חוקרים ישראלים הצליחו להדפיס לב מתאי גזע מושרים של אדם; האם בעתיד ידפיסו לבבות מתאי החולים עצמם?

חוקרים באוניברסיטת תל אביב הכריזו על התקדמות בכיוון לייצור טלאי ללב אחרי התקף, ובהמשך גם להדפסת לב שלם במדפסת * הם הצליחו לייצר לב מיניאטורי מתאי שומן של אדם במדפסת תלת ממד בתוך כשלוש שעות. ממצאי המחקר פורסמו אמש בבכתב העת Advanced Science

בעתיד יש סיכוי שלא נזדקק להשתלות איברים מגופם של תורמים, אם השיטה להדפסת לב שלם שהודגמה אתמול באוניברסיטת תל אביב במקביל למאמר שפורסם בכתב העת Advanced Science . תבשיל. לפחות, מקווים החוקרים, ניתן יהיה להשתמש בטכנולוגיה כדי לייצר רקמת לב שתחליף תאים צלקתיים שנפגעו בהתקף לב.

חוקרים במעבדתו של פרופ’ טל דביר באוניברסיטת תל אביב הצליחו, לראשונה בעולם, לפצח אתגר משמעותי ביותר ברפואה המודרנית: שימוש במדפסת תלת-מימד וברקמות שנלקחו מחולה, כדי להדפיס לב חי. התאים שמהם בנוי הלב נלקחו מתאי שומן בטן של אדם, אך קוטר הלב שאליו הגיעו נכון לעכשיו הוא כ-2.5 סנטימטרים, כגודל ליבה של ארנבת.

המחקר פורץ הדרך בוצע על ידי הדוקטורנט נדב נור וד”ר אסף שפירא במעבדתו של פרופ’ דביר, בבית הספר לביולוגיה מולקולרית של התא וביוטכנולוגיה בפקולטה למדעי החיים, למחלקה להנדסת חומרים בפקולטה להנדסה ולמרכז סגול לביוטכנולוגיה רגנרטיבית – כולם באוניברסיטת תל אביב.

“מאז הומצאה הטכנולוגיה של הדפסה בתלת-מימד מנסים חוקרים בכל העולם להדפיס באמצעותה, בין היתר, רקמות ואיברים להשתלה,” אומר פרופ’ דביר. “אנחנו פיתחנו טכנולוגיה חדשה, שנותנת מענה לחלק ניכר מהקשיים שהתעוררו בדרך.”

לצורך המחקר השתמשו החוקרים ברקמת שומן שנלקחה מחולה, והפרידו בין תאי השומן לבין החומר הקולגני החוץ-תאי שתומך בתאים. בתהליך מתקדם של הנדסה גנטית הם הפכו את תאי השומן לתאי גזע, ומתאי הגזע יצרו תאים של שריר לב ותאים שיוצרים כלי דם. במקביל הם יצרו מהחומר הקולגני מעין ‘דיו’ להדפסה. כעת הם ערבבו את כל החומרים והזינו את התערובת למדפסת, שהדפיסה לפי הוראות מחשב, על פי הדמיות MRI ו-CT של לב אנושי. הלב שהודפס בדרך זו מורכב מתאים צעירים מאוד, שכבר מתכווצים ומראים תכונות של תאי לב. כיום עובדים החוקרים על גידול הלב בסביבה מיוחדת (ביו-ריאקטור), עד שהתאים יהפכו לתאי לב בוגרים המתקשרים ביניהם ופועלים ביעילות מירבית. החוקרים מקווים שכבר בשנה הקרובה יושתלו לבבות מודפסים מסוג זה בבעלי חיים, על מנת לבחון את תפקודם.

”השיטה שפיתחנו מאפשרת להדפיס לב בכל גודל רצוי, ומכיוון שהלב המודפס מיוצר מרקמות של החולה עצמו, הגוף לא ידחה אותו,” מסכם פרופ’ דביר. “יותר מכך, השיטה מאפשרת למעשה להדפיס כל איבר הנדרש להשתלה, ואנחנו מאמינים שהיא פותחת פתח לטכנולוגיות עתידיות, שייתרו לחלוטין את הצורך בתרומות איברים. כשחולה יזדקק להשתלה, תילקח מגופו רקמה, וממנה יודפס איבר מתאים בגודלו ובתכונותיו, שיושתל בגופו.”

בשיחה עם עיתונאים הסביר פרופ’ דביר: “תאי שריר לב הם לא תאים שמתחלקים, אנחנו רק רוצים שהם יתכווצו בצורה מסונכרנת. במקביל אנחנו עובדים על טלאים המיועדים לטיפול בהתקפי לב אבל כחלק מהוכחת ההתכנות הראנו שאנחנו גם מסוגלים להדפיס לב שלם.”

“זה עדיין לא בקליניקה, אנחנו עדיין עורכים ניסויים עם הביו-חומרים בחזירים, אבל בשלבים הבאים נשתיל טלאי שלם. את הלבבות אנחנו רוצים להשתיל בתוך שנה-שנתיים בבעלי חיים קטנים – ארנבת, חולדה. ברגע שממסחרים משהו זה יוצא מהידיים שלי. העלות כרגע לעשות את זה במעבדה היא לא כזאת בשמיים אבל כשרוצים לעשות את זה בבני אדם צריך לעשות את זה בתנאים הרבה יותר סטריליים. כמות התאים הרבה יותר גדולה.”

בתשובה לשאלה מה ההבדל בין הפיתוח של הקבוצה באוניברסיטת תל אביב לקבוצות אחרות בעולם ובארץ העוסקות בתחומים דומים, אמר פרופ’ דביר: “חברות מדפיסות את החומר עצמו אבל בלי תאים, אחרות מדפיסות את הטלאים עם תאים אבל בלי כלי דם. בנוסף, אצלנו אחד היתרונות הגדולים הוא שהתאים מגיעים מהחולה עצמו, . אחרים משתמשים בחומרים מהמדף אבל הם לא מותאמים אישית לחולה וזה מעודד תגובה חיסונית.”

בשיחה עם אתר הידען מסביר ד”ר אסף שפירא, אף הוא שותף למחקר את תהליך: “לוקחים רקמת שומן מהפציינט שאנחנו רוצים לטפ לבו ואת הרקמה הזו מפרידים למרכיבים שלה, תאים וחומר חוץ תאי – בעיקר קולגן. את התאים אנחנו מהנדסים בהנדסה גנטית הופכים אותם לתאי גזע מושרים, ואז אנחנו יכולים למיין אותם לסוגי התאים שאנחנו רוצים, במקרה הזה, אוכלוסיה אחת של תאי שריר לב, והאוכלוסיה השנייה – תאים שיוצרים כלי דם.”
“ההתפתחות המשמעותית היא השילוב של היכולת להדפיס במדויק בתלת ממד רקמות לב ואפילו דגם של לב שלם כאשר גם הרקמה וגם הלב השלם מכילים כלי דם ואת כל הצורה האנטומית הנדרשת לתפקוד, ובנוסף, כל החומרים שמשמשים להדפסה הם מותאמים אישית.”
לא רק התאים עצמם מותאמים אישית אלא צורת הלב .לוקחים הדמיית CT של לבו של הפציינט, ולפיה מהנדסים את כלי הדם, ואז יכולים להדביק אותה על האיזור שעבר את הפגיעה למשל בהתקף לב, כמובן זורעים אותה בתאי לב וכלי דם ולאט לאט אותו טלאי עובר איחוי עם הלב, מחזק את אותו חלק שנפגע ומשקם את הפעילות שלו. לאט לאט התאים מתחילים לדבר אחד עם השני. בפאץ’ לא מזמן קיימנו ניסוי בחזירים וראינו שיפור. הטכנולוגיה של הדפסת ממד נתנה לנו אפשרות ליצר ברזולוציה גבוהה אפילו לפי האנטומיה של החולה עצמו. ”

כמה זמן אורכת הדפסה של לב?
“הדגם הקטן לוקח בין 3.5 ל-4 שעות וכמובן שאם הלב יותר גדול, זה בהתאם הזמן מתארך אבל גם המכונות משתכללות מפעם לפעם. כשאנחנו לוקחים דוגמת שומן והופכים לתאי גזע מושרים תאי הגזע המושרים יכולים להתרבות ואז אנחנו מרבים אותם במבחנות. ברגע שממיינים אותם יכולת החלוקה שלהם יורדת, אבל עד אז מרבים אותם במספרים גדולים, הרבה מיליונים. מכיוון שלתאים יש יכולת חלוקה כתאי גזע, לא צריך להוציא הרבה תאים מהגוף.”

אבל בלב יש הרבה יותר משני סוגי תאים?
ד”ר שפירא: “יש יותר סוגים של תאים, אבל אנו כרגע מראים את היכולת. אנחנו יכולים להרבות הרבה יותר סוגים של תאים, אבל המדפסת . המכונה שלנו מסוגלת להדפיס ארבעה סוגי תאים.”

למה הופכים דווקא תאי שומן לתאי לב?
“את רקמת השומן הספציפית שבה אנו רוצים להשתמש קל להשיג, ניתוח זעיר פולשני שבו אנו שואבים שומן מהאומנטום, רקמת שומן המסוככת על המעי כמו וילון בחלל הבטן.”

למחקר המדעי