|
Yapay Kan
Acil durumlarda ve uzun
süren ameliyatlarda gereken kanı vericilerden almaktansa, kanın yerine
geçebilecek maddelerin geliştirilmesine çalışılıyor. İlk kuşak yapay
kanların klinik denemelerine başlandı.
Nakillerde, insan kanı yerine yapay kan kullanılması düşüncesi yeni
değil. 17 yüzyılda, Sir Cristopher Wren, bira, şarap ve hatta afyonun
insan kanı yerine kullanılabileceğini öne sürmüştü. Ancak, kan
nakillerinin modern çağı, Karl Landsteiner’in 1901 yılında insan kanı
grup antijenlerini keşfetmesiyle başladı. Landsteiner, kanı A, B ve C
(daha sonra 0 olarak değiştirildi) olmak üzere önce üç gruba ayırdı;
bir yıl sonra da AB grubu listeye eklendi. Bu çalışmalar, o zamana
kadar yapılan nakillerin neden başarısız olduğunu açıklıyordu. Kan
grubu serolojisini ilk kez nakil pratiğine uygulayan kişi, 1913’de
Ottenberg oldu. Ottenberg kan uyum testini açıkladığı halde, uygun
olmayan anticoagulantlar (pıhtılaşma önleyiciler) ve saklama
yöntemleri nedeniyle, kan nakli çok sınırlı olarak yapılabiliyordu. Bu
arada, Birinci
ve İkinci Dünya Savaşları, bu iki alandaki gelişmelerin hızlanmasına
yol açtı ve sonunda kan nakilleri, tıbbi müdahalelerin standart bir
parçası oldu.
Kanın temel işlevlerinden biri, vücuda oksijeni taşımak ve bunu
dokulara bırakıp onun yerine karbondioksiti almak. Bu, kırmızı kan
hücrelerinde (eritrositler) bulunan ve hemoglobin adı verilen, oksijen
taşıyıcı proteinlerle sağlanır. Kanı oluşturan öteki hücresel yapılar,
bağışıklıkta önemli yeri olan beyaz kan hücreleriyle akyuvarlarla
pıhtılaşma ve yara tamirini sağlayan, platelet (ya da trombosit)
olarak bilinen pulcuklar.
Bir vericiden alınan kanın nakli olağan ve güvenli bir yol olsa da,
kanın yerini alabilecek maddelerin geliştirilmesi için önemli nedenler
var. İnsan alyuvarlarını, klinik etkilerini uzatacak ve bakteri
bulaşma riskini azaltacak şekilde saklamak, çok emek istiyor. Bu
durum, kanın afet bölgelerinde ve savaşlarda ulaşılabilir olmasını
sınırlıyor. Bu kadar katı saklama koşulları gereksinimi olmayan yapay
kanlar, bu durumlarda çok değerli olurdu. Ayrıca, yapay kanlar,
enfeksiyona yol açan patojenlere (hastalık yapan mikroplara) karşı
sterilizasyona daha uygun olacaklarından ve kan grubu antijenleri
içermeyeceklerinden, çapraz eşlemeye de gerek yok. Kan verecek yeterli
gönüllünün bulunamadığı durumlarda, yapay kan, ameliyat sırasında kısa
dönemli olarak alyuvarların yerini alabilir. 1980’lerde, insan
bağışıklık yetmezliği virüsünün (HIV) kan nakliyle bulaşabildiğinin
fark edilmesiyle, “hastalık taşımayan” yapay kanların yapılması
çalışmaları hız kazandı. HIV için belirli bir test geliştirilmeden
önce, kan nakli yapılan her 100.000 hastanın 38’inde bağışıklık
yetmezliği sendromu riski vardı.
Yapay kan üzerine çalışan araştırmacılar, ağırlıklı olarak
hemoglobinin oksijen taşıma kapasitesini taklit etmeye yönelmiş
durumdalar. Ne var ki, oksijen taşıyabilmenin yanında, ideal bir yapay
kanın bazı koşulları sağlaması gerekiyor. Yapay kanın çapraz test ve
uyum gereksinimi olmaması; oda sıcaklığında uzun süre saklanabilmesi;
böbrek tarafından
atılmadan önce dolaşım sisteminde birkaç hafta süresince (dolaşımın
yerleşmesi için gereken süre) kalabilmesi; yan etkileri olmaması;
patojen içermemesi ve oksijeni taşımakla kalmayıp, onu etkin biçimde
dokulara aktarabilmesi gerekiyor.
Şu an, geliştirilmekte olan iki tip yapay kan var: Hemoglobinden
yapılan hemoglobin-bazlı oksijen taşıyıcılar (HBOT) ve perflorokarbon
emülsiyonlar içerenler.
Hemoglobin-Bazlı Oksijen Taşıyıcılar (HBOT):
Her bir hemoglobin molekülünde, demir içeren ve hem grubu olarak
adlandırılan, her biri bir oksijen molekülüne bağlanan dört zincir
bulunur. Bu oksijen-heme bağı, hemoglobin molekülünün şeklinde
değişime yol açar. Bu durum, hemoglobinin ilave oksijen moleküllerini
giderek daha fazla çekmesine yol açar. Yani, oksijen kısmi
basıncındaki küçük bir değişiklik, hemoglobinin bağlandığı ya da
bıraktığı oksijen miktarında önemli bir değişime neden olur.
Bunun yanında, sıcaklık ve pH da oksijenin hemoglobine bağlanmasını
etkiler. Benzer olarak, 2,3-difosfogligerat denen ve normalde insan
eritrositlerinde bulunan bir ürün, oksijenin hemoglobine bağlanmasını
etkiler. 2,3-difosfogligerat derişimi arttıkça, oksijenin dokulara
bırakılması daha yüksek oksijen kısmi basıncında gerçekleşir.
Hemoglobinin hücreden arındırılmış bir çözeltisi, kan yerine
kullanılabilir; çünkü hemoglobin, alyuvarlar olmadan da oksijen taşıma
yeteneğini korur. HBOT’ların bir avantajı, uyum testinin gerekmemesi.
Buna karşılık, vericiden alınan kanın, alıcıda hemolitik reaksiyona
(alyuvar parçalanmasına) yol açmaması için dikkatle çapraz testten
geçirilmesi gerekiyor.
Hücreden arındırılmış hemoglobinin bir başka avantajı, enfeksiyona yol
açan ajanlara karşı yüksek filtreleme ve düşük sıcaklık gibi
yöntemlerle sterilize edilebilmesi (yani mikroplardan
arındırılabilmesi).
1970’lerde yapay kan geliştirme konusunda yapılan çalışmalar, insan
hemoglobininin hücresiz çözeltileri üzerine yoğunlaşmıştı. Ancak,
HBOT’ların dolaşımda beklenmedik biçimde çok kısa ömürlü olmaları,
anormal ölçüde oksijen çekmeleri ve klinik yan etkileri en önemli
sorunlardı. HBOT’ların klinikte etkin bir yapay kan olarak
kullanılabilmeleri için, aşılması gereken temel sorunlar, dolaşım
sistemindeyken kısa ömürlü olmaları ve oksijeni dokulara bırakmada
normal hemoglobine oranla yetersiz kalmalarıydı. Hücreden bağımsız
hemoglobini kimyasal olarak değiştirerek bu sorunların üstesinden
gelinebileceği düşünülüyor. Normalde değiştirilmemi. hemoglobin,
dolaşım sisteminde 6 saatten kısa bir süre kalabilirken, kimyasal
işlemlerden sonra bu süre 48 saate kadar çıkıyor. Ayrıca, bu konu
üzerinde araştırma yapan bazı gruplar, hemoglobini biyolojik olarak
bozunabilen polimer nanokapsüllerden ya da yağ keseciklerinden yapılan
yapay kan hücrelerinin içine yerleştirmeye çalışıyorlar. Günümüzde,
kimyasal olarak değiştirilmiş en azından üç değişik tür hemoglobin
ürünü klinik denemelerde kullanılıyor.
HBOT’larla ilgili, aşılması gereken birçok sorun var. Birincisi, yapay
kanda kullanılan hemoglobinin kaynağı. En baştaki aday, saklama
süresini aşmış verici kanından üretilmiş insan hemoglobini. Ancak,
insan kanı kaynağının yeterli olmaması, insan kökenli HBOT’lar
geliştirmeyi zorlaştırıyor. Daha kolay elde edilebilen ve aynı zamanda
da ucuz olan bir kaynak da sığır kanı. Sığır kanı, insanlar tarafından
yabancı madde olarak algılanmıyor; ancak hastalık bulaştırma riski
var. Genetik olarak geliştirilebilecek bakterilerle, sığırlardan ya da
insanlardan geçebilecek hemoglobine bağlı hastalıkların önüne
geçilebilir.
Perflorokarbon-Bazlı Ürünler:
Perflorokarbonlar, hidrokarbonlara benzeyen, ancak onlardan farklı
olarak hidrojen atomları flor atomlarıyla değiştirilmiş moleküllerdir.
Bu moleküllerden oluşan sıvıların üstün bir oksijen ve karbondioksit
taşıma özellikleri var ve bu gazlara bağlanmıyorlar.
Perflorokarbonlar, oksijeni çok farklı bir biçimde taşıyorlar.
Hücreden bağımsız hemoglobin
çözeltilerinde, oksijen hemoglobine yerli bir moleküle bağlanır gibi
bağlanıyor. Buna karşılık, oksijen kimyasal olarak doymuş olan
perflorokarbon sıvısında çözünmüş olarak bulunur ve gereksinimi olan
dokulara kolayca ulaşır.
Perflorokarbonlar, sulu çözeltilerle karışamadığı için, yapay kan
olarak kullanılmadan önce emülsiyon olarak hazırlanmaları gerekir.
Hemoglobin, belirli bir kısmi basınçtaki oksijeni perflorokarbonda
çözülebilenden önemli ölçüde daha fazla oksijeni bağlayabilir. FDA
tarafından onaylanmış olan Fluosol DA adlı bir perflorokarbon, kalp
ameliyatlarında
yapay kan olarak kullanılıyor. Tümüyle oksijene doyurulmuş
perflorokarbon, koroner anjiyoplasti ameliyatı sırasında kalbe oksijen
sağlıyor. Bu madde, ameliyat sırasında kalp yaralanmalarını ve acıyı
azalttığı halde, doktorlar tarafından tam olarak benimsenmiş değil. Şu
anda, Allience Pharmaceuticals tarafından geliştirilen Oxygent adlı
perflorokarbon ABD’de klinik deneylerde kullanılıyor.
Yeni test ve tarama yöntemleri sayesinde, vericiden alınan kanların
kullanımı giderek daha güvenli oluyor. Örneğin, nakil yoluyla bulaşan
HIV enfeksiyonu riskinin, artık 835.000’de 1’e düştüğü tahmin
ediliyor. Benzer olarak, hepatit C virüsünün bu yolla bulaşma
olasılığının 300.000 ile 600.000’de 1 arasında olduğu sanılıyor. Bu
gelişmeler sürdükçe, yapay kanın verici kanına olan avantajlarının
yeniden değerlendirilmesi gerekiyor. Yeterli kanon bazı durumlarda
bulunamaması, yapay kanın geliştirilmesini gerekli kılıyor. Ancak,
olağan kan nakillerinde yapay kanın gerçek kanın yerini alabilmesi
için aşılması gereken uzun bir yol var. En önemlisi, yapay kanın
dolaşım sistemindeki ömrünün uzatılması, bu ürünlerin fiyatlarının
makul olması ve bu maddelerin çok miktarlarda üretilerek elde
edilmelerinin kolaylaştırılması gerekiyor.
Stokstad, E., “Not Blood Simple” Science
8 Şubat 2002
Çeviri:Alp Akoğlu
Kaynak:
Bilim ve Teknik
Dergisi
www.biltek.tubitak.gov.tr
Bu yazı, Bilim ve Teknik
dergisi Genel Yayın Yönetmeni Raşit Gürdilek'in onayı ile
yayınlanmaktadır.
|
