Konvansiyonel kanser (tümörü ortadan kaldırmak veya küçültmek) tedavisinde karşılaşılan en büyük sorunlardan biri, hastanın vücuduna enjekte edilen kemoterapi ilaçlarının çok düşük bir oranının tümöre ulaşması, geri kalan kısmının ise vücudun istenmeyen yerlerinde tahribata yol açması. İstenmeyen yan etkiler vücuda verilebilecek dolayısıyla tümöre ulaşacak ilaç dozunun sınırlanmasına yol açıyor. Bu sorunu çözmek isteyen Almanya Stuttgart Max Planck Akıllı Sistemler Enstitüsü Fiziksel Zeka Bölümü Direktörü Prof. Dr. Metin Sitti ile ekibi kolları sıvadı ve biyohibrit mikrorobot tabanlı çok işlevli akıllı terapi taşıma sistemleri geliştirdi.
Araştıma ekibi daha önce de sentetik mikrorobotlar geliştirerek kemotrapi ilaçlarının etkin bir şekilde tümöre taşınmasını sağlayan bir yöntem ortaya atmıştı. Şimdi ise bu mikrorobotları organik maddeden üretti. Geliştirdikleri biyohibrit mikrorobotların E.coli bakterilerinin ilaç yüklü taşıyıcılar ve manyetik nanoparçacıklar ile birleşmesinden oluştuğunu söyleyen Dr. Yunus Alapan, “Taşıyıcılarımızın çeperlerini fototermal moleküller ile kaplayarak dışarıdan verilen lazer ışınları ile seçici olarak ısıtabiliyoruz. Bu da taşıyıcı içinde muhafaza edilen ilaçların istenilen zamanda salınması için kullanılabildiği gibi E.coli bakterilerinin ilaç taşıma görevi bittikten sonra etkisiz hale getirilmesi için de kullanılabiliyor. Biyohibrit mikrorobotlarımız E.coli bakterilerinin yüzme kabiliyetiyle hareket ederken, üzerlerine yapıştırılan manyetik nanoparçacıklar bakterilerin yüzme yönlerinin dışarıdan uygulanan manyetik alanlar ile kontrol edilmesine imkân sağlıyor” dedi.
E.COLİ BAĞIRSAKLARIMIZDA YAŞIYOR
E.coli’nin insanların ve memeli hayvanların bağırsaklarında da yaşayabilen bir bakteri türü olduğunu aktaran Dr. Yunus Alapan, “Bu bakteriler oldukça hareketlidir, vücut sıcaklığında yüzebilir ve hücre zarıyla etkileşimler yoluyla sentetik malzemelerle işlevselleştirilebilirler. Patojenik ve ölümcül hastalıklara sebep olabilecek alt türleri olmakla birlikte, belirli E.coli türleri vücudumuzun farklı bölgelerinde bulunan bakteriyel floranın önemli ve faydalı bileşenlerini oluşturuyor. Hatta E.coli’nin insan tedavisi için kullanılma tarihi 1900’lerin başlarına uzanmakla birlikte, günümüzde de belirli alt türleri birçok Avrupa ülkesinde probiyotik destek ürünü olarak tedarik ediliyor” bilgisini paylaştı.
“Biyohibrit robotlar vücut içine enjekte edilip tümör dokusuna ulaştıktan sonra dışarıdan verilecek lazer ışınları ile ısıtılarak ilaç salınımı gerçekleştirecek. Bu lokal ısınma ve ilaç salınımının sadece tümör hücrelerine zarar vermekle kalmayacağı ve tümör dokusunun bağışıklık sistemini baskılayan ortamını da bozarak kanser hücrelerinin büyümesini durduracağını öngörüyoruz.” Dr. Yunus Alapan
FARKLI HASTALIKLAR İÇİN DE KULLANILACAK
Akıllı mikrorobotların ileride Alzheimer ve farklı pek çok enfeksiyon hastalığının tedavisi için modifiye edilebilecek platformlar olarak tasarlandığını aktaran Dr. Yunus Alapan, “Hedeflenen hastalıklı bölgenin tedavisine göre taşıyıcı içine farklı ilaçlar yüklenebilir ve taşıyıcılarımızın çeperleri antikor gibi hedefleyici biyolojik moleküllerle dekore edilerek spesifik hücrelere seçici olarak yapışması sağlanabilir. Biyohibrit mikrorobotların, kanser tedavisi dışındaki potansiyel uygulama alanlarından biri de bağırsak mikrobiyotasının daha etkin bir şekilde düzenlenmesi olabilir. Halihazırda kullanılan probiyotik bakteriler, biyohibrit robot haline getirilerek bağırsak florası içinde istenilen bölgeye spesifik olarak lokalize edilebilir ve yardımcı teropatik ajanlar bu bölgelere taşınabilir” diye konuştu.
Doktora Öğrencisi Birgül Akolpoğlu
BAĞIŞIKLIK SİSTEMİNİ HAREKETE GEÇİRİYOR
Mikrorobotların boyut olarak 1 mm’den daha az olup her geçen gün daha hassas, daha iyi iletişim kurabilen ve daha hareketli hale geldiği bilgisini paylaşan Doktora Öğrencisi Birgül Akolpoğlu, “Mikrorobotların tıpta kullanım amacı tedavisi mümkün olmayan veya konvansiyonel yöntemlerin yetersiz kaldığı hastalıklar için alternatif tedaviler geliştirmek. Biyohibrit mikrobotlarımızın vücut içine enjekte edilmesinden sonraki beklentimiz tamamen bağışıklık sisteminden kaçmanın tam tersine tümör merkezinde ve çevresinde bağışıklık sistemini harekete geçirmesi. Bakterilerin kontrollü bir şekilde bağışıklık sistemini aktifleştirmesi aslında bakteriyel kanser terapilerinin de temelinde yatıyor ve 120 sene önce Amerika’da hastalar üzerinde uygulandı. Ancak burada vurgulanması gereken bağışıklık sisteminin aktifleştirilmesi ve terapinin güvenli bir şekilde gerçekleştirilmesi için hassas bir denge yakalanması. Yine bu noktada geliştirdiğimiz mikrorobotların kolayca modifiye edilmesi bu açıdan birçok avantaj sağlıyor” dedi.
“Biyohibrit mikrorobotlar görevlerini tamamladıktan sonra yan etkilere yol açmaması için vücuttan uzaklaştırılmalı. Bu noktada bakterileri vücuttan atmak için birçok yöntemden bahsedebiliriz. Bunlardan bir tanesi daha önceki çalışmalarımızda geliştirmiş olduğumuz hipertermi yöntemi. Bu yöntemde, bakteriye bağlanmış olan lipit yapılar lazerle ısınıp, bulundukları bölgenin sıcaklığını 55-60 santigrat dereceye kadar yükseltebiliyorlar. Bu yüksek sıcaklıklar bakterilerin de ortadan kalkmasına sebep oluyor. Buna ek olarak antibiyotik tedavisi uygulanabilir veya bakteriyel lizis yoluyla görevlerini yerine getiren bakterilerin duvarının yıkılmasıyla ortadan kaldırılabilirler.” Doktora Öğrencisi Birgül Akolpoğlu
BU TEDAVİ VAR OLAN NEYİ DEĞİŞTİRECEK?
Günümüzde bakterilerin kanser tedavisinde kullanıldığını, bu tedavi yönteminin de bazı bakteri türlerinin kanserli dokuyu hissetme, bu dokulara yönelme ve orada çoğalma yeteneklerinden ötürü geliştirildiğine dikkat çeken Birgül Akolpoğlu, “Temelinde bu bakterilerin bağışıklık sistemini ayağa kaldırması ve dolayısıyla bağışıklık hücrelerimizin kanser hücrelerini algılayıp onları yok etmesi yatıyor. Bizim yöntemimizin avantajı bakterilerin aktif olarak kontrol edilebilmesi, istenen bölgeye yönlendirilebilmeleri ve taşıdıkları ilaç moleküllerini hedeflenen bölgeye istenen anda salabilmeleridir. Bu yöntem, halihazırda tıpta kullanılan bakteri temelli tedavileri daha efektif hale getirebilir” açıklamasını yaptı.
“Elbette bu noktada aşmamız gereken bazı problemler hâlâ mevcut” diyen Akolpoğlu, “Örneğin, vücut ortamındaki sıvı akışlarını (örneğin kan) ve bağ dokularımızın yoğun, çeşitli makromoleküllerle dolu işlevsel ağ yapısını hesaba katarak, mikrorobotlarımızı bu tür zorlu ortamlara da yüksek hassasiyetle yönlendirmek ve kontrol etmek için stratejiler geliştirmeliyiz. Ayrıca tedavinin uygulanacağı hastanın güvenliğini garantilemek adına mikrorobotlarımızın potansiyel immünolojik reaksiyonlar karşısında bile vücut içerisinde uzun süreli çalıştırılabileceğinden emin olmalıyız” görüşünü paylaştı.