İstanbul merkezli üç köklü üniversitede görev yapan araştırmacılar, cilt kanserinin ölümcül ve hızlı ilerleyen türlerinden melanomun hedefe yönelik tedavisi amacıyla yenilikçi bir medikal teknoloji geliştirdi. Yıldız Teknik Üniversitesi, Marmara Üniversitesi ve İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa ortaklığında faaliyet gösteren Sağlık Biyoteknolojisi Mükemmeliyet Ortak Uygulama ve Araştırma Merkezi (SABİOTEK) çatısı altında hayata geçirilen projede, 3 boyutlu biyoyazıcı kullanılarak hidrojel yapılı bir mikroiğne yama sistemi imal edildi. TÜBİTAK ile Türkiye Sağlık Enstitüleri Başkanlığı (TÜSEB) desteğiyle yürütülen bu çalışma, kemoterapinin doğrudan hedefe yönlendirilmesi ile fototermal yöntemin tek bir düzenekte bir araya getirilmesini sağladı.

Kanserle mücadelede çığır açabilecek nitelikteki çalışmanın hücre kültürü deneyleri başarıyla tamamlandı. Laboratuvar ortamındaki olumlu neticelerin ardından sistemin canlı dokulardaki etkinliğini değerlendirecek klinik öncesi aşamaya geçilmesi planlanıyor. Yeni nesil yama sayesinde hem ilaçların tüm vücuda dağılarak yol açtığı olumsuz tesirlerin önüne geçilmesi hem de tümörlü dokunun yüksek ısıyla hedeflenmesi amaçlanıyor.

İki Ayrı Tedavi Mekanizması Aynı Platformda Birleşti

Araştırma ekibinin tasarladığı mikroiğne mimarisi, kemoterapi ajanları ile ışık tabanlı sıcaklık artışını senkronize biçimde uygulayacak şekilde yapılandırıldı. Sistemin tabanına yerleştirilen nanometrik parçacıklar harici bir ışık kaynağıyla etkileşime girdiğinde ısı üretirken, iğnelerin uç noktalarında konumlanan kemoterapi ilacı 5-florourasil (5-FU) doğrudan hastalıklı bölgeye zerk ediliyor.

Çalışmanın detaylarını paylaşan YTÜ Biyomühendislik Bölümü Öğretim Üyesi ve SABİOTEK Direktörü Prof. Dr. Cem Bülent Üstündağ, iki farklı terapötik tekniği harmanladıklarını belirterek şu bilgileri verdi:

"Kemoterapi ve fototermal tedavinin birlikte kullanılmasına olanak sağlayan, sinerjik etki oluşturmasını hedeflediğimiz mikroiğne temelli bir yama geliştirdik."

Prof. Dr. Cem Bülent Üstündağ, biyomalzemenin işleyiş prensibini ise şöyle aktardı:

"Amacımız, mikroiğnelerin cilde nüfuz etmesinin ardından sistemi dışarıdan ışıkla uyararak hedef bölgede kontrollü bir sıcaklık artışı oluşturmak. Yaklaşık 42 dereceye ulaşan lokal sıcaklık artışı, kanser hücrelerinde hücresel süreçleri bozarak programlı hücre ölümü mekanizmalarını tetikleyebiliyor. Aynı zamanda oluşan ısı, mikroiğnelere yüklenen kemoterapötik ajanın kontrollü salımına katkı sağlıyor. Böylece fototermal etki ile kemoterapötik etkiyi aynı sistem içerisinde bir araya getiren çift etkili bir yaklaşım ortaya koyuyoruz."

İlacın kan dolaşımı vasıtasıyla tüm vücuda dağılmasının engellenmesi, klasik kemoterapi uygulamalarında görülen ağır yan etkilerin minimuma indirilmesinde kritik bir üstünlük vadediyor.

Yerli Kaynaklar ve İleri Nanoteknoloji Entegrasyonu

Sistemin temel taşıyıcı yapısında sodyum aljinat ile Türkiye'deki üreticilerden sağlanan sığır derisi kaynaklı yerli jelatin kullanıldı. Çalışmanın ilk evresinde yerli üretim jelatinlerin küresel piyasadaki yaygın ticari muadilleriyle kıyaslandığı ve tamamen eşdeğer performans sergilediği saptandı. Böylece ithal hammaddeye gereksinim duyulmadan yerli biyomalzemelerle ileri teknoloji üretimi gerçekleştirildi.

Sıcaklık artışını tetikleyen fototermal mekanizmada ise boyutları 5 ila 10 nanometre arasında değişen grafen kuantum noktaları görev yapıyor. Yamaya dışarıdan uygulanan ışık enerjisi, tabandaki bu kuantum noktaları sayesinde hedeflenen 42 derecelik yerel ısıya dönüştürülüyor. Bu hassas sıcaklık dengesi, hem ilacın kontrollü boşalımını tetikliyor hem de habis hücrelerin yaşam döngüsünü aksatarak ölmelerini hızlandırıyor.

Uluslararası Ödül ve Çifte Patent Başarısı

Bilim dünyasında ses getiren tasarım, uluslararası alanda düzenlenen prestijli bir yarışmada altın madalyaya layık görülürken Dünya Fikri Mülkiyet Buluşçular Birliği (WIIPA) Özel Ödülü ile taçlandırıldı. Elde edilen bilimsel birikim, ticarileşme ve fikri mülkiyet süreçleri doğrultusunda iki ayrı resmi patent başvurusuyla koruma altına alındı.

Başvurulardan birinin doğrudan geliştirilen mikroiğne yama teknolojisini kapsadığını ifade eden Prof. Dr. Cem Bülent Üstündağ, ikinci başvurunun ise iğnelerin mekanik direncini ölçen özel bir test aygıtı için yapıldığını vurguladı. Üstündağ, bu ölçüm düzeneğiyle ilgili olarak, "Mikroiğnenin deriye ne ölçüde penetre edebildiğini, uygulama sırasında oluşan kuvvetleri ve mikroiğnelerin hedeflenen deri katmanlarına ulaşıp ulaşamadığını değerlendiren bir test sistemi geliştirdik." açıklamasında bulundu.

Klinik Öncesi Süreç ve Sanayi İşbirliği Çağrısı

Laboratuvar ortamındaki hücre testleri başarıyla sonuçlanan platformun insanlarda uygulanabilir bir tedaviye dönüşebilmesi için önünde uzun ve kapsamlı bir araştırma takvimi bulunuyor. Bundan sonraki aşamanın hayvan denekler üzerinde gerçekleştirilecek preklinik testler olacağını bildiren Prof. Dr. Cem Bülent Üstündağ, şu değerlendirmeyi yaptı:

"Bundan sonraki aşamada hayvan deneylerini içeren preklinik çalışmaların tamamlanması gerekiyor. Başarılı sonuçların elde edilmesi halinde klinik araştırma aşamalarına geçilebilecek. Ancak preklinik ve klinik çalışmalar uzun süreli ve yüksek bütçeli araştırma süreçleri gerektiriyor."

Akademik çatı altında üretilen bilgilerin ticarileşmesi ve hasta yatağına ulaşabilmesi için sanayi kesiminin elini taşın altına koyması gerektiğini vurgulayan Üstündağ, üniversitelerdeki inovatif sağlık teknolojilerine daha yoğun destek verilmesini talep etti. Savunma sanayisindeki yerlileşme ve kümelenme başarısının medikal sektöre de örnek olması gerektiğini kaydeden deneyimli akademisyen, dışa bağımlılığın ortadan kaldırılmasının stratejik bir zorunluluk olduğunu belirtti.

Cerrahi Operasyonların Ardından Koruyucu Kalkan

Geliştirilen bu entegre yama teknolojisinin uzun vadeli kullanım hedefleri arasında, operasyon sonrasında geride kalabilecek mikroskobik kanser odaklarının yok edilmesi de yer alıyor. Cerrahi yolla tümörün çıkarılmasını takiben ameliyat bölgesinde kalması muhtemel habis hücrelerin temizlenmesi, nüks riskini engellemede hayati bir rol üstlenecek.

Cerrahi müdahaleleri destekleyici tamamlayıcı bir tedavi vizyonu çizdiklerini aktaran Prof. Dr. Cem Bülent Üstündağ, hedeflerini şu sözlerle özetledi:

"Yaklaşımımızın uzun vadeli hedeflerinden biri, tümörün cerrahi olarak çıkarılmasının ardından bölgede kalabilecek kanser hücrelerine karşı lokal ve tamamlayıcı bir tedavi seçeneği geliştirmek. Fototermal etki ile kemoterapötik etkinin birlikte kullanılması sayesinde kalan tümör hücrelerinin ortadan kaldırılmasına yönelik sinerjik bir strateji oluşturmayı amaçlıyoruz. Bunun klinik karşılığının ortaya konulabilmesi için ise preklinik ve klinik çalışmaların tamamlanması gerekiyor."

Gereken finansal ve endüstriyel desteğin sağlanması halinde yerli imkanlarla üretilen bu mikroiğne platformu, agresif cilt kanseri vakalarında standart tedavi protokollerinin en güçlü yardımcılarından biri haline gelebilecek.