הצלחה ראשונה ביצירת עורקים אנושיים, שעשויים לשמש בעתיד בניתוחי מעקפים * לאחר שעיכבו את הזדקנות תאי השריר, יצרו החוקרים את העורק האנושי הראשון במעבדה
אחת המגבלות בניתוחי מעקפים היא זמינותם של עורקים שיחליפו את העורק החסום. המנתחים משתמשים בעורקים מהיד או מהרגל, המוצאים ממקומם ומשמשים לעקיפת כלי הדם הפגוע. לא תמיד אפשר למצוא אצל החולה עורקים להחלפה במצב טוב, בעלי חלל פנימי פתוח וללא משקעי כולסטרול – מתוך 1.4 מיליון חולים בארה”ב העוברים מדי שנה ניתוחים הדורשים החלפת עורקים, לכ-100,000 אין כלי דם המתאימים לצורך זה. נוסף לכך, אף אם מוצאים עורקים מתאימים, ברבות הימים גם הם עלולים להיסתם, ושוב מתעורר הצורך למצוא עורקים חלופיים.
נוכח מצב זה נוצר צורך דחוף בפיתוח עורקים תותבים, שימלאו את מקומם של העורקים הפגומים. בשנות השמונים ניסו להשתמש בעורקים הבנויים מחומרים סינתטיים, אך השימוש בהם היה בעייתי, בעיקר בשל זיהומים והיווצרות קרישי דם שסתמו אותם.
הצורך הדחוף בעורקים חלופיים מדרבן חוקרים למצוא פתרונות חדשים, שחלקם כוללים שימוש בטכנולוגיות חדשניות של הנדסת רקמות ליצירת עורקים במעבדה. הרעיון הוא לקחת תאים הבונים את עורקי החולה ולתת להם להתרבות על שלד צינורי. התאים מתארגנים על השלד הצינורי ויוצרים רקמה חדשה בצורת צינור, ומכיוון שהם נלקחים מהחולה, הגוף לא ידחה אותם לאחר שיושתלו.
ניסויים שנערכו בשיטה זו בתאים אנושיים לא זכו עד כה להצלחה, אולם לפני שבועיים הודיעה קבוצת מחקר מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת דיוק בצפון קרוליינה שבארה”ב, כי הצליחה ליצור במעבדה עורקים מתאי שריר אנושיים. המחקר, שהתפרסם בדו”ח של הארגון האירופי לביולוגיה מולקולרית (EMBO), הוא הראשון שנחל הצלחה ביצירת כלי דם אנושיים. החוקרים מקווים שהשיטה שפיתחו תוכל בעתיד לספק פתרון למאות אלפי החולים הזקוקים לעורקים חלופיים.
לפני שנתיים הצליחה הקבוצה ליצור במעבדה עורקים של פרות וחזירים, אך הניסיון ליצור כלי דם אנושיים נתקל בבעיות הנעוצות באופי התאים הבונים אותם. כלי הדם מורכבים משלוש שכבות: שכבת פנימית של תאי חיפוי הנקראים תאי אנדותל, שכבה אמצעית עבה של תאי שריר, ושכבה חיצונית של רקמת חיבור. את הבעיה המרכזית לחוקרים מציבים תאי השריר של העורק האנושי, המזדקנים במהירות כאשר הם נמצאים בתרבית.
מי שמכתיב את “גיל ההזדקנות” של תאים הם קצוות הכרומוזומים המכונים טלומרים. הטלומרים מתקצרים בכל חלוקה ובסופו של דבר מגיעים לגודל קריטי המאותת לתא כי עליו להפסיק להתחלק. תאי שריר העורק צריכים לעבור בין 45 ל-60 מחזורי חלוקה (בכל מחזור הם מכפילים את עצמם) כדי ליצור עורק יציב וחזק, שיוכל לעמוד בעומס ובלחץ הדם העובר דרכו. תאי שריר של בקר וחזיר מצוידים בטלומרים ארוכים, ולכן הם יכולים להתחלק בתרבית פעמים רבות והדבר מאפשר ליצור מהם עורקים חזקים במעבדה. לעומתם, תאי שריר אנושיים מתחלקים בתרבית רקמה רק 10 עד 30 פעמים לפני שהם מגיעים לשלב הזקנה. תוחלת החיים של תאי השריר האנושיים היא איפוא הגורם המגביל בבניית עורקים אנושיים מתאי שריר.
בתאי הגוף מצוי אנזים מיוחד, טלומרז, הדואג להארכה מחודשת של הטלומרים ובכך מאפשר חלוקת תאים ללא הגבלה. אנזים זה פעיל במהלך ההתפתחות העוברית, אך בסיומה הוא מושתק. יוצאים מן הכלל הם שני סוגי תאים: תאי גזע הנמצאים ברקמות שונות, המשמשים עתודה לתאים חדשים הנוצרים ברקמה, ותאים סרטניים. הטלומרז פעיל בחלק גדול מהגידולים הסרטניים והוא אחד הגורמים המאפשרים לתאים הממאירים להתחלק ללא הרף.
טלומרז אנושי מורכב משתי תת-יחידות. במרבית תאי הגוף נמצאת רק תת-יחידה אחת, ולכן האנזים אינו פעיל. במחקרים שנעשו בשנים האחרונות נמצא שאם משתילים לתאים בתרבית את התת-יחידה החסרה של האנזים, מתחדשת פעילות הטלומרז והתאים לא מזדקנים. השתלת התת-יחידה החסרה לא הופכת את התא לסרטני; כדי שתא נורמלי ייהפך לתא סרטני עליו לעבור שינויים נוספים.
הרעיון של קבוצת המחקר מאוניברסיטת דיוק היה להחדיר את הגן המקודד לתת-יחידה החסרה של הטלומרז לתאי השריר המרכיבים את העורק, וכך להאריך במידה ניכרת את תוחלת החיים שלהם. החוקרים הוציאו תאי שריר מרקמת עורק אנושית והחדירו להם באמצעות נגיף את התת-יחידה החסרה של הטלומרז. בדרך זו הצליחו למנוע את התקצרות הטלומרים ולהגדיל את מספר חלוקות התאים משלושים למאה. כך נוצרה מאסה גדולה של תאי שריר שאיפשרה יצירת כלי דם יציבים. את התאים המהונדסים שהתקבלו בדקו היטב כדי לוודא שלא נוצרו תאים סרטניים. אף אחד מתאי השריר המהונדסים לא הראה מאפיינים של תאים ממאירים.
בשלב הבא ניגשו החוקרים לבניית העורקים. את תאי השריר המהונדסים זרעו בתוך שלד צינורי של חומר ביולוגי, המאורגן במבנה של רשת מתכלה. תאי השריר התרבו בתוך הרשת ויצרו מבנה צינורי. לאחר שבעה שבועות זרעו בתוך חלל הצינור תאי אנדותל אנושיים שהוציאו מעורק של חבל הטבור. תאי האנדותל התרבו בחלל הצינור ויצרו רקמת חיפוי אחידה. כך הצליחו החוקרים לראשונה ליצור במעבדה ארבעה עורקים אנושיים, שאורך כל אחד מהם הוא שמונה ס”מ וקוטרו שלושה מ”מ; עורקים אלה עשויים לשמש למטרות כירורגיות. החוקרים מציינים שהשתלת התת-יחידה של הטלומרז מאפשרת ליצור כלי דם חזקים יותר משחשבו, ולפיכך שיטה זו היא בעלת פוטנציאל טיפולי לניתוחי מעקפים ולהליכים אחרים הנעזרים בהנדסת רקמות.
“זהו צעד גדול קדימה בכיוון בניית תותבים ביולוגיים לכלי דם, שבסופו של דבר ימלאו את התפקיד הביולוגי בגוף”, אומר פרופ' דרור חרץ מהמכון לחקר ליפידים וטרשת עורקים במרכז הרפואי שיבא ואוניברסיטת תל אביב. “זאת הפעם הראשונה שמצליחים לבנות כלי דם אנושיים במעבדה, והדבר מניח את אבן הפינה לבניית רקמות מחוץ לגוף. המחקר הזה מסמן את תחילת הדרך”.
