head and neck surgery, a proper cartilage tissue can be developed by the combination of tissue engineering principles with the biological science basics. Bio-hybrid structure consisted on tissue engineered scaffold and cartilage cells, can allow to develop a proper cartilage tissue. Cartilage regeneration capacity is limited due to its avascular structure. In order to regenerate a tissue, essential growth factors should exist in the microenvironment. The main concern in cartilage tissue engineering is that the cartilage cells lose their ability to synthesize the growth factors in in-vitro. This ability can be bringing in by gene therapy. Most of these studies are various viruses based genetic transfection studies. Although the transfection efficiency is comparatively high, there are still some risks in viral studies like mutation, cancer or immunogenicity.In this study, it is aimed to develop a novel strategy for the cartilage defects repair in auricle cartilage model with tissue engineering approaches. For this purpose, a biodegradable and biocompatible 3D polymeric gelatin/ox-dextran scaffolds were prepared. Primary cartilage cells were isolated and the their interaction with the scaffold were analysis with Confocal Microcopy and SEM. Primary cartilage cells were transfected with BMP-7 plasmid and cells were gained to synthesize BMP-7. Beside in-vitro studies, a 15mmx15mm cartilage defect healing in rabbit auricle were monitored up to 4 months in 4 groups defect only, scaffold only, scaffold with primary chondrocytes and scaffold with genetically modified primary chondrocytes.Results were evaluated in terms of histology, radiology and early gene expressions.