הצינורות פועלים, הדם זורם, הרקמה המהונדסת עובדת

פריצת דרך בתחום הנדסת הרקמות: צוות בראשות חוקרת ישראלית הצליח ליצור רקמת שריר מתפקדת מתאי גזע עובריים

מרית סלוין

לתאי גזע עובריים יש פוטנציאל רפואי עצום. אבל גם אם מדענים יידעו לשלוט באופן מוחלט בתהליך התמיינותם של תאי הגזע לתאי עצב, תאי שריר, תאי לב או תאים מפרישי אינסולין, עדיין לא ברור כיצד יתפקדו ברקמה חיה. הסיבה לכך היא שברקמה התאים מסודרים במבנה מאורגן ומקיימים יחסי גומלין זה עם זה. אם רוצים ליצור רקמה מהתאים העובריים, לא די לכוון את התמיינותם, אלא יש לדאוג שיתארגנו יחד במערך תלת-ממדי ויתפקדו כיחידה אחת.

תחום הנדסת הרקמות, שהתפתח בשנים האחרונות, נותן מענה לכך. הרעיון הוא לתת לתאים להתארגן על גבי פיגום מתכלה, המורכב מחומרים ביולוגיים. התאים מתארגנים בהדרגה על גבי הפיגום ויוצרים רקמה, ובמקביל הפיגום מתכלה בהדרגה ואת מקומו תופסת הרקמה המוגמרת. לשם כך צריך להרכיב קוקטייל ספציפי של גורמי גידול, שיגרום להתמיינות התאים לרקמה הרצויה; לפתח פיגום ביולוגי מחומרים שקצב התכלותם תואם את קצב ההתמיינות וההתארגנות של התאים; ובסופו של דבר לבדוק אם אכן מתקבלת רקמה מתפקדת. זהו תהליך סבוך, שכן הרקמה מורכבת לא רק מהתאים האמונים על תפקודיה, אלא בין השאר גם מכלי דם המספקים לה חמצן וחומרי מזון. כדי שהרקמה המושתלת תתפקד לאורך זמן, כלי הדם שלה חייבים ליצור קשר עם מערך כלי הדם שבגוף.

לפני כשנתיים הצליחה ד”ר שולמית לבנברג ליצור לראשונה רקמה תלת-ממדית מאורגנת מתאי גזע עובריים שגודלו על גבי פיגום מתכלה. לבנברג, שהשתלמה אז במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT), עשתה את המחקר יחד עם צוות חוקרים מהמכון בראשות פרופ' רוברט לנגר. עתה היא משתייכת לפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון, ובשיתוף עם אותו צוות חוקרים מ-MIT הצליחה לראשונה ליצור רקמת שריר עם רשת כלי דם, שתיפקדה היטב כאשר הושתלה בבעלי חיים ואף משכה אליה כלי דם נוספים. המחקר מתפרסם היום בכתב העת “Nature Biotechnology”.

“אחת הבעיות המרכזיות בהנדסת הרקמות היא הזנת הרקמה המושתלת באמצעות יצירת כלי דם בתוכה”, אומרת לבנברג. “המטרה שלנו היתה ליצור רקמה ובתוכה רשת של כלי דם, להשתיל אותה בגוף בתוך רקמה קיימת ולראות אם מערך כלי הדם אכן משפר את קליטת הרקמה. בחרנו לעבוד עם רקמת שריר. זו רקמה עשירה בכלי דם, הדרושים לחילוף החומרים הגבוה של השריר”.

לבנברג וצוות החוקרים גידלו במעבדה תאי שריר של עכבר יחד עם תאי גזע עובריים שהונחו להתמיין לתאי אנדותל – תאי המוצא של כלי הדם. “בהנדסת רקמות קשה לגדל תאים שונים שנמצאים יחד בתערובת, כי כל סוג תאים צריך תנאים משלו”, אומרת לבנברג. לאחר שהצליחו “לערבב” את תאי האנדותל עם תאי השריר, החוקרים זרעו את תערובת התאים על פיגום שהורכב מפולימר ביולוגי מתכלה. “מתאי האנדותל התפתחו כלי דם, וכך הצלחנו לקבל מערך תלת-ממדי של צינורות דם בתוך רקמת השריר”, אומרת ד”ר לבנברג.

בשלב הבא הוסיפו החוקרים למערך התאים והפולימר תאים עובריים נוספים, שיש להם יכולת להתמיין לתאי השריר המצפים את כלי הדם ותפקידם לייצב את צינורות הדם. “ההשערה שלנו היתה שהתאים האלה ייצבו את מערך כלי הדם שיצרנו, ואכן כך היה. ראינו שמספרם של כלי הדם גדל והם גדלו ונשארו ברקמה לאורך זמן”, מוסיפה לבנברג. “את כל זאת עשינו במעבדה בתרביות תאים. השלב הבא היה לבדוק אם הרקמה, המורכבת מקוקטייל התאים והפולימר, תתפקד כראוי ותשרוד לאורך זמן גם כאשר תושתל בגוף החי”.

את השאלה הזאת בחנו לבנברג ועמיתיה בעכברים ובחולדות. בקבוצת עכברים אחת הם השתילו את מערך התאים והפולימר מתחת לעור; בקבוצה אחרת – בין סיבי שריר ברגל; בקבוצת חולדות הוחלפה רקמת שריר באזור הבטן במערך הפולימר. “בשלוש הקבוצות ראינו שבכל המקומות שבהם השתלנו את רקמת השריר המהונדסת עם מערך כלי הדם, השתל שרד זמן ממושך יותר בהשוואה לרקמה מהונדסת עם תאי שריר בלבד”, אומרת לבנברג. “בכל המקומות האלה היתה יצירה מוגברת של כלי דם בשתל. תאי האנדותל המושתלים משכו אל תוך השתל כלי דם מהעכבר, ובנוסף לכך יצרו בעצמם כלי דם פעילים. בכמחצית מצינורות הדם החדשים שנוצרו היתה זרימת דם והם התחברו לצינורות הדם של העכברים”.

הצלחת המחקר ביצירת רקמת השריר, ביצירת כלי דם בתוך הרקמה, ביצירת רקמה מכמה סוגי תאים ובשימוש בתאי אנדותל מתאי גזע עובריים, מהווה התקדמות ניכרת בתחום הנדסת הרקמות. מהם השימושים? המחקר מצוי עדיין בתחילתו, אך בעתיד, אומרת לבנברג, המטרה היא להשתיל את רקמת השריר המהונדסת כאשר יש חוסר ברקמה (למשל בחולי סרטן שעברו טיפולים שבהם נכרתה רקמת שריר) או במצבי טראומה – לאחר תאונת דרכים, למשל, כאשר נדרש שיקום רקמת השריר.
ידען תאי הגזע

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~198495205~~~36&SiteName=hayadan