פולימר ננו-טכנולוגי מאפשר לתאי עצב לגשר על קטיעות בחוט השדרה

פולימר נוזלי המוזרק לחוט השדרה מעודד את תאי העצב לחצות את האיזור הפגוע וליצור קישורים עצביים חדשים. עכברים פגועי חוט-שדרה שקיבלו את הזריקה הצליחו לחזור וללכת על ארבע הגפיים לאחר תשעה שבועות

לאחרונה נראה כי הטיפול בנכים ומשותקים קפץ מדרגה. ניסויים חדשניים מעוררים תקווה כי כבר בעתיד הנראה לעין יוכלו נכים להזיז את גפיהם באמצעות מסרים חשמליים מהמוח, המועברים דרך אלקטרודות דקות כשערה. למרות ההצלחות הגדולות במעבדות, ברור לכולם שארוכה עוד הדרך עד למערכת שתוכל להפעיל גפיים משותקות בצורה מכנית או חשמלית. מסיבה זו מנסות מעבדות רבות להתקדם בכיוון שונה – לסייע לגוף לחדש את עצמו, במקום להמציא חיקויים שישלימו אותו.

במחקר שהתפרסם לפני מספר חודשים בכתב העת לנוירו-מדע (Journal of Neuroscience), מתארים מדענים כיצד הצליחו ליצור סוג חדש של פולימר, המסוגל לגרות נוירונים ולגרום להם לצמוח אל מעבר לאתר הפציעה בחוט השדרה. לפי דוקטור ג'ון קסלר, החוקר הראשי במחקר ופרופסור לנוירולוגיה באוניברסיטה הצפון-מערבית בשיקגו, זריקה בודדת של הפולימר שניתנה יום אחד לאחר הפציעה הובילה לשיפור שיהיה “משנה-חיים” בבני-אדם. העכברים שטופלו בשיטה החדשה הצליחו ללכת על ארבע הגפיים, בתיאום זו עם זו, לאחר תשעה שבועות בלבד.

במקרים של פציעות בחוט-השדרה, נקטעים קצוות הנוירונים הנקראים אקסונים. האקסונים עוברים לכל אורך חוט השדרה, ומעבירים את המסרים העצביים לאורכו. לאחר הקטיעה, האקסונים מנסים לצמוח מחדש אל מעבר לאיזור הפגוע, אך עקב החוסר במסרים ברורים מן הסביבה, הם נתקלים בקשיים ואינם מצליחים לעבור את האיזור הפגוע ולהתחבר לקצות העצבים שמעבר לו. בעיה אחרת היא שאיזור הפציעה מתמלא במהירות ברקמה צלקתית אותה יוצרים תאים הנקראים תאי גליה. סביר להניח שהאקסונים הגדלים נתקעים ברקמה הצלקתית ואינם מצליחים לגשר על פניה.

קסלר פיתח פולימר חדש, בשיתוף פעולה עם סמואל סטופ, דוקטור ומהנדס ביו-חומרים באותה אוניברסיטה. המולקולות של הפולימר מתרכבות ליצירת ננו-סיבים – סיבים הדקים עד כדי 10,000 מקוטרה של שערה אנושית. כאשר הננו-סיבים באים במגע עם נוזלי גוף, הם סופחים כמות גדולה של מים, מתרחקים זה מזה ויוצרים ג'ל נוזלי למחצה, בתוכו יכולים תאים לחיות ולגדול. הפולימר מוזרק לתוך חוט השדרה בצורתו הנוזלית ומתמצק באתר הפגיעה.

המצאה זו אינה חדשה, כשלעצמה, ומדענים רבים משתמשים בהידרוג'לים לגידול תאים. החידוש של קסלר וסטופ הוא בכך שהפולימר שלהם מכיל מקטעים של למינין – חלבון המזרז ומעודד צמיחה של אקסונים. אבל זה לא הכל: אם הפולימר המכיל למינין היה מוזרק לאתר הפגיעה, הרי שהאקסונים היו ממהרים להזדחל אל תוך הפולימר ומסרבים לעזוב אותו. זו הסיבה שקסלר וסטופ תכננו את הפיגום המשופר שלהם כך שיתפרק תוך שבועיים מרגע הההזרקה. בתנאים אלו, האקסונים מקבלים בדיוק את 'הדחיפה הנוספת' שהם צריכים כדי להמשיך לגדול ולגשר על אתר הפגיעה.

במחקר הנוכחי הזריקו קסלר ועמיתיו את הפולימר לתוך עכברים, כ- 24 שעות לאחר שפגיעה בחוט השדרה גרמה לשיתוק הגפיים האחוריות. לאחר תשעה שבועות בלבד, העכברים שטופלו הצליחו להשתמש בגפיהם האחוריות בתיאום עם הגפיים הקדמיות בהליכה. כ- 35 אחוזים מהאקסונים הנשלחים מהמוח הצליחו לחצות את איזור הפציעה בעכברים המטופלים. גם בעכברים שלא טופלו, האקסונים הצליחו לגדול אל תוך האיזור הפגוע לאחר מספר שבועות, אך אף לא אקסון אחד הצליח לגשר על החלל.

מטרתם המקורית של קסלר וסטופ היתה לפתח פולימר שישמש כסביבת מחיה עבור תאי גזע ותעודד אותם להפוך לנוירונים. המחקר הבסיסי הפך במהרה למחקר קליני כאשר גילו כי הננו-ג'ל מסוגל גם למנוע מתאי גזע מלהפוך לאסטרוציטים – תאי הגליה שמייצרים את הרקמה הצלקתית. בעכברים שקיבלו את זריקת הפולימר התפתחה פחות רקמה צלקתית משהתפתחה בעכברים שלא טופלו, וקרוב לוודאי שהירידה בגודל הצלקת הקלה על האקסונים הגדלים לחדור דרך אתר הפגיעה וליצור קישורים חדשים בחוט השדרה.

למרות ההצלחה הגדולה בעכברים, דוקטור קסלר אומר כי ידרש מידע נוסף מניסויים בבעלי-חיים אחרים, לפני שניתן יהיה לבחון את הננו-ג'ל בבני-אדם עם פגיעה בחוט השדרה. החוקרים עוסקים בימים אלו בחקר ההשפעות ארוכות הטווח של הטיפול על העכברים, ומנסים להבין טוב יותר את המנגנונים הכרוכים בגדילה מחדש של האקסונים. במידה והניסויים בבעלי-חיים נוספים יעלו בקנה אחד עם ההצלחה בעכברים (וסביר להניח שכך יהיה), הרי שהניסויים הקליניים בבני-אדם יתחילו בוודאי תוך פחות מעשור.

לידיעה באתר המעבדות הלאומיות לבריאות בארה”ב

באותו הנושא באתר הידען

• בזכות מיכשור אלקטרוני לביש הנכים יוכלו ללכת
• מדען ישראלי העובד בנאס”א פיתח שריר מלאכותי
• שתל מוח יאפשר לנכים להזיז הגפיים בעזרת חשיבה