Çin’deki araştırmacılar kalbin doğal ritmini yöneten sinoatriyal düğümün laboratuvar ortamında üretildiğini açıkladı. Dünyada ilk kez geliştirilen bu biyolojik yapı, kendi kendine ritmik şekilde atım oluşturabiliyor. Bilim insanlarına göre bu gelişme, hem kalp hastalıklarının araştırılmasında hem de gelecekte biyolojik kalp pili teknolojilerinin geliştirilmesinde kritik bir dönüm noktası olabilir. Kalbin “orkestra şefi” laboratuvarda üretildi
Sinoatriyal düğüm, kalbin sağ kulakçığında bulunan ve kalp ritmini başlatan küçük bir yapı olarak görev yapıyor. Sinir sistemi tarafından düzenlenen elektriksel sinyalleri üreten bu merkez, kulakçıklar ve karıncıkların ne zaman kasılması gerektiğini belirleyerek kanın vücuda düzenli şekilde pompalanmasını sağlıyor.
Araştırmacılar, bu yapının kalbin adeta “orkestra şefi” olduğunu vurguluyor. Çünkü sinoatriyal düğümde oluşabilecek bir bozulma, kalp ritminin tehlikeli seviyede yavaşlamasına hatta tamamen durmasına yol açabiliyor. Ağır vakalarda bu durum yaşamı tehdit eden sonuçlar doğurabiliyor.
Şanghay’daki bilim insanları ise bu soruna çözüm olabilecek biyolojik bir kalp pili geliştirmeyi başardı. İnsan pluripotent kök hücrelerinden oluşturulan üç boyutlu sinoatriyal düğüm organoidi, laboratuvar ortamında kendi başına düzenli şekilde atım üretebildi.
Kök hücrelerden üretildi
Araştırmada kullanılan insan pluripotent kök hücreleri, kendilerini yenileyebilme ve farklı hücre türlerine dönüşebilme özellikleriyle dikkat çekiyor. Bilim insanları, embriyonik gelişim sırasında ortaya çıkan biyolojik sinyalleri taklit ederek bu hücreleri sinoatriyal düğüm hücrelerine dönüştürdü. Elde edilen üç boyutlu organoidin istikrarlı ve spontan şekilde attığı belirtildi. Araştırmacılar ayrıca bu yapıyı atriyuma benzeyen başka bir organoid ile birleştirdi. Böylece elektriksel sinyallerin sinoatriyal düğümden kalp dokusuna düzgün şekilde iletildiği gözlemlendi.
Sinir sistemi bağlantısı da taklit edildi
Çalışmanın en dikkat çekici aşamalarından biri ise geliştirilen organoidin yapay bir kardiyak sinir ağına bağlanması oldu. Kalbin tabanında bulunan geniş sinir ağı taklit edilerek sinir sisteminin kalp ritmi üzerindeki etkisi yeniden oluşturuldu.
Araştırmacılar, organoidin gen ekspresyon profilinin insan embriyosundaki gerçek sinoatriyal düğüm hücrelerine oldukça benzediğini açıkladı. Ayrıca yapının kalp ritmini düzenleyen ilaçlara uygun biyolojik yanıt verdiği de tespit edildi.
Bu durum, geliştirilen sistemin yalnızca teorik bir model olmadığını, aynı zamanda ilaç testleri ve hastalık araştırmaları için gerçekçi bir biyolojik platform sunduğunu gösteriyor.
Geleneksel kalp pillerine alternatif olabilir
Elektronik kalp pilleri yarım yüzyıldan uzun süredir kullanılıyor. Bu cihazlar kalbe elektrik darbeleri göndererek ritim bozukluklarını kontrol altında tutuyor. Ancak enfeksiyon riski, sınırlı pil ömrü ve hastanın kalp yapısındaki değişimlere tam uyum sağlayamama gibi çeşitli dezavantajlara sahip oldukları biliniyor.
Yeni geliştirilen biyolojik sinoatriyal düğüm organoidinin ise gelecekte hücre veya organoid nakline dayalı biyolojik kalp pili teknolojilerinin önünü açabileceği değerlendiriliyor.
