עוברים של איברים

רקמות זעירות, שחוקרים ישראלים מגדלים מחוץ לגוף החולה, עשויות לסייע בשיקום איברים

מה מכוון בעובר את תהליך ההתפתחות? איך הופך העובר מצבר של תאים אחידים ליצור בעל רקמות ואיברים שונים, שבו תאים פועלים זה עם זה בתזמון מדויק?
כבר בשנות ה-70 ידעו שתהליך ההתפתחות העוברית מכוון על ידי אותות כימיים, אבל אז לא היה כל מושג מהם האותות האלה. ב-1990 איפיינה קבוצת המחקר, שבראשה עמד פרופ' אדוארדו מיטרני מהמכון למדעי החיים באוניברסיטה העברית, גן המקודד את אחת ממולקולות המפתח המשרה את תחילת ההתמיינות לרקמות בעובר תרנגולת. היום ידוע שתהליך דומה מתרחש גם ביונקים. זו היתה פריצת הדרך הראשונה שלו.

פריצת הדרך השנייה מסתמנת בימים אלה. מיטרני פיתח טכנולוגיה המאפשרת גידול תאים ברקמות זעירות מחוץ לגוף ובתוכו, המתפקדות בדומה לאיברים שבגוף. הטכנולוגיה הזאת פותחת פתח ליישומים מגוונים כמו שימוש ברקמות האלה כאיברים מלאכותיים או כמשאבה ביולוגית המפרישה בתוך הגוף חלבונים לריפוי מחלות. בשבוע שעבר זכה מיטרני בפרס הראשון בתחרות לפיתוחים חדשניים על שם קיי באוניברסיטה העברית.

“כל הסיפור התחיל אחרי התגלית הראשונה שלנו”, מספר מיטרני. “אמרנו: 'איך יכול להיות שאנחנו מבינים מה גורם לעובר להתמיין ולא יודעים מה מווסת התמיינות וחלוקה של תאים ברקמות בוגרות?'” כדי למצוא את האותות הכימיים המשרים התמיינות בבוגר, חיפש מיטרני דרכים לגדל את התאים בתרבית בתנאים דומים למצבם הטבעי: “מתוך ההסתכלות בעוברים ראינו שיש שני כללים חשובים לבנייה ולתפקוד רקמות: שמירה על יחסי גומלין בין סוגים שונים של תאים, וקרבה למקור אספקת מזון וגזים. רציתי לשמור על המבנה של הרקמה כי היה לי ברור שמה שקובע תפקוד תקין של תאים זו הסביבה שלהם. מצאנו כי העובי המינימלי של מיקרו-איברים השומרים על ארכיטקטורה של הרקמה חייב להיות גדול מכמה עשיריות המילימטר. מעבר לכך הן לא יכולים לתפקד, כי חומרי המזון לא מסוגלים לפעפע לכל התאים בהם. כך יצרנו מיקרו-איברים המסוגלים לתחזק את עצמם בתרבית, ובהם נמצאת ה'תוכנית' שמנחה את התאים בתפקוד ובהתמיינות”.

המיקרו-איברים תיפקדו טוב מהצפוי. מיקרו-איברים של ריאה, למשל, אפשר לגדל חודשים בתרבית. גוש התאים הזעיר מפריש את כל הדרוש לו ונוצרת מערכת המתחזקת את עצמה. “חשבנו שאם הרקמות הזעירות אכן פועלות באופן עצמאי, ננסה להשתיל אותן בגוף, ואולי הן ימשיכו לעבוד גם שם באופן עצמאי”, אומר מיטרני. “להפתעתנו, לא רק שהן המשיכו לחיות בתוך הגוף, אלא גם 'התחברו לרשת'. לא משנה איפה השתלנו אותן, בכל מקום נוצרה סביבן רשת של כלי דם והתקבל איבר קטן וחדש בגוף, כמו עובר קטן”.

הממצא הזה פותח פתח לאפשרויות טיפול חדשות. אפשרות אחת היא לנצל את המיקרו-איברים לשיקום איברים פגועים – למשל, לבנות מערכת כבד חוץ-גופית. עד כה לא הצליחו לגדל בהצלחה תאי כבד מחוץ לגוף ולשמור על מרב התפקודים החיוניים שלהם. מיטרני וצוותו הראו שמיקרו-איברים של כבד מתפקדים מחוץ לגוף בדומה לכבד השלם; זו המערכת הראשונה שמצליחה לשמור על תפקודי כבד מסוימים מחוץ לגוף.

הכבד המלאכותי מורכב ממיקרו-איברים של כבד אנושי או כבד חזיר המחוברים לשורות של קרומיות סינתטיות, שביניהם מועבר דם מהחולה. מיקרו-איברים אלה מייצרים את מערך חלבוני הכבד ומפרישים אותם לדם שמוחזר לחולה בתום ה”סיבוב”.

החוקרים סיימו בהצלחה סדרת ניסויים בכבד המלאכותי בחיות שהיו במצב של אי תפקוד כבד, והצליחו להאריך את חייהן בצורה ניכרת. בניסוי אחר השתילו את המיקרו-איברים בבעלי חיים לאחר ש-%92 מהכבד המקורי שלהם הוסר. %35 מהחיות נשארו בחיים. שמונת האחוזים מהכבד המקורי שנשאר עברו בתוך זמן קצר שחזור מלא, והכבד חזר לגודלו הנורמלי. כל החיות שלא עברו השתלה מתו.

בשיתוף עם מומחי כבד מהדסה, הפרופסורים דני שובל וירון אילן, בונה חברת “אפיג'נסיס”, שהוקמה כדי לפתח את הכבד המלאכותי, מערכת שלדברי מיטרני יהיה אפשר לחבר לבני אדם בתוך כמה חודשים. מהמערכת הזאת יוכלו ליהנות חולים הסובלים מאי-תיפקוד כבד חריף, וגם חולים המצפים להשתלת כבד. האחרונים יוכלו להאריך את זמן ההמתנה באמצעות חיבור זמני לכבד המלאכותי ובמקרים מסוימים לשקם את מה שנותר מהכבד המקורי ולמנוע את ההשתלה.

אפשרות טיפול נוספת היא שימוש במיקרו-איברים כמשאבות ביולוגיות ליצירת חלבונים הדרושים לשיקום רקמות ואיברים במקרי מחלה. במחלות רבות אפשרות הטיפול היחידה היא באמצעות תרופות המורכבות מחלבונים. חלבונים אי אפשר לבלוע כי הם מתפרקים במערכת העיכול. חייבים לתת אותם בהזרקה, מה שמקשה על הטיפול ועל בקרת המינון. מינון גבוה רעיל, ולעתים עד שהוא מגיע לאיבר הדרוש הוא נמהל ואינו יעיל. המיקרו-איברים משמשים במקרה זה כ”משאבה ביולוגית”. “חולה יגיע למרפאה, הרופא יוציא מהכבד שלו פיסת רקמה, יחדיר לרקמה את הגנים המתאימים וישתיל אותה בחזרה לחולה. המיקרו-איברים יתחברו לרשת הדם ויתחילו לייצר את החלבונים הדרושים במינונים המתאימים ובמשך תקופות ממושכות”, אומר מיטרני. “זוהי פלטפורמה שמאפשרת לייצר ולהחדיר כל חומר המאפשר תיקון של בעיות נקודתיות בגוף”. ניסויים בשיתוף פרופ' עמוס פנט, מבית הספר לרפואה בירושלים, הראו שהמשאבות הביולוגיות מסוגלות לייצר את הגנים, ולצורך היישום הוקמה חברת “ביוג'ניקס”.