How to grow a bone - Nina Tandon

Kemikler nasıl büyür? - Nina Tandon

Çeviri: Efser Özer Gözden geçirme: Utku Ertugral

Can you grow a human bone outside the human body?

İnsan kemiği insan vücudu dışında büyüyebilir mi?

The answer may soon be yes,

Cevabı belki olumlu olabilir.

but before we can understand how that's possible,

Fakat önce bunun nasıl olabileceğini anlayalım.

we need to look at how bones grow naturally inside the body.

Öncelikle kemiğin vücutta nasıl büyüdüğüne bakmalıyız.

Most bones start in a growing fetus as a soft, flexible cartilage.

Çoğu kemik fetüs döneminde yumuşak ve esnek kıkırdak şeklindedir.

Bone-forming cells replace the cartilage with a spongy mineral lattice

Kalsiyum ve fosfattan oluşan süngerimsi mineral içeren

made of elements like calcium and phosphate.

kıkırdakların yerini kemik yapı alır.

This lattice gets harder, as osteoblasts,

Bu yapı sertleşir ve Osteoblast adında

which are specialized bone-forming cells,

daha çok mineral depolayan genç

deposit more mineral, giving bones their strength.

kemik hücrelerini oluşturur. Bunlar kemiğe sertlik verir.

While the lattice itself is not made of living cells,

Bu yapı canlı hücrelerden oluşmamış olmasına rağmen

networks of blood vessels, nerves and other living tissues

damarlar, sinirler ve diğer doku ağları

grow through special channels and passages.

özel kanal ve pasajlar boyunca büyürler.

And over the course of development,

Gelişimleri boyunca Osteoblastlar kemikleri sağlamlaştırırlar.

a legion of osteoblasts reinforce the skeleton

Kemiklerimiz organlarımızı korur,

that protects our organs, allows us to move,

hareketi sağlar, daha kan hücresi

produces blood cells and more.

ve daha fazlasını üretir.

But this initial building process alone

Fakat bu yapı tek başına

is not enough to make bones strong and functional.

kemiği sert ve fonksiyonlu hale getirmede yetersiz kalır.

If you took a bone built this way,

Eğer bir kemiği bu şekilde alsak,

attached muscles to it,

kasları ona eklesek

and tried to use it to lift a heavy weight,

ve ağırlık taşımada kullanmaya çalışsak

the bone would probably snap under the strain.

kemik büyük ihtimalle bu gerilmeye dayanamaz.

This doesn't usually happen to us

Bu bize genellikle olmaz.

because our cells are constantly reinforcing

Çünkü bizim hücrelerimiz nerede olursa olsun

and building bone wherever they're used,

sürekli kemikleri inşa edip sağlamlaştırıyor.

a principle we refer to as Wolff's Law.

Açıkladığımız bu ilke Wolff kanunlarından.

However, bone materials are a limited resource

Fakat kemik maddeleri sınırlı kaynaklar

and this new, reinforcing bone

ve bu kemikleri sağlamlaştıran yeni yapı

can be formed only if there is enough material present.

sadece yeterli materyal varsa şekillenir.

Fortunately, osteoblasts, the builders,

Neyseki, Osteoblastlar (yapıcılar),

have a counterpart called osteoclasts, the recyclers.

kendisine benzer Osteoclast adında onarıcı bir yapıya sahip.

Osteoclasts break down the unneeded mineral lattice using acids and enzymes

Osteoclastlar asit ve enzim kullanarak gereksiz mineral yapıları bozar.

so that osteoblasts can then add more material.

Böylece Osteoblastlar daha çok madde ekleyebilir.

One of the main reasons astronauts must exercise constantly in orbit

Astronotların sürekli yörüngede olmalarının çoğu sebebinden biri,

is due to the lack of skeletal strain in free fall.

serbest düşüşte iskeletin gerilme eksikliği.

As projected by Wolff's Law,

Wolff kanunları tasarısına göre,

that makes osteoclasts more active than osteoblasts,

bu durum Osteoclastları kemikte kütle ve kuvvet kaybına neden olan

resulting in a loss of bone mass and strength.

Osteoblastlardan daha aktif hale sokar.

When bones do break, your body has an amazing ability

Kemiklerimiz kırıldığı zaman, sanki hiç kırılmamış gibi

to reconstruct the injured bone as if the break had never happened.

vücudumuz kırık kemikleri mucizevi bir şekilde yeniden oluşturur.

Certain situations, like cancer removal,

Kanseri iyileştirmek, travmatik kazalar

traumatic accidents,

ve genetik bozukluklar

and genetic defects exceed the body's natural ability for repair.

gibi bazı durumlar düzeltme için vücudun doğal sınırını aşar.

Historical solutions have included filling in the resulting holes with metal,

Tarihsel çözümler boşlukları metal, hayvan kemiği veya

animal bones,

insan kemiği parçaları

or pieces of bone from human donors,

ile doldurmayı içerir.

but none of these are optimal as they can cause infections

Fakat enfeksiyona neden oldukları veya bağışıklık sistemi reddettiği

or be rejected by the immune system,

için bunların hiçbiri uygun görülmemiştir.

and they can't carry out most of the functions of healthy bones.

Ayrıca sağlıklı kemiğin yaptığı çoğu görevi yerine getirememişlerdir.

An ideal solution would be to grow a bone made from the patient's own cells

En ideal çözüm, hastanın boşluklara uygun doğru şekli

that's customized to the exact shape of the hole,

uyarlayabilen kendi hücrelerinden yapılan kemiklerdir.

and that's exactly what scientists are currently trying to do.

Bu yöntem bilim adamlarının asıl yapmaya çalıştığı şey.

Here's how it works.

İşte şu şekilde çalışır:

First, doctors extract stem cells from a patient's fat tissue

Öncelikle, doktorlar hastanın yağ dokusundaki kök hücreleri alır.

and take CT scans to determine the exact dimensions of the missing bone.

Bilgisayarlı tomografi taramasıyla kayıp kemiklerin tam boyutunu hesaplarlar.

They then model the exact shape of the hole,

Sonrasında boşluğun tam şeklini 3D yazıcıyla ya da

either with 3D printers,

hücresiz inek kemiğinde

or by carving decellularized cow bones.

oyarak model çıkarırlar.

Those are the bones where all of the cells have been stripped away,

Bu kemikler tüm hücrelerden sadece minerallerin bulunduğu

leaving only the sponge-like mineral lattice.

sünger kalacak şekilde söküp çıkarılır.

They then add the patient's stem cells to this lattice

Daha sonrasında bu süngeri hastanın kök hücreleriyle

and place it in a bioreactor,

birlikte biyoreaktöre yerleştirirler.

a device that will simulate all of the conditions found inside the body.

Biyoreaktör, vücutta olan durumları taklit edebilen bir makine.

Temperature, humidity, acidity and nutrient composition

Sıcaklık, nem, asitlik ve besin bileşimi;

all need to be just right for the stem cells to differentiate

kök hücrelerinin, Osteoblastlara ve diğer hücrelere farklılaşması,

into osteoblasts and other cells,

mineral yapıyı genişletmesi ve

colonize the mineral lattice,

canlı dokularla yeniden düzenlenmesi

and remodel it with living tissue.

için ihtiyacı olan şartlardır.

But there's one thing missing.

Fakat gözden kaçan birşey var:

Remember Wolff's Law?

Wolff Kanunları'nı hatırlayın!

An artificial bone needs to experience real stress,

Yapay kemiğin gerçek basıncı tecrübe etmesine ihtiyacı var.

or else it will come out weak and brittle,

Aksi halde güçsüzlük ve hassaslık yayılır.

so the bioreactor constantly pumps fluids around the bone,

Böylece biyoreaktör durmaksızın kemiğin etrafına sıvı pompalar ve

and the pressure tells the osteoblasts to add bone density.

Osteoblastları kemik yoğunluğunu arttırmak için uyarır.

Put all of this together, and within three weeks,

Hepsini bir araya getirin ve üç hafta içinde yeni canlı

the now living bone is ready to come out of the bioreactor

kemiklerimiz biyoreaktörden çıkmaya

and to be implanted into the patient's body.

ve insan vücuduna yerleşmeye hazır.

While it isn't yet certain that this method will work for humans,

İnsanlar için işe yarayacak bir method olup olmadığı belli değil

lab grown bones have already been successfully implanted in pigs

fakat laboratuvarda büyüyen kemikler başarılı bir şekilde domuzlara ve

and other animals,

diğer hayvanlara aktarıldı.

and human trials may begin as early as 2016.

Ve en yakın 2016'da insan denemeleri başlayacak gibi gözüküyor.