Sinir Doku Mühendisliği Nedir?

Sinir sistemi denilince aklımıza ilk olarak gizemi hala çözülememiş, çözüldüğü düşünülen kısımları da hala net olarak anlaşılamamış bir yapı geliyor. Bu karmaşık yapı, merkezi sinir sistemi (MSS) ve periferik sinir sistemi (PSS) olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. MSS kan beyin bariyerini de içeren beyin ve omurilikten oluşmaktadır. Merkezi sinir sisteminde bulunan sinir dokusunun çoğunluğu nöronal hücreler ve glial hücreler olmak üzere iki hücre tipinden oluşmaktadır. Nöronlar, sinir sisteminin ana bilgi aktarma birimi olup çevreden gelen uyarıları alan duyusal nöronlar veya kas dokusu ile sinyal iletimi sağlayarak hareketin oluşumundan sorumlu olan motor nöronlar olarak sınıflandırılmaktadır. Glial hücreler ise astrosit ve oligodendrositleri içeren destek hücrelerini kapsamaktadır.

Günümüzde sinir sistemini etkileyen 600’den fazla hastalığın olduğu bilinmektedir. Bu hastalıkları genellikle sinir sisteminin merkezi ve/veya periferik yapılarını etkileyen nörolojik hastalıklar, travma ve cerrahi operasyonlar ile ilişkilidir. Nörodejeneratif hastalıklar, ilerleyici sinir sistemi fonksiyon bozukluğu ile karakterize edilen kalıtsal ve sporadik durumlar olarak tanımlanmaktadır Alzheimer, Parkinson, Huntington, multiple skleroz (MS), amniyotik lateral skleroz (ALS), epilepsi, ensefalitler ve beyin kanserleri bilinen nörodejeneratif hastalıklardan sadece bazılarıdır.

Bilindiği gibi hem merkezi sinir sistemi hem de periferik sinir sistemi çok sınırlı rejeneretif yeteneğe sahiptir. Herhangi bir yaralanma veya hastalık durumunda bu iki sistemin de vereceği cevaplar çok farklıdır. Örneğin periferik sinir sisteminde bir hasar meydana gelmesi durumunda terapötik bir müdahale olmazsa sinirin kendiliğinden rejenerasyonu yeterli olmaz. Burada gerçekleşecek herhangi bir hastalık veya hasar erken teşhis edilse bile cerrahi müdahaleler sinirin dejenere olmadan önceki fonksiyonlarını geri kazandıracak nitelikte iyileşme sağlamaz. Bu tip dejenerasyonları tedavi edebilmek için üç yol söz konusudur. Bunlar geleneksel epinöral nörorafi, otolog ya da allojenik greftlerin kullanımıdır. Merkezi sinir sisteminde gerçekleşecek herhangi bir hasar durumunda da rejeneretif yeteneğin oldukça sınırlı olmasından dolayı tedavi oldukça zor hale gelmekte ilaçlar sadece hastalığın ilerlememesine yardımcı olmaktadır.

Literatürde bilinen bu hastalıkların fazlalığı ve tedavisinin kısıtlı olması bilim insanlarını alternatif tedavi seçeneklerini araştırmaya teşvik etmiştir. Bu alternatif tedavi yöntemlerinden biri olan sinir doku mühendisliği ise hastalar için nöral hastalık modelleri ve replasman dokuları geliştirme konusunda büyük adımlar atıp tam bir mucize görevi üstlenmektedir. Bununla birlikte, biyomimetik doku modelleri ve etkili tedavi yöntemlerine olan ihtiyaç henüz karşılanamamaktadır. Yani bu alanda yapılan çalışmalar çok kısıtlı olup yavaş ilerlemektedir.

Sinir doku mühendisliği kavramı henüz oldukça yeni bir alan olmakla beraber beyin ve omurilikten oluşan merkezi sinir sistemindeki nöral dokuların yeniden tasarlanmasını konu edinir. Nöral hücrelerin kendini yenilemediği düşünüldüğünde bu alanın çalışma prensiplerinin ağır olduğu gerçeğini kabul etmek gerekmektedir. Otolog greft uygulamalarıyla tedavi edilmeye çalışılan hastalar ne yazık ki otolog sinir dokusunun yeterli olmaması ve kullanılmakta olan yapay sinir yapılarının uzun sinir boşluklarını doldurmada başarısız kalması ve doku rejenerasyonunu sağlayamamasının getirdiği dezavantajları yaşamaktadır.

Sinir doku mühendisliği alanında üretilen yapı iskeleleri; üç boyutlu gözenekli, lifsi ya da üzerinde kanallar barındıracak şekilde üretilmektedir. Bu sayede üzerine ekilecek hücreler doğal ortamdakine benzer biçimde hayatsal fonksiyonlarını devam ettirebilecekleridir. Bu alandaki esas amaç doğal sinir dokusunu taklit edecek boyutta lifler ve mikro-desenli polimerik zarlardan oluşan hücre taşıyıcıları kullanarak hücrelerin yönlenmesini sağlamaktır.