Omurilik Kordonu Onarımı için 3D Baskılı İskeleler

15 milyondan fazla 15 milyon insan dünya genelinde omurilik yaralanması (SCI) ile yaşıyor. ABD’de yalnızca, Ulusal Omurilik Yaralanması İstatistik Merkezi’ne göre, 300.000’den fazla insan SCI’den muzdarip.

Bu rakamlara rağmen, yaralanmanın zararını tersine çevirecek bir yol gerçekten yok. Ancak SCI’nin hastalar ve toplum üzerindeki yıkıcı etkisi göz önüne alındığında, araştırmacılar ve şirketler etkili tedaviler arayışında aktif olarak çalışıyor.

Omurilik Yaralanmasının (SCI) Küresel Yükü

Omurilik yaralanması (SCI), bir kişinin günlük aktiviteleri gerçekleştirme yetisini ciddi şekilde kısıtlayan son derece sakatlayıcı bir durumdur. 

Omurilik, beyinden bel bölgesine kadar uzanan merkezi sinir yapısına zarar verir. Bir ana parça merkezi sinir sisteminin, omurilik taşır beyin ile vücut arasındaki sinir sinyallerini.

Bu uzun, silindirik doku tüpü omurgamızın ortasında yer alır ve omurlar ve üç katmanlı zarlar tarafından korunur. Ancak düşme, sürüş kazaları ve motosiklet ve otomobil çarpışmaları gibi aktiviteler omuriliğe zarar verebilir. 

Erkeklerde omurilik yaralanması kadınlara göre daha yaygındır.

Yaralanmanın omuriliği nasıl etkilediğine ve konumuna bağlı olarak, organize edilir boyun (servikal), göğüs (torasik, gövde üst kısmından göbek altına), bel (lomber) ve sakral (kuyruk sokumu) bölümlerine.

İnsan omurilik toplam 31 segmentten oluşur: 8 servikal, 12 torasik, 5 lomber, 5 sakral ve 1 koksigeal. 

Şiddetine göre, omurilik yaralanması tam olabilir; yaralanma seviyesinin altındaki motor ve duyusal fonksiyonlar tamamen kaybolur, ya da kısmi olabilir; bazı fonksiyonlar korunur.

Omuriliğe verilen herhangi bir zarar hareket, fonksiyon ve hissetme yetisini etkileyebilir. Fiziksel engellilik dışında, SCI hastaları zihinsel, duygusal ve sosyal yan etkiler de yaşayabilir.

Şiddetli bir SCI felce neden olabilir, ancak ölüm de mümkündür. Bu durumdaki kişiler, yetersiz sağlık hizmeti erişimi veya düşük kalite hizmet nedeniyle daha erken ölebilir; düşük ve orta gelirli ülkelerde hastane içi ölüm oranı yüksek gelirli ülkelere göre neredeyse üç kat daha fazladır.

Omurilik yaralanması olan kişiler, ayrıca sakat edici ve hatta hayatı tehdit eden ikincil durumlar geliştirme riski altındadır.

Çocuklar bu durumla okula başlama olasılığı daha düşük ve okula girerlerse ilerleme şansı daha azdır; yetişkinlerde ise işsizlik oranı %60’ın üzerindedir. Düşük eğitim ve ekonomik katılım oranları bireysel ve toplumsal açıdan büyük maliyetler doğurur. 

Etkili tedaviler, SCI’nin küresel yükünü hafifletmek için gereklidir.

Geliştirme Aşamasındaki Çığır Açan Omurilik Yaralanması Tedavileri

Dünya çapındaki bilim insanları omurilik yaralanmalarını onarmanın yollarını araştırıyor. Yeni tedaviler arayan çalışmalar dünya genelinde devam ediyor ve bu yaralanmalardan sonra iyileşme şansını artırıyor.

Birkaç ay önce, çığır açan bir çalışmada araştırmacılar ultra ince bir implant geliştirdi¹; bu implant omuriliğin üzerine oturur ve yaralı bölgeye elektrik akımları göndererek doğal sinyalleri taklit eder ve sinir iyileşmesini uyarır.

Farelerde test edildiğinde, cihaz hareket ve dokunma duyusunu geri kazandırdı; iltihap ya da başka bir zarar vermedi.

“Ciltteki bir kesik gibi kendi kendine iyileşen bir durum olmadığından, omurilik etkili bir şekilde yenilenmez; bu da yaralanmaları yıkıcı ve şu anda tedavi edilemez kılar.”

– Önde gelen araştırmacı Dr. Bruce Harland, Waipapa Taumata Rau, Auckland Üniversitesi Eczacılık Okulu’nda kıdemli araştırma görevlisi

Bu implantla ekip bunu değiştirmeyi hedefliyor. Uzun vadede, bu cihazı “bu hayatı değiştiren omurilik yaralanmalarıyla yaşayan insanlara fayda sağlayabilecek bir tıbbi cihaz” haline getirmek.

Bu yılın bir başka çalışmasında araştırmacılar SCI’de etkileyici iyileşme oranları gösterdi² kapalı döngü vagus sinir stimülasyonu (CLV) ile bireyselleştirilmiş rehabilitasyonu birleştirerek.

Elektrik darbeleri, boyna yerleştirilen küçük bir cihaz aracılığıyla beyne gönderilir. Bu darbeler rehabilitasyon egzersizleri sırasında zamanlanır. Fizik tedavi sırasında vagus sinirinin uyarılması, inme nedeniyle hasar gören beyin bölgelerini yeniden yapılandırdığı ve iyileşmeyi artırdığı gösterilmiştir.

Çalışma aslında klinik bir deneme olarak yürütüldü; implant, kronik ve kısmi servikal SCI’li katılımcıların kol ve el gücünde anlamlı iyileşme sağlamasına yardımcı oldu.

UT Dallas’ta on yılı aşkın süredir devam eden biyomühendislik ve sinirbilim çalışmaları temelinde, bu yeni yaklaşım şimdi SCI kaynaklı üst ekstremite bozukluğunu tedavi etmek için potansiyel FDA onayının son engelini aşmaya hazırlanıyor.

Geçtiğimiz yıl, Cambridge Üniversitesi’nden cerrahlar, sinirbilimciler ve mühendislerden oluşan bir ekip, ‘wraparound’ implantlar geliştirdi³.

İsmi de gösterdiği gibi, ince, küçük, yüksek çözünürlüklü elektronik cihaz omuriliği çevreleyerek 360 derece kayıt ve stimülasyon sağlar. Ayrıca iletişimin kesildiği tam bir SCI’yi bypass edebilir.

Omurilik yaralanmaları için bir tedavi henüz uzak olsa da, bu cihaz insan anatomisinin bu az incelenen kısmını non-invaziv bir şekilde daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir ve böylece daha iyi terapilerin geliştirilmesini destekler.

Elektrik stimülasyonu kullanarak SCI tedavisi üzerine bir başka çalışma ise İrlanda Kraliyet Cerrahlar Koleji’nden (RCSI) geldi.

Bu çalışma, omuriliğin yapısını taklit eden, ultra ince, elektriksel iletken bir ağ ile 3D baskılı bir implantı detaylandırdı; bu ağ, hasarlı bölgelere hedefli stimülasyon sağlayarak nöron ve kök hücre büyümesini teşvik eder.

Ekip, lif düzenini ayarlayarak cihazın etkinliğini artırabildi; bu da ortopedi, kardiyoloji ve nörolojik iyileşme alanlarında uygulama olanakları açıyor.

Bu arada, Rutgers Üniversitesi araştırmacıları SCI tedavisi için AI ve robotik kullandı. Teknolojiyi son derece hassas terapötik proteinler oluşturmak için kullandılar; bu sayede ekip, SCI’den kaynaklanan skar dokusunu azaltıp doku rejenerasyonunu teşvik ettiği bilinen Chondroitinase ABC (ChABC) enzimini başarılı bir şekilde stabilize etti.

ChABC enzimi, normal insan vücut sıcaklığında (98.6°F) son derece kararsızdır; sadece birkaç saat içinde aktivitesini kaybeder. Bu nedenle, terapötik faydayı sürdürmek için genellikle tekrarlanan yüksek dozlu infüzyonlar gerekir. Ancak sentetik kopolimerler, enzimleri çevreleyerek zorlu ortamlarda bile stabil kalmalarını sağlayabilir.

Araştırmacılar, sıvı işleme robotiklerini kullanarak çeşitli kopolimerlerin ChABC’yi stabilize etme ve 98.6°F’de aktiviteyi koruma yeteneklerini sentezledi ve test etti. Birkaç kopolimerin bunu başarabildiğini buldular; bir kopolimer kombinasyonu enzimin %30’unu bir haftaya kadar koruyarak SCI hastaları için umut verici bir sonuç sundu.

Şimdi, Minnesota Üniversitesi Twin Cities araştırmacıları, mikroskobik kanallara sahip 3D baskılı bir iskele inşa etti; bu iskele kök hücrelerin büyümesini çalışan sinir hücrelerine yönlendiriyor. Akson büyümesini, hücre olgunlaşmasını ve nöronal ağ oluşumunu teşvik ediyor.

Bu teknik, omuriliği kesilen farelerde hareketi başarıyla geri kazandırdı ve insanlarda omurilik yaralanmalarının gelecekteki tedavisini dönüştürme potansiyeline sahip.

Swipe to scroll →

Omurilik Onarımı için 3D Baskılı İskeleler

Klinik yönetimde hastaların yaşam kalitesini artırmak için önemli ilerlemeler kaydedilmiş olsa da, omurilik yaralanmaları hâlâ meydana geliyor. Ayrıca, şu anda bu durum için mevcut bir tedavi yok.

Omurilik yaralanmasının karmaşıklığı göz önüne alındığında, yeni tedavi seçenekleri SCI hastaları için çok memnuniyet verici ve faydalı olacaktır.

Yeni çalışma, bölgesel olarak spesifik nöral progenitör hücrelerin (sNPC’ler) naklini fonksiyonel onarım için kritik bir yaklaşım olarak rapor ediyor. Bu hücrelerin, hasarlı bölge boyunca çalışan sinir devreleriyle bağlantı kurabildiği gösterildi. 

Bununla birlikte, rejeneratif kapasiteyi maksimize etmek için, nakledilen hücre popülasyonlarını tanımlamak ve bölgesel spesifik hücreleri hasarlı bölgeye uygulamak yeterli değildir; aynı zamanda bu hücrelerin etki mekanizmasını tanımlamak da zorludur. 

Farklı terapilerin fonksiyonel faydalarını gösteren çalışmalar olsa da, bunlar akut ve subakut yaralanmalarda çoğunlukla nöroprotektif mekanizmalar olduğu için kronik SCI’ye çevrilemez. Bu nedenle, nakledilen hücreleri sinir devrelerine entegre ederek bir röle mekanizması kurmak gibi yeni stratejiler izlenmelidir. 

Omurilik organoidleri bu girişim için ideal bir alt yapı oluşturur. Sonuçta, yapısal olarak omuriliğe en çok benzeyenlerdir. Burada, nöral kök hücre nakli için 3D kullanımı umut vaat ediyor.

Omurilik boşluğuna doğrudan hücre enjekte etmek yeterli yapısal destek sağlamadığı için mümkün değildir. Bu sorun, sadece yapısal destek sağlamakla kalmayıp aynı zamanda hücreler için biyolojik ve mekanik rehberlik sunan 3D baskılı iskelelerle çözülebilir.

3D baskı teknolojileri hücre yüklü iskeleler oluşturma yeteneğini de gösterdi; bu da lezyon bölgesinin şekline uyum sağlayarak nakil sonrası greft-konuk etkileşimlerini potansiyel olarak iyileştirebilir. 
3D baskılı iskelelerin organoidlerde uygulanması henüz yeni bir alandır.

Bu nedenle, Minnesota Üniversitesi araştırmacıları, insan indüklenmiş pluripotent kök hücre (iPSC) türevli sNPC’leri kullanarak 3D baskılı omurilik organoid iskeleleri oluşturdu; bu hücreler bağışıklık reddini önleme eğilimindedir.

Çalışmalar, PSC türevli bölgesel spesifik sNPC’lerin nakil sonrası bölgesel özgüllüklerini koruyabildiğini göstermiştir. Bu hücrelerin çoğu nöronlara farklılaşarak kayıp veya hasarlı hücreleri yerine koyar ve böylece omurilik dokusunu yeniden oluşturur. 

İskelet baskısı için malzeme seçimine gelince, ekip tıbbi uygulamalarda yaygın olarak kullanılan silikon tercih etti.

Doğal elementlerden türetilen silikon, yüksek biyouyumluluğu ve mükemmel oksidasyon direnciyle bilinen sentetik bir polimerdir. Aynı zamanda yüksek gaz geçirgenliği, oksijen ihtiyacı yüksek hücrelerin hayatta kalmasını destekler.

Ayrıca, doğada parçalanmaz, bu da silikonun baskılı hücreleri organoidlere büyütmek için uygun bir iskele malzemesi olmasını sağlar; çünkü parçalanmaz. Araştırma ekibi daha önce de silikon iskeleleri kontrollü laboratuvar ortamında analiz etmişti.

Bu doğrultuda ekip, kesilmiş omuriliği olan bir farede fonksiyonel iyileşmeyi desteklemek için 3D biyobaskılı omurilik organoid silikon iskeleleri inşa etti.

Umut ve Şifa Arasındaki Boşluğu Fonksiyonel Bir Çerçeve ile Köprüleyin

Bu yeni yaklaşımda, Minnesota Üniversitesi araştırmacıları kök hücre biyolojisini, laboratuvar ortamında yetiştirilen dokuları ve 3D baskıyı birleştirerek omurilik yaralanmalarını iyileştiriyor.

Yenilikçi süreç, 3D Baskılı İskeleler Omurilik Organoid Oluşumunu Geliştirerek Omurilik Yaralanmalarında Kullanımını Destekliyor⁵ başlıklı çalışmada detaylandırıldı; bu çalışma yakın zamanda hakemli bilimsel dergi Advanced Healthcare Materials’de yayınlandı.

Yeni araştırma ile bilim insanları, yaralanmanın en büyük sorunu olan sinir hücrelerinin ölümü ve sinir liflerinin yaralanma bölgesi boyunca yeniden büyüyememesini ele alıyor.

Laboratuvarda yetiştirilen organlar için oluşturdukları benzersiz 3D baskı çerçevesine organoid iskele deniyor. Mikroskobik kanallı 3D iskele katman katman basıldı ve sNPC’ler ekstrüzyon tabanlı çoklu malzeme baskı sistemiyle mikrokanallara yerleştirildi.

sNPC’ler, insan omuriliğine özgü olacak şekilde programlanmış bir insan kök hücre türüdür; gelecekte omurilik yaralanması sonrası hücre değiştirme terapileri için kullanılmayı hedefler. Bu hücreler bölünerek olgun hücre tiplerine farklılaşır. 

Beyinden türetilen nöral kök hücrelerin aksine, sNPC’ler konuk omuriliğe bütünleşir ve nöronlara farklılaşarak fonksiyonel iyileşme için gerekli sinir ağlarını oluşturur ve mevcut sinir devreleri içinde bağlantıları yeniden kurar. 

“İskeletin 3D baskılı kanallarını kök hücrelerin büyümesini yönlendirmek için kullanıyoruz; bu, yeni sinir liflerinin istenen şekilde büyümesini sağlar,” dedi çalışmanın birinci yazarı Guebum Han, eski Minnesota Üniversitesi makine mühendisliği doktora sonrası araştırmacısı ve şu anda Intel (INTC ) Corporation’da çalışan.

Araştırmacılar, çerçeveyi farelerde test ederek uygulanabilirliğini kontrol etti. İskeleler, omurları tamamen kesilmiş farelere nakledildi ve hücreler başarılı bir şekilde nöronlara farklılaştı.

Nakilden on iki hafta sonra, iskele içindeki hücrelerin çoğu nöronlara farklılaşırken, birçoğu konuk omuriliğe uzandı. Sinir lifleri, başa (rostral) ve kuyruğa (kaudal) doğru uzanarak konukta mevcut sinir devreleriyle yeni bağlantılar oluşturdu.

Yeni sinir hücreleri zamanla fare omurilik dokusuna sorunsuz bir şekilde bütünleşti ve önemli bir fonksiyonel iyileşmeye yol açtı. Minnesota Üniversitesi nöroşirurji profesörü Ann Parr’a göre:

“Rejeneratif tıp, omurilik yaralanması araştırmalarında yeni bir çağ başlattı. Laboratuvarımız, ‘mini omuriliklerimiz’in klinik çevirisi için gelecekteki potansiyelini keşfetmekten heyecan duyuyor.”

Araştırma hâlâ ön aşamasında. Erken aşamada olmasına rağmen, omurilik yaralanması olanlar için potansiyel yeni ve dönüştürücü bir tedavi sunuyor.

Spinal Cord Society, National Institutes of Health ve Minnesota Eyaleti Omurilik Yaralanması ve Travmatik Beyin Yaralanması Araştırma Hibe Programı tarafından finanse edilen araştırma ekibi, teknolojilerinin üretimini ölçeklendirmeyi hedefliyor.

Ayrıca, ekip gelecekteki klinik uygulamalar için sNPC’ler, organoid montajı ve 3D baskı stratejilerinin kombinasyonunu geliştirmeye devam edecek.

Gelecek Nesil Omurilik Onarımına Yatırım

Dünyanın en büyük tıbbi cihaz şirketlerinden biri olan Medtronic plc (MDT ), implantlar, sinir arayüzleri ve FDA onaylı cihazlarda derin uzmanlığa sahiptir.

Ayrıca ağrı ve hareket bozuklukları için omurilik stimülatörleri ve nöromodülasyon cihazları geliştirdi.

Şirketin şarj edilebilir omurilik stimülasyon (SCS) cihazları Inceptiv, Intellis ve şarj gerektirmeyen Vanta’yı içerir. Bu küçük, konforlu boyuttaki cihazlar, vücut pozisyonuna dayalı kapalı döngü algılama teknolojisi ve terapi ayarlamalarıyla kişiselleştirilmiş ağrı rahatlaması sunar; ayrıca kullanıcıların tam vücut MRI taramaları yapmasına izin verir.

Medtronic’in opioid dışı tedavi seçeneği, ağrı sinyallerini beyne ulaşmadan kesmek için küçük elektrik darbeleri vererek kronik ağrıyı hafifletmek üzere tasarlanmıştır.

Medtronic plc (MDT )

Bu yılın başlarında şirket, bacak ağrısı ve kronik bel ağrısı (CLBP) hastalarında Inceptiv’in kapalı döngü omurilik stimülatörü (CL-SCS) değerlendiren klinik denemesinin bir yıllık verilerini yayınladı. Veriler, ağrı, fiziksel fonksiyon ve yaşam kalitesinde iyileşme sağlarken aşırı stimülasyonu azalttığını gösterdi.

Kapalı döngü özelliği, her bireyin benzersiz biyolojik sinyallerini algılar ve buna göre gerektiğinde stimülasyonu ayarlar. 

İrlanda merkezli küresel sağlık şirketi, ağrıyı hafifletmek, sağlığı geri kazandırmak ve yaşam süresini uzatmak amacıyla 70 sağlık koşulunu, insülin pompaları, kardiyak cihazlar, cerrahi aletler, cerrahi robotik, hasta izleme sistemleri ve daha fazlasını içeren teknolojileri ve terapileriyle tedavi etmeyi hedefliyor.

Kardiyoloji segmenti Medtronic’in temel işi olup, gelirin %37’sini oluşturur; ardından nörobilim, medikal cerrahi ve diğer segmentler gelir, bunlar çoğunlukla diyabet tedavisiyle ilgilidir.

118 milyar dolarlık piyasa değerine sahip olan MDT hisseleri şu anda 92,36 dolardan işlem görüyor; YTD %15,24 artış. TTM EPS 3,62 ve P/E 25,44. Medtronic ayrıca hissedarlarına %3,09 temettü getirisi sunuyor.

Dünyanın en büyük medtech şirketi, mali yıl 2026’nın ilk çeyreğinde (25 Temmuz 2025’te sona eren) gelirini %8,4 artırarak 8,6 milyar dolara çıkardığını bildirdi.

GAAP bazında seyreltilmiş EPS 0,81 dolar, GAAP dışı seyreltilmiş EPS ise 1,26 dolar.

CEO Geoff Martha, organik gelir artışı ve çeşitli ürün kategorilerinden gelen güçlülüğü vurgularken, CFO Thierry Piéton, Medtronic’in ‘üretim, tedarik zinciri ve işletme giderlerinde verimlilik sağlamak, kazanç büyümesini artırmak ve Ar-Ge, satış ve pazarlama yatırımlarını artırmak’ konusundaki hedefleri sayesinde daha iyi sonuçlar elde edeceğine güveniyor.

Bu ay, medikal cihaz üreticisi iki yeni yönetim kurulu üyesi ekleyerek yatırım fırsatlarını araştırmayı ve kazanç büyümesini artırmayı hedefliyor. Ayrıca geride kalan hisse performansını iyileştirmek için bir Büyüme Komitesi kurdu.

Medtronic plc (MDT) Hisse Senedi Haberleri ve Gelişmeleri

Sonuç

Omurilik yaralanması, önemli yaşam boyu fonksiyonel bozulmaya yol açabilen yıkıcı bir nörolojik durumdur. Ayrıca bireyler, aileler ve sağlık sistemleri için büyük bir yük oluşturur; bu yüzden merkezi sinir sistemimizin bu kritik parçasını daha iyi tedavi etmek ve mümkünse onarmak hayati önem taşır.

Organoidler, biyomühendislik ve 3D baskı sayesinde araştırmacılar, tıbbın en zor problemlerinden birine çözüm arıyor. İnsan terapileri henüz yıllar uzakta olsa da, ölçeklendirilip hayata geçirildiğinde teknoloji milyonlarca insanın iyileşmesine ve bağımsızlığını yeniden kazanmasına yardımcı olabilir.

Kaynaklar:

1. Harland, B., Matter, L., Lopez, S., et al. Günlük elektrik alan tedavisi, sırt omurilik yaralanması sonrası farelerde fonksiyonel sonuçları iyileştirir. Nature Communications, 16, 5372, published 26 Haziran 2025. https://doi.org/10.1038/s41467-025-60332-0
2. Kilgard, M.P., Epperson, J.D., Adehunoluwa, E.A., et al. Kapalı döngü vagus sinir stimülasyonu, omurilik yaralanmasından iyileşmeye yardımcı olur. Nature, 643, 1030–1036, published 21 Mayıs 2025. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09028-5
3. Woodington, B.J., Lei, J., Carnicer-Lombarte, A., Güemes-González, A., Naegele, T.E., Hilton, S., El-Hadwe, S., Trivedi, R.A., Malliaras, G.G., & Barone, D.G. Omuriliğin 360 derece kayıt ve stimülasyonunu sağlayan esnek çevresel biyoelektronikler. Science Advances, 10(19), eadl1230, published 8 Mayıs 2024. https://doi.org/10.1126/sciadv.adl1230
4. Woods, I., Spurling, D., Sunil, S., O’Callaghan, A.M., Maughan, J., Gutierrez-Gonzalez, J., McGuire, T.K., Leahy, L., Dervan, A., Nicolosi, V., & O’Brien, F.J. Biyomimetik hyalüronik asit bazlı iskelede elektroiletken MXene tabanlı mikro-örgülerinin 3D baskısı, sinir onarım uygulamaları için elektriksel stimülasyonu yönlendirir ve artırır. Advanced Science, eadvs.202503454, published 15 Temmuz 2025. https://doi.org/10.1002/advs.202503454
5. Han, G., Lavoie, N.S., Patil, N., Korenfeld, O.G., Kim, H., Esguerra, M., Joung, D., McAlpine, M.C., & Parr, A.M. 3D Baskılı İskeleler, Omurilik Yaralanmalarında Kullanım İçin Gelişmiş Omurilik Organoid Oluşumunu Destekliyor. Advanced Healthcare Materials, eadhm.202404817, published 23 Temmuz 2025. https://doi.org/10.1002/adhm.202404817