מיקרו-איבר בפיסת עור זעירה

פיסת עור דקיקה שתילקח מחולה, תהונדס גנטית ותוחזר לגוף – עשויה לשמש כ”משאבה ביולוגית” המפרישה לדם חלבונים נדרשים וחוסכת את הצורך בזריקות תכופות

מרית סלוין

קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/microorgan.html

בשמונה השנים האחרונות מפתחים במעבדה של פרופ' אדוארדו מטרני, מהמכון למדעי החיים באוניברסיטה העברית, טכנולוגיה המאפשרת לגדל מחוץ לגוף ובתוכו חלקי רקמה זעירים, המתפקדים בדומה לאיברים שבגוף. מטרני הצליח ליצור פיסות רקמה זעירות שמצליחות לשמור על המבנה של רקמה שלמה ושעוביין, כשלוש-עשיריות המילימטר, מאפשר מעבר טוב של גזים וחומרי הזנה בין התאים.
פיסות הרקמה פעלו כמו מיקרו-איברים – הן הצליחו לתחזק את עצמן בתרבית בדומה לאיבר שלם ולהתקיים מחוץ לגוף במשך פרקי זמן ארוכים.

מטרני יצר מיקרו-איברים מרקמות שונות, ותפקודם היה טוב משציפה. מיקרו-איברים של ריאה, למשל, גדלו בתרבית במשך חודשים – גוש התאים הזעיר קלט מהסביבה את כל הדרוש לו ונוצרה מערכת המתחזקת את עצמה, ששמרה על מבנה קבוע ועל ביטוי של כל הגנים הפועלים בתאי הריאה. כך קרה גם עם מיקרו-איברים של כבד ושל עור. בכל מקום שבו פיסות הרקמה הושתלו בגוף, נוצרה מסביבן רשת כלי דם והתקבל איבר קטן שהתנהל באופן עצמאי.

בטכנולוגיה זו טמון פוטנציאל יישומי רחב, החל בשימוש במיקרו-איברים כאיברים מלאכותיים לפרקי זמן קצובים עד למציאת איבר מתאים להשתלה, דרך שימוש בהם לשיקום האיבר הפגוע, וכלה בהפעלתם כמשאבה ביולוגית המפרישה בתוך הגוף חלבונים שישמשו לריפוי מחלות ולשיקום רקמות. לפני שבועיים, בכנס הביוטכנולוגיה הישראלי, הראו פרופ' מטרני ועמיתו פרופ' עמוס פנט מבית הספר לרפואה של האוניברסיטה העברית, כיצד אפשר ליישם את הפוטנציאל הטמון במיקרו-איברים האלה.

במחלות רבות, הטיפול היחיד הוא תרופות המורכבות מחלבונים. חלבונים אי אפשר לבלוע: הם מתפרקים במערכת העיכול. חייבים איפוא לתת אותם בהזרקה, מה שמקשה על הטיפול ועל בקרת המינון. מינון גבוה עלול להיות רעיל. במקרים אחרים, עד שהחלבון מגיע לאיבר הדרוש הוא נמהל ואינו יעיל. “הניסויים המוצלחים בתאי הריאה גרמו לנו לחשוב שאולי אפשר יהיה להשתמש במיקרו-איברים שלנו כמשאבה ביולוגית”, אומר מטרני. “המחשבה היתה להחדיר לתאים שבפיסת הרקמה גנים המייצרים את החלבונים הדרושים לחולה, ואחר כך להשתיל את פיסת הרקמה המהונדסת בגוף מתוך תקווה שתאיה ייצרו את החלבונים הדרושים. תאים אלה יתפקדו למעשה כ'בית חרושת' טבעי לייצור החלבון”.

פיתוח המשאבה הביולוגית נעשה בשיתוף עם פרופ' פנט. “החלטנו ליישם את הטכנולוגיה ברקמת עור משתי סיבות”, אומר פנט. “ראשית, שיטות העבודה ברקמות עור ידועות; שנית, הנגישות לרקמת העור קלה ואם נוצרת בעיה אפשר להוציא את הרקמה בקלות ולהפסיק את הטיפול”. חברה בשם “מדג'ניקס” הוקמה בגוש שגב בגליל כדי ליישם את הרעיון. הפרויקט הראשון של החברה היה להחדיר לרקמת עור ממקור אנושי גן המקודד להורמון אריטרופויטין, המעורב בתהליך ההבשלה של כדוריות דם אדומות. אריתרופויטין נוצר בכליה, ואצל חולים הסובלים מאי ספיקת כליות והמחכים להשתלת כליה הוא חסר ויש צורך לספק אותו מבחוץ. היום מיוצר חלבון האריתרופויטין האנושי בשיטות של הנדסה גנטית, והוא מועבר לחולים בהזרקה כמה פעמים בשבוע. בשל מהירות סילוקו של החלבון מהגוף, יש צורך להזריק לחולים כמויות גדולות שעלולות לגרום לתופעות לוואי.

פנט וצוותו החדירו את הגן האנושי המקודד לחלבון אריתרופויטין לתוך נגיף. בהמשך הכינו פיסות עור זעירות והחדירו לתוך תאי העור את הנגיף המהונדס, הנושא את הגנים המקודדים לחלבון האנושי הדרוש. תחילה בדקו את הפיסות בתרבית רקמה. החוקרים ציפו שהחלבון ייווצר בתוך התאים ושהתאים יפרישו אותו החוצה לנוזל התרבית. ואכן, נוכחות האריתרופויטין בתרבית הרקמה העידה כי הגן שהוחדר לתאי פיסות העור פעל. פיסות העור תיפקדו כמיקרו-איברים – הן שמרו על תפקודן התקין בתרבית רקמה במשך שבועות רבים והפרישו אריתרופויטין לנוזל התרבית.

בשלב הבא בדקו החוקרים אם פיסות העור המהונדסות מפרישות אריתרופויטין גם בתוך הגוף. הם השתילו אותן מתחת לעור של עכברים חסרי מערכת חיסון, שאינם דוחים רקמות ממוצא אנושי. הבדיקות הראו כי פיסות העור המשיכו להפריש את ההורמון גם בתוך הגוף והגבירו את ייצור כדוריות הדם האדומות בעכברים. בניסויים אחרים נבדקו גנים נוספים כמו גן המקודד להורמון גדילה, או גן המקודד לחלבון בשם אינטרפרון אלפא, הפועל נגד נגיפים ומשמש לטיפול בחולי הפטיטיס (צהבת נגיפית). בכל המקרים הגן החדש תיפקד כראוי ותאי העור הפרישו בעכברים את החלבונים הדרושים במשך חודשים, בהתאם לסוג הנגיף שהוחדר. עתה מצפים בחברת מדג'ניקס לאישורים הנדרשים לביצוע ניסויים קליניים בבני אדם.
“הטכנולוגיה מאפשרת לנו לכוון את כמות החלבון שרקמת העור מפרישה באמצעות שליטה בכמות הנגיף המוחדר לתאים”, אומר פנט. “יישום השיטה יהיה פשוט. הרופא ייקח דגימה קטנה מעור החולה, שממנה יוכנו חלקי רקמה זעירים בעובי של כשלוש עשיריות המילימטר. לאחר שהנגיף המהונדס, שיישא את הגן המקודד לחלבון הדרוש, יוחדר לתאי העור, יעשה הרופא חתך דק בעור החולה ויחדיר אליו את פיסת העור הדקיקה. פיסה מהונדסת כזאת תוכל לספק את כל כמות האריתרופויטין הדרושה לחולה, והיא תוכל לתפקד בגוף זמן ממושך. התהליך פשוט ואפשר לחזור עליו פעמים אחדות כל זמן שהחולה זקוק לחלבון”.

פרופ' מטרני עוסק עתה בפיתוח אחר. “העובדה שבכל מקום שהשתלנו את המיקרו-איברים בבעלי חיים נוצרה מסביבם רשת כלי דם, העלתה בנו את הרעיון להשתמש במיקרו-איברים לעורר יצירת כלי דם חדשים. בדקנו ומצאנו שהמיקרו-איברים בתרבית מפרישים גורמי גידול המעוררים יצירת כלי דם”, הוא אומר.

הדרך ליישום הרעיון היתה קצרה. המטרה: לנסות להשתמש במיקרו-איברים כדי להשרות יצירת כלי דם חדשים באזורים חסומים – למשל במחלות הנוצרות כתוצאה מאספקת דם לא תקינה ללב או במקרים של סתימת צינורות דם בגפיים. הניסויים התמקדו בעכברים ובארנבות, שסבלו ממחסור באספקת דם ברגליים. החוקרים הכינו מיקרו-איברים מפיסות עור שנלקחו מהחיות והשתילו אותם באזור הפגוע. התוצאה: שיפור משמעותי בתפקוד הגפיים הפגועים ועלייה ניכרת ביצירת כלי דם חדשים באזור הפגוע. בימים אלה בודקים בבית חולים “בית ישראל” בבוסטון את יעילות הטיפול בחזירים הסובלים מאי ספיקת לב. אם הניסויים יצליחו, ייתכן שהחוקרים יקבלו אישור לעבור לניסויים קליניים בבני אדם.

ריכוז ידעני מדעי החיים

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~540030130~~~25&SiteName=hayadan