Damarlanmayı arttırıcı çift fazlı doku iskelesi ile kemik doku mühendisliği uygulaması

Kemik, yara izi bırakmadan kendini tamir etme yeteneğine sahip bir dokudur. Ancak, travma, hastalık veya enfeksiyon sonucu oluşabilecek kritik boyutlu kemik hasarları, komplikasyon riskinin yüksek olduğu greft ameliyatları gerektirmektedir. Kemik doku mühendisliği, kemik greftlerine bir alternatif olarak ortaya çıkar. Öte yandan, hem greftler hem de kemik doku mühendisliği ile oluşturulmuş yapılar implantasyondan sonra genellikle yetersiz damarlanmaya bağlı olarak başarısız olurlar. Damarlanma, dokunun hem besin ve oksijen gereksinimi hem de yara iyileşmesi için enflamatuvar hücre ve faktörlerin bölgeye taşınması açısından kritik önemdedir. Damarlanma, endotel hücrelerin yetersiz damarlanmaya bağlı sinyalleri alarak bölgeye göç etmesiyle gerçekleşir. Doku mühendisliğinde damarlanmayı desteklemek için kullanılan yöntemlerden biri endotel hücrelerin bölgeye göç etmesini sağlayıcı ortam ve faktörler kullanmaktır. Bu yöntemde, endotel hücrelerin göç edebilmesine imkan vererek damar oluşumunu sağlayacak bir doku mühendisliği iskelesi tasarlamak gerekmektedir. Ayrıca endotel hücrelerin göç etmesini sağlayacak faktörlerin seçimi önemli noktalardandır. Vasküler endotel büyüme faktörü (VEGF) damarlanmayı desteklemek için kullanılmaktadır. Büyüme faktörlerinin kısa yarı ömürleri, kullanımlarını sınırlamaktadır. Bu sebeple, bu faktörlerin verilmesinde sürekli salım ya da gen terapisi yöntemleri kullanılabilir. Bu çalışmada, üzerine sıçan kemik iliği mezenkimal kök hücrelerinin (rBMSC) ekildiği fibröz yapılı bir poli(laktik asit-ko-glikolik asit) (PLGA) doku iskelesi üretilmiş ve etrafı bir VEGF aktivatörü olan GS4012'nin sürekli salımını sağlayan PLGA ve poli(etilen glikol) (PEG) tabanlı bir hidrojel ile kaplanmıştır. Tasarlanan sistem, önce in vitro ortamda sıçan kanından izole edilmiş peripheral kan endotel hücrelerinin (rPBECs) göç etmesi ve damar oluşturma kapasiteleri açısından test edilmiş, daha sonra ise kranial bölgede kritik boyutlu kemik hasarları açılmış sıçanlarda damarlanmış bir kemik dokusu oluşturulması denenmiştir. Bu çalışma, VEGF indükleyicisi GS4012'nin kullanımının, endotel hücrelerin göçünü kolaylaştırdığını ve yeni kemik dokusu oluşumuna da yardım eden damarlanmanın ortaya çıkmasına yol açtığını göstermiştir.