Röportaj Serisi-34: Konuk = Doç.Dr.Ece Öztürk (Tıbbi Biyoloji)

“11 Soru 11 Cevap” serimin otuz dördüncü konuğu, Koç Üniversitesi Tıp Fakültesi Temel Tıp Bilimleri Bölümü, Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı’ndan öğretim üyesi Sayın Doç. Dr. Ece Öztürk olacaktır.Doç.Dr.Ece Öztürk, lisans eğitimini 2009 yılında Koç Üniversitesi Kimya-Biyoloji Mühendisliği bölümünde tamamlamıştır. ETH Zürih’te Biyomedikal Mühendisliği alanında yüksek lisans ve doktora yapmış; bu süreçte doku mühendisliği, biyomalzemeler ve rejeneratif tıp üzerine çalışmalar yürütmüştür.Doktora sonrası araştırmalarını Columbia Üniversitesi'nde sürdürmüş; organ-on-chip ve metastaz modelleri üzerine çalışmalar gerçekleştirmiştir. Bu süreçte birçok ödüle layık görülen hocamız, 2020 yılından bu yana Koç Üniversitesi Tıp Fakültesi ve KUTTAM bünyesinde bağımsız araştırmalarına devam etmektedir.Mühendislik temel alanı olan biyomühendislik; hayvan hücre kültürü, doku mühendisliği ve biyomalzemeler üzerine çalışmalarıyla tanınan hocamızın kıymetli görüşlerinin, ilgilenen gençler ve araştırmacılar için yol gösterici ve ilham verici olacağına inanıyorum.Hocam, izninizle sorularıma geçiyorum.

Soru 1-Hocam nasılsınız, hayat nasıl gidiyor, laboratuvar dışında neler yapıyorsunuz?

Çok teşekkür ederim. Yoğun ama güzel gidiyor diyebilirim. Laboratuvarımda hem temel biyoloji sorularına odaklanan hem de klinikle temas eden projeler yürütüyoruz, bu da ister istemez yüksek bir tempo anlamına geliyor. Laboratuvar dışında ise zihnimi besleyen alanlara yönelmeye çalışıyorum. Sahne sanatlarını takip etmeyi, konserlere ve tiyatroya gitmeyi çok seviyorum. Ayrıca yakın dostlarımla felsefe üzerine yaptığımız uzun sohbetler benim için önemli bir denge unsuru. Bu alanlarda vakit geçirmek bilimsel üretkenliğimi de doğrudan besliyor.

Soru 2-Doku mühendisliği çalışmalarınızda kullandığınız biyomalzemelerden bahseder misiniz?

Çalışmalarımın merkezinde, hücrelerin doğal ortamlarını mümkün olduğunca gerçekçi biçimde taklit eden biyomalzemeler geliştirmek yer alıyor. Bu nedenle hem doğal hücre dışı matristen (ECM) türetilmiş hidrojellerle hem de özellikleri kontrollü şekilde ayarlanabilen sentetik polimerlerle çalışıyorum. Örneğin akciğer veya beyin dokusundan elde edilen ECM hidrojelleri, hücrelere yalnızca yapısal bir iskele sunmuyor, aynı zamanda dokuya özgü biyokimyasal içeriği de temsil ediyor. Ama bu hidrojeller dokuların mekanik özelliklerini yansıtmayabiliyor. Bu nedenle farklı özelliklerini bir arada temsilini biyomalzemeler ve sentetik malzemelerin kompozit olarak birlikte kullanımı ile sağlayabiliyoruz. Bu modeller sayesinde matris özelliklerinin hücre büyümesi, göçü, kök hücre benzeri özellikler kazanması ve ilaç yanıtları üzerindeki etkilerini çok boyutlu analizlerle gözlemliyoruz.

Soru 3-Hücre-matris etkileşimini incelerken kullandığınız yöntemleri kendi gözünüzden anlatır mısınız?

Ben hücre-matris etkileşimini tek yönlü bir ilişki olarak değil, sürekli geri bildirim içeren dinamik bir süreç olarak görüyorum. Hücreler içinde bulundukları matrisi algılıyor, yeniden şekillendiriyor ve aynı zamanda bu değişime moleküler düzeyde yanıt veriyor. Bu nedenle laboratuvarımda görüntüleme teknikleri, mekanik ölçümler ve omik yaklaşımları birlikte kullanıyoruz. Hücre iskeletinin organizasyonunu, adezyon yapılarını ve ardından aktive ettikleri sinyal yolaklarını ortaya çıkarıyoruz. Bunları transkriptomik profilleme ve ağ analizleriyle desteklediğimizde, hücresel kararların arkasındaki mekanizmaları daha bütüncül bir şekilde görebiliyoruz. Bu yaklaşım benim bilimsel bakış açımın temelini oluşturuyor.

Soru 4-Tümör mikroçevresinin mekanik özelliklerini anlamak neden bu kadar önemli?

Çünkü kanser hücreleri yalnızca genetik değişimlerle hareket eden izole birimler değil,  çevreleriyle sürekli etkileşim hâlindeler. Tümör mikroçevresinde görülen matris sertliği artışı, lif organizasyonu ve biyokimyasal değişimler hücrelerin invazivliğini, metastatik potansiyelini ve tedaviye verdiği yanıtı doğrudan etkiliyor. Özellikle metastaz söz konusu olduğunda, kanser hücresinin gittiği yeni organın mekanik ve biyokimyasal özelliklerine adapte olması gerekiyor. Bu adaptasyon sürecini anlamadan etkili tedavi stratejileri geliştirmek oldukça zor. Bu nedenle tümör mikroçevresinin mekanik boyutunu anlamak, kanser biyolojisinin kritik bir parçası hâline geldi.

Soru 5-3 boyutlu hücre kültürleriyle çalışmak, klasik yöntemlere göre size nasıl farklar hissettiriyor?

Üç boyutlu kültürler hücrelerin “gerçek kişiliğini” daha net gösteriyor diyebilirim. Hücreler bağlamdan bağımsız davranmıyor. İki boyutlu sistemlerde hücreler çoğu zaman fizyolojik olmayan davranışlar sergiliyor. Oysa üç boyutlu ortamlarda hücre-matris etkileşimlerinin sağlanması ile hücre davranışı ve hücre-hücre etkileşimleri doğal seyrine çok daha yakın gerçekleşiyor. Bu da daha karmaşık veri setleri ve bazen daha zor yorumlanan sonuçlar anlamına geliyor. Ancak elde edilen bilgilerin biyolojik gerçekliği daha yakın temsil ettiğini söyleyebiliriz.  

Soru 6-ECM sertliğiyle hücre davranışı arasında gözlemlediğiniz en ilginç ilişki neydi?

Aynı hücre popülasyonunun, yalnızca ECM sertliği veya kimyasal yapısı değiştirildiğinde tamamen farklı bir moleküler programa yönelmesi benim için hâlâ çok çarpıcı. Özellikle matris kompozisyonu ve mekanik uyaranların sinerjisi üzerine çalışmalar gerçekleştiriyoruz. Bu çalışmalarda gördüğümüz en ilginç şey mekanik uyaranların tek başına kanser hücrelerinin büyümesini tetikleyememesi fakat eğer matris bileşenleri ve kimyasal yapısı elverişli olursa ECM sertliği hücreleri anormal büyümeye ve metastatik davranışlara yöneltiyor. Bu da mikro çevrenin hücresel kader üzerindeki etkisini çok net biçimde gösteriyor. Bu tür gözlemler, kanserde neden aynı genetik profile sahip hücrelerin farklı hastalarda farklı davranışlar sergileyebildiğini de kısmen açıklıyor.

Soru 7-Organ-on-a-chip ya da mikroakışkan sistemleri araştırmalarınızda nasıl kullanıyorsunuz?

Bu sistemleri özellikle metastazın erken ve dinamik aşamalarını incelemek için kullanıyoruz. Mikroakışkan platformlar sayesinde dolaşım, endotelyal bariyerler ve farklı doku modellerini tek bir sistemde birleştirebiliyoruz. Bu sayede kanser hücrelerinin damar içinden hedef organa geçişini ve hedef dokuya özgü adaptasyonlarını gerçek zamanlı olarak gözlemleyebiliyoruz. İnsan hücresi temelli bu sistemler, klasik hayvan modellerinin yanıtlayamadığı pek çok soruya ışık tutabiliyor.

Soru 8-Doku mühendisliğinde fiziksel kuvvetlerin hücre davranışını nasıl değiştirdiğini gözlemlemek nasıl bir süreç?

Bu süreç çok disiplinli bir yaklaşım gerektiriyor. Uygulanan gerilme, sıkıştırma veya akış gibi kuvvetlerin hücre içinde nasıl algılandığını ve hangi sinyal yolaklarına dönüştüğünü adım adım izliyoruz. Bazen çok küçük bir mekanik parametre değişikliği hücresel kaderi kökten değiştirebiliyor. Bu nedenle deney tasarımında hassasiyet çok önemli. Aynı zamanda bu süreç, biyolojinin ne kadar dinamik ve bağlama duyarlı olduğunu da sürekli hatırlatıyor.

Soru 9-Veri analizinde yapay zekâ veya makine öğrenmesi yöntemlerinden yararlanıyor musunuz?

Evet, özellikle görüntü analizi ve yüksek boyutlu omik veri setlerinde bu yöntemlerden aktif olarak yararlanıyoruz. Kompleks biyolojik sistemlerde klasik analiz yöntemleriyle fark edilmesi zor olan örüntüler, yapay zekâ destekli yaklaşımlarla görünür hâle gelebiliyor. Tek hücre omikleri ve kompleks sinyal ağlarının yorumlanması için yapay zekâ destekli yaklaşımların önümüzdeki dönemde biyomedikal araştırmaların vazgeçilmez bir parçası olacağını düşünüyorum.

Soru 10-Kimya, biyoloji ve mühendisliğin kesiştiği bu alanda sizi en çok etkileyen kavram ne oldu?

Beni en çok etkileyen kavram, hücrelerin fiziksel ve kimyasal mikroçevreyi okuyabilmesi ve bu bilgiyi biyolojik sinyallere çevirebilmesi oldu. Mekaniğin biyolojiyle “konuşabiliyor” olması hâlâ bana çok güçlü geliyor. 

Soru 11-Gelecekte hücrelerin mekanik davranışlarını anlamada hangi teknolojiler öne çıkacak? 

Gerçek zamanlı mekanik ölçümler yapabilen akıllı biyomateryaller, nanobiyosensörler, ileri görüntüleme teknikleri ve yapay zekâ destekli veri analizi önümüzdeki yılların belirleyici teknolojileri olacak diye düşünüyorum. Ek olarak şunu vurgulamak isterim. Mekanobiyoloji kanserden rejeneratif tıbba kadar pek çok alanda ortak bir araştırma dili hâline geliyor. Bu dönüşümün, biyomedikal araştırmaların geleceğini derinden etkileyeceğini düşünüyorum.