ללמוד מדגי הקוטב איך לשמר דם ורקמות לזמן ארוך

דמיינו לעצמכם בנק דם או בנק איברים שבהם ניתן להחזיק את הדם המלא ואת הרקמות במצב של קיפאון, ללא פעילות אנזימטית כמעט, ולכן לזמן ארוך יותר מהאפשרי כיום

מאת: שמעון בוגן

עירוי דם והשתלות איברים הן פרוצדורות רפואיות מצילות חיים. כולנו מודעים לחשיבות הקריטית של זמינות מידית ושל התאמה ביולוגית לשימוש בהן, בשעת הצורך. דמיינו לעצמכם בנק דם או בנק איברים שבהם ניתן להחזיק את הדם המלא ואת הרקמות במצב של קיפאון, ללא פעילות אנזימטית כמעט, ולכן לזמן ארוך יותר מהאפשרי כיום.

תמצית הבעיה:

טמפרטורת סביבה של ºC0 ומטה עלולה לגרום לקיפאון של המים בתאי הגוף. קרח תופס יותר נפח מאותה כמות של מים נוזלים. לכן, הסכנה הגדולה של קיפאון המים בתאים הוא קריעת קרום התאים ופיזור תוכנם בסביבה. בנוסף, במהלך ההפשרה המדורגת קיימת סכנה שבתחום טמפרטורות צר סביב נקודת הקיפאון יתרחש גיבוש מחדש של מחטי קרח מיקרוסקופיים, שינקבו את דפנות התאים. החומרים הביולוגיים החיוניים יאבדו בכך את ערכם ואת תועלתם.

הפתרון בטבע וגנטיקה אבולוציונית מסקרנת:
אצל אורגניזמים החיים במקומות שיש בהם סכנת קיפאון נמצאה התאמה אבולוציונית מיוחדת: בדמם יש חומר נוגד קיפאון, המונע היווצרות של גבישי קרח בדם ובתאים [1]. גילי חסקין, במאמרו “מבוא לטיול לאנטארקטיקה” [2], מתאר את הדגים מתת סדרת הקוטביים. הישרדותם במים הקפואים היא הצלחה ביוכימית אבולוציונית. ההנמכה המשמעותית של נקודת הקיפאון בדם ובגוף נגרמת ע”י שמונה סוגי מולקולות ביולוגיות של חומר נוגד קיפאון (antifreeze), חלבונים שהם גליקופפטידים, בעלי הרכב ומבנה ייחודיים.
חוקרים באקדמיה הלאומית האמריקאית למדעים [3] מתארים איך בשני קצות כדור הארץ המרוחקים ביותר זה מזה, התפתחו אצל שני זנים שונים לחלוטין של דגים אותם גנים לייצור אותם חלבונים, גליקופרוטאינים, לשם מניעת קיפאון בסביבה הימית העוינת, שבה הטמפרטורה יורדת מתחת ל ºC0 עקב המליחות הגבוהה של מי הים. מדובר בדג השיניים האנטארקטי בקצה הדרומי, ובדג הבקלה הארקטי בקצה הצפוני.
הטכנולוגיה הביומימטית:

קבוצה של חוקרים אנגלים בכימיה וברפואה פרסמה בפברואר 2014 [4] תוצאות של מחקר ביומימטי למציאת חומר כימי שמחקה את פעילות החלבונים נוגדי הקיפאון AF(G)Ps.
הדרישות והציפיות:

•  המבנה הכימי והמבנה המרחבי של החומר מדמים את החלבונים הסוכריים.
• החומר מסיס במים.
• החומר יעיל מאד במניעת קיפאון, ריכוז פעיל נמוך ככל האפשר.
• החומר אינו רעיל, אין לו תופעות לוואי, והוא פריק ביולוגית בגוף תוך זמן קצר.
• החומר פשוט, זמין וזול.

תוצאות:
א. החומר הפולימרי PVA (פולי ויניל אלכוהול) הניב תוצאות מצוינות בהשגת כל המטרות שהוגדרו, בריכוז קטנטן של 0.1%. מדובר בריכוז קטן פי 100 (!) מזה של החומר המדלל, המשמש כיום בעיקר לשימור דם טבורי בהקפאה עמוקה.
הערה: PVA – נפוץ בשימוש כדבק פלסטי ביתי וכמרכיב יום יומי בתכשירי איפור וטיפוח העור.
ב. ה PVA מאפשר שימור קריוגני (הקפאה בקרח יבש) והחזרה של הדם והרקמות לכשירות מלאה.
ג. אין צורך להפריד את חומר ההגנה לפני מתן הדם.
מכאן ואילך נדרשת הוכחה של חזרה לפעילות ביולוגית מלאה והשגת אישורים לניסויים קליניים ואחרים, כמקובל.

מקורות: (לחץ על הקישורים)

[1] על פי נ. רייבשטיין, המרכז הארצי למורי ביולוגיה, נושאי הליבה – אקולוגיה).

[2] מקור שני

[3] מקור שלישי

[4] מקור רביעי