Dış Kaynaklı Proje Süreçleri Yönetim Sistemi
Özçelikkale A. (Yürütücü), Acar A.
Hücreler, doku içindeki işlevlerini çeşitli içsel ve dışsal ipuçları ve uyarıları sağlayan mikroortamlarda yerine getirirler.
Mikroortamın sunduğu yapısal ve mekanik özellikler ile hücresel etkinlikler ve fizyolojik akışlardan kaynaklanan dinamik kuvvet, gerilme (stres) ve gerinimler (deformasyon), yine hücreler tarafından algılanır.
İnsan vücudu, hücreler için mekanik uyaranlar açısından dinamik, multimodal (çok türlü) ve çok ölçekli bir ortam sunmaktadır. Hücreler, kas hareketleri, doku deformasyonları ve fizyolojik akışkanların etkisiyle sürekli olarak multimodal mekanik uyarımlara maruz kalmaktadır. Bu uyarımlar, hücresel kuvvetlerin üretimi ve hücrelerin işlevselliği üzerinde kritik bir rol oynar. Hücrelerin mikroortamlarında şekil, sertlik, yüzey eğriliği ve akış gibi faktörleri algılayıp kuvvetler ve diğer biyolojik etkenlere tepki verme yeteneği, doku homeostazı, morfogenez, yara iyileşmesi ve kanser metastazı gibi önemli fizyolojik / patofizyolojik süreçlerin mekanobiyolojik yönlendirmesinin temelinde yer alır.
Bu projenin amacı, hücrelerde eş zamanlı mekanik uyarım ve hücresel kuvvetlerin yüksek çözünürlüklü ölçümüne olanak sağlayan bir tekniğin ve bu tekniğe dayalı çoklu kültür ve MPS odaklı modüllerle çeşitlendirilmiş in vitro hücre kültürü platformu geliştirilmesidir. Bu amaç için Tümleşik bir Pnömatik Diyafram Sistemi (PDS) ve Çekme Kuvveti Mikroskopi (ÇKM) tekniği ile bu tekniğe dayalı hücre kültürü uygulamaları geliştirilmesi hedeflenmektedir. Bunun için
1. Hücresel kuvvetlerin ölçümü için silikon elastomer tabanlı 2B ÇKM tekniği ve analizi geliştirilecektir. Bu sayede, silikon veya termoplastik mikroakışkan sistem ve MPS’lerle uyumlu, hızlı, ölçeklendirilebilir ve çok amaçlı yeni bir kuvvet ölçüm tekniği geliştirilmiş olacaktır.
2. Mekanik uyarım için, geliştirilen ÇKM tekniği ile uyumlu PDS geliştirilmesi ile mekanik uyarım sağlayan modüler bir sistem ortaya konmuş olacaktır. Projede bu sistem ÇKM ile birleştirilecek ve mekanik uyarım ve hücresel kuvvet ölçümünün tek tetkikte elde edilmesi sağlanacaktır.
3. Tümleşik PDS-ÇKM ile açık kuyu veya mikroakışkan kanallı çoklu hücre kültürü platformlarının tasarım ve üretimi ile eş zamanlı mekanik uyarım ve kuvvet ölçüm kabiliyetinin bir tarafta kullanım kolaylığı, ölçek ve erişilebilirliği diğer tarafta akış içeren MPS gibi ileri uygulamaları önceleyen çeşitli kültür uygulamalarına uyumluluğu ispatlanmış olacaktır.
4. Üretilen hücre kültürü platformlarının meme kanseri özelinde pilot biyolojik uygulamaları ile platformların biyouyumluluğu ve canlı hücrelerle işlevselliği ortaya konmuş olacaktır. Meme kanseri hücrelerinin multimodal mekanik uyarım altında şekillenen ancak daha önce ölçülmeyen ilaç tepkisi, kuvvet, morfoloji ve hücre altı yapılara dair bulgularla kanser mekanobiyolojisi temel araştırmalarına katkıda bulunulacaktır.
Proje sonucunda elde edilen bu platform, hücre biyolojisi ve mekanobiyoloji alanında kullanılabilecek güçlü bir araç olacaktır. Geliştirilecek olan sistemin, doku mühendisliği ve rejeneratif tıp uygulamalarında hücrelerin mekanik uyarımlara verdiği tepkilerin daha iyi anlaşılmasını sağlayarak, yeni tedavi stratejilerinin geliştirilmesine katkıda bulunması beklenmektedir. Ayrıca, hücrelerin doku içindeki işlevlerini etkileyen mekanik uyarımların daha net anlaşılması, yaralanma mekaniği, travma ve mekanik olarak indüklenen hastalıklar gibi patofizyolojik süreçlerde daha etkili müdahale yöntemlerinin geliştirilmesine olanak tanıyacaktır.