Çalışma, "TÜBİTAK 1003 Projesi" kapsamında Yıldız Teknik Üniversitesi (YTÜ) Mekatronik Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Hüseyin Üvet'in yürütücülüğünde Dokuz Eylül Üniversitesi Onkoloji Enstitüsü Translasyonel Onkoloji Ana Bilim Dalı Başkanı Prof. Dr. Yasemin Başbınar, Marmara Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Gökhan Bora Esmer, İstinye Üniversitesi Tıp Fakültesi Dermatoloji Ana Bilim Dalı Başkanı Prof. Dr. Gülsüm Gençoğlan ve Gebze Teknik Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü Dr. Öğretim Üyesi Muhammed Enes Oruç ve öğrencilerinin katkılarıyla yapıldı.

Bilim insanları, araştırmalarında kanserin ilerlemesi ve farklılaşması dahil birçok farklı hastalığın başlangıcını ve ilerlemesini anlamada bilgi sağlayan hücre sertliğini baz aldı. Yaklaşık 4 yıl süren çalışmalar sonucunda kimyasal kullanmaya da gerek kalmadan hücrelerin esnekliği ve sertliğini göstererek, kanserli olup olmadığı hakkında bilgi verecek görüntüleme tekniği hayata geçirildi.

Gelecekte parazitoloji, mikrobiyoloji, mikoloji, kan hastalıkları, gıda patojenleri ile ilaç sektörü gibi birçok alanda da kullanılabileceği öngörülen teknik, üst düzey bilimsel çalışmalara yer verilen "Nature Communications" dergisinde yayımlanarak dünyada da kabul gördü.

"Daha önce başarılamamış bir teknoloji"

Projenin yürütücüsü Doç. Dr. Hüseyin Üvet, hücre mimarisinin birçok hastalığın anlaşılmasında çok ciddi bilgiler verdiğini söyledi.

Bu nedenle hücrenin sertliğinin ölçeklendirilebilmesinin önemli olduğunu belirten Üvet, bunun önemine dair kanser hücrelerinden örnek verdi.

Bunların aslında yoğun glikoz tüketen hücre tipleri olduğunu ifade eden Üvet, esnekliğinin de normal sağlıklı bir hücreye göre 5 kat daha fazla olduğunu anlattı.

Beş kat daha çok esneyebilen bir hücrenin vücudun içerisinde yürüyebildiğini, damarları delebildiğini ve aralarından geçebildiğini, konak bir nokta bularak orada tekrar büyüyebildiğini aktaran Üvet, kanser gibi birçok farklı hastalık tipinde veya günlük yenen gıdalarda dahi hücrelerin bulundukları ortama göre tepki verdiklerini kaydetti.

Bunun da hücrenin mimari yapılarıyla doğrudan ilişkili olduğuna dikkati çeken Üvet, şöyle devam etti:

"Hücreyi anlamlandırabilirsek bu birçok hastalığı da anlamamıza yardımcı olabilecek çeşitli tedavi yöntemlerini geliştirmemiz demek. Hücrenin sertlik yapısını ölçeklendirebilecek, dünyada daha önce başarılamamış teknolojiyi birçok üniversiteyle bir araya gelerek TÜBİTAK projesi kapsamında gerçekleştirdik. Hücre, kanserli olunca daha bir yumuşak veya sağlıklı olunca daha sert bir yapıya sahip olabiliyor. Bunu doku seviyesine çıktığı zaman daha net görebiliyorsunuz. Meme kanseri gibi yapılarda sadece dokunarak, yüzeydeki sertliğe bakarak tümörün oluşup oluşmadığını görebiliyorsunuz. Biz bunu hücre seviyesinde yakalamaya çalışıyoruz."

"Tüm dünya kişiye özgü tedavi üzerinde çalışıyor"

Doç. Dr. Üvet, projedeki önemli noktanın kişiye özgü tedavi olduğunu, tüm dünyanın bunun üzerinde çalıştığını anlattı.

Kişiye özgü tedavide bir hasta ilaç kullanması gerekiyorsa bu ilacın ona özgü uygulanması gerektiğini vurgulayan Üvet, şunları aktardı:

"Şayet bir görüntüleme teknolojisi geliştirmeyi başarırsanız, hastaya fazla ilaç yükü vermeden tedaviyi sağlayabilirsiniz. Kanser için düşündüğünüzde kemoterapi en önemli gördüğümüz noktalardan biri. Bunun hem mali boyutu hem de hastaya verdiğiniz fazla ilaç yükü var. 'İlacın hücreler üzerindeki etkilerini önceden görüntüleyebileceğimiz ve kişiye özgü tedavi yöntemleri geliştirebileceğimiz yeni görüntüleme teknolojileri bulabilir miyiz?' Yola çıkarken soru buydu ve mühendisler olarak doktorlarla bir araya geldik, bu teknolojiyi geliştirdik."

Doç. Dr. Üvet, bu teknikle kanserli dokulardan alınan hücrelerin optik sistemde görüntülendiğini, ekrana yansıtılıp hücrenin mimari özelliklerini veren yapıların gözlemlenebildiğini dile getirdi.

Ortama ilaç gibi bir değişken eklendiğinde hücrenin verdiği tepkilerin mimari yapısındaki değişiklikler üzerinden ölçeklendirebildiğini söyleyen Üvet, sonrasında tıbbi biyolojiyle çalışıp ilacın etkilerine veya dozajına kadar birçok bilgi verecek görüntüleme elde ettiklerini kaydetti.

Patenti alındı, sırada kullanıma sunulması var

Doç. Dr. Hüseyin Üvet, tekniğin patentlerini aldıklarını, "mikroskopik görüntüleme teknolojisi" olarak piyasaya sunmayı düşündüklerini belirterek, "Birkaç sene sonra bunu kişiye özgü tedavi uygulanabilecek hastanelerde, kliniklerde kullanıma hazır hale getirmeyi planlıyoruz" dedi.

Çalışmanın sonuçlarının Nature dergisinde yayınlanmasıyla birçok bilim insanının bunu görüp yeni çalışmalar geliştirebileceğinin altını çizen Üvet, çalışma paylaşıldıktan sonra yurt içi ve dışından tıbbi biyologların ve doktorların kendilerini arayarak bu sistemle farklı çalışmalar yapmak istediklerini söylediklerini dile getirdi.

"Hem süreci kısaltıyor hem daha müdahalesiz"

Prof. Dr. Yasemin Başbınar da kanser hastalarıyla ilgili araştırmaları yürüttüğünü belirtti.

Bu çalışmanın, "Kanser hücresini normal hücreden ayıracak bir metot geliştirelim ama bu metot bir girişimsel etkiyle olmasın, pahalı kimyasal ve boyalar kullanılarak laboratuvar işleminden sonra gerçekleşmesin, direkt ölçelim ve kanser hücresi olduğunu anlayalım." talebiyle başladığını ifade eden Başbınar, bu dileklerini aktardıkları mühendislerle ilk olarak "Hücre ve kanser nedir, ne tür özellikleri olur, nasıl bir yaklaşımda bulunulmalı?" gibi başlıklara çalıştıklarını dile getirdi.

Prof. Dr. Başbınar, çalışma sonunda hem bir teknoloji hem de cihaz buluşunun gerçekleştiğini, artık hastalıkları hücre sertliği üzerinden değerlendiren ölçümler yapabileceklerini, dünyada da bu alanın çok yeni olduğunu söyleyerek, şunları anlattı:

"Sağlıkta hastalıkları genellikle kimyasal, biyolojik, genetik olarak isimlendirir ve değerlendiririz. Oysa ki hücrenin bir mimarisi, sertliği, mekanik hareketi var. Mesela kanser hücreleri metastaz yapıyor ya da bir fibroblast hücresi hasarı olan bölgeye yürüyor. Bugüne kadar, bu mekanik hareketleri değerlendirebileceğimiz bir ölçü metodumuz yoktu. Belirli metotlar kullanılmakla birlikte bunlar hem çok zor hem çok müdahale gerektiren, değerlendirmesi zor sistemler. Artık kanser hücresini normal hücreden bu yönüyle ayırt edebiliyoruz. Aynı zamanda bu hücre yapısını değiştiren, metastaza meyilli ya da ilaç direnci geliştiren, geliştirmek üzere olan hücreleri de tanımlayabiliyoruz."

Bugüne kadar bu sonuçların, kimyasal, biyolojik ya da genetik özellikleri ölçmek üzere hastadan birtakım biyopsi materyalleri alınarak, özel laboratuvarlarda çalışılıp verilebildiğini anlatan Başbınar, "Bu metodoloji hem süreci kısaltıyor hem daha müdahalesiz. Oradaki hücreye herhangi bir şey bağlamadan, herhangi bir şey parçalamadan bakabileceğiz" bilgisini verdi.

Prof. Dr. Başbınar, bu tekniğin her canlı hücresini değerlendirmede kullanılabileceğini, ileride bazı kan hastalıklarında da tercih edilebileceğini sözlerine ekledi.

Erken tespitte önemli bilgiler sunacak

İstinye Üniversitesi Tıp Fakültesi Dermatoloji Ana Bilim Dalı Başkanı Prof. Dr. Gülsüm Gençoğlan, ses dalgaları gönderildiğinde tüm hücrelerin farklı tınıyla cevap verdiğini, bunun da tanısal kolaylık sağladığını çalışmada gördüklerini söyledi.

Derinin dışarıda bir organ olduğu için kanserli hücrelerin normal hücrelerden ayırt edilmesinde şu ana kadar kullanılan metotlardan çok emin olamadıklarını anlatan Gençoğlan, ayırt edici tınılama özellikleri olan bu metodun özellikle deri kanserlerindeki klinik uygulamalarda geniş yer bulacağını düşündüğünü ifade etti.

Prof. Dr. Gençoğlan, bu tekniğin göz, ağız içi mukozası ile kadın doğum gibi alanlarda da kullanıldığında, kanser hücrelerinin erken tespitinde ve arada kalınan vakalarda hızlı yol alınması için önemli bilgiler sağlayacağını belirterek, "Deri kanserlerinde ne kadar erken tanı koyarsak, o kadar iyi tedavi ediyoruz ve hastamızın hayatta kalma şansını o kadar artırıyoruz. Dolayısıyla bu yöntemin ileride tıp camiasında büyük kullanım alanı bulacağı kanaatindeyim" değerlendirmesini yaptı.

Diğer hücrelerle ilgili araştırmalar da yaptıklarından bahseden Gençoğlan, yöntemin mikrop, parazit ve mantarları tanımada da iyi olduğunu fark ettiklerini dile getirdi.

Hücre hakkındaki bilginin doğruluk payını artırıyor

Prof. Dr. Gökhan Bora Esmer, bu teknolojinin önemli ayaklarından birini, nasıl bir görüntüleme kaydedildiğinin oluşturduğunu söyledi.

Klasik mikroskopların 2 boyutlu görüntülerle sağladığı bilgi miktarının sınırlı olduğunu, bunu artırabilmek için 3 boyutlu görüntüleme yapılması gerektiğini ifade eden Esmer, holografik yöntemleri kullanarak hücrelerin anlık 3 boyutlu profillerini çıkartabildiklerini, bunun da hücre hakkında kanser ve diğer faktörler açısından fiziksel özelliklerin hesaplanmasına imkan sağladığını bildirdi.

Holografide gürültü gibi birçok handikap bulunduğuna dikkati çeken Esmer, "Geliştirdiğimiz yöntemde, gürültü faktörlerini en aza indiriyoruz. Gürültü olduğunda hücreyi tespit dahi edemeyebilirsiniz ama bu faktörü azalttığınızda 3 boyutlu derinlik bilgisini, nanometre boyutunda hassas olarak çıkartabiliyorsunuz. Doğruluk payını yüksek miktarda artırıyorsunuz" bilgisini paylaştı.

Prof. Dr. Esmer, tekniğin ileride ilaç sektörü, mobil olarak hava kalitesinin ölçümü ile su için de kullanılabileceğini sözlerine ekledi.