מהנדסים הצליחו לגדל רקמות לב וכבד תלת-ממדיות

חוקרים הצליחו לפתח שיטה חדשה להצמחת רקמות אנושיות מחוץ לגוף האדם. טכנולוגיית ה'אדם על גבי שבב' שלהם, המכונה בשם AngioChip, מהווה אמצעי רב-עוצמה לגילוי ולבחינה של תרופות חדשות, והיא תוכל, בסופו של דבר, לשמש בכדי לתקן או להחליף איברים פגומים.

פיגומי פולימר זעירים אלו כוללים בתוכם תעלות ברוחב של 100 מיקרומטרים, כרוחב שיערה אנושית. כאשר מוסיפים לתוכן תאים חיים, התעלות משמשות בתור כלי דם מלאכותיים. בעזרת חיקוי רקמות אנושיות של איברים כגון כבד ולב, פיגומים אלו מספקים שיטה חדשנית לבחינת תרופות חדשות במטרה לצמצם את תופעות הלוואי המסוכנות שלהן. [באדיבות:Tyler Irving/Boyang Zhang/Kevin Soobrian]

[תרגום מאת ד"ר נחמני משה]

חוקרים הצליחו לפתח שיטה חדשה להצמחת רקמות אנושיות מחוץ לגוף האדם. טכנולוגיית ה'אדם על גבי שבב' שלהם, המכונה בשם AngioChip, מהווה אמצעי רב-עוצמה לגילוי ולבחינה של תרופות חדשות, והיא תוכל, בסופו של דבר, לשמש בכדי לתקן או להחליף איברים פגומים.

פרופסור Milica Radisic, יחד עם צוות המחקר שלה באוניברסיטת טורונטו, הם חלק משלל קבוצות מחקר ברחבי העולם המתחרות ביניהן במטרה לפתח שיטות חדשות להצמחת רקמות אנושיות במעבדה, בתנאים המחקים באופן מדויק ככל הניתן את התנאים הקיימים בגוף האדם. החוקרים הצליחו לפתח שיטות ייחודיות ליצירת פיגומים זעירים ומורכבים שעל גביהם צומחים התאים. סביבות מלאכותיות כאלו מולידות תאים ורקמות הדומים מאוד למערכות אנושיות, כאשר התוצרים הרבה יותר קרובים למצב האנושי מאשר אלו הגדלים בצלחות פטרי.

במסגרת המחקר שלהם, המדענים פיתחו שיטה חדשנית להצמחת תאי לב מסביב לתפר משי, וכן פיגום המאפשר לתאי לב להתקבץ יחדיו בדומה להיצמדותן של שתי יריעות וולקרו. אולם, השיטה החדשה שלהם מקדמת את תחום הנדסת הרקמות לרמה חדשה לחלוטין. "התוצרים שלנו הם מבנים תלת-ממדיים במלואם הכוללים בתוכם גם את כלי הדם", אומרת החוקרת הראשית. "התוצר שלנו מתנהג בדיוק כמו מערכת כלי דם שלמה, כאשר מסביבה נמצאת רשת שעל גביה יכולים תאים נוספים להתקבץ ולגדול". ממצאי המחקר פורסמו זה מכבר בכתב-העת המדעי Nature Materials.

החוקרים יצרו את הפיגום על בסיס הפולימר POMaC, שהוא פולימר המתאים ביולוגית לגוף האנושי וגם כזה המסוגל להתפרק בתוכו לאחר תקופה מוגדרת. הפיגום עשוי מסדרת שכבות דקיקות, המחורצות על ידי תבניות של תעלות שרוחבן הוא 100-50 מיקרומטרים. מערכי השכבות, הדומים למעין מיקרו-שבבי מחשב, נערמים בשלב הבא למבנה תלת-ממדי של כלי דם מלאכותיים. עם ההוספה של כל שכבה לזו שמתחתיה, הקרנת אור על-סגול גורמת לצילוב הפולימר ולקישורו לזה שמתחתיו. כאשר המבנה מוכן, הוא מוטבל בתוך תמיסה הכוללת בתוכה תאים חיים. התאים נצמדים במהירות לחלקים הפנימיים והחיצוניים של התעלות ושם הם מתחילים לצמוח, בדיוק כפי שקורה בגוף האדם. "בעבר, חוקרים הצליחו לבצע זאת רק בעזרת התקנים הלוחצים את התאים בין יריעות של סיליקון וזכוכית", אומרת החוקרת. "לשם כך היה צורך במספר משאבות וצינורות ואקום שנועדו ליצר שבב אחד בלבד. המערכת שלנו מנצלת צלחת פטרי רגילה עם תאים נורמליים, ולפיכך אין כל צורך להשתמש במשאבות וציוד מורכב; בנוסף, ניתן להגיע מבחינת הנגישות בקלות לרקמה".

בעזרת המערכת שלהם, החוקרים הצליחו לבנות גרסאות מודל של רקמות לב ורקמות כבד המתפקדות בדיוק כמו תאים אנושיים. "הכבד שלנו מיצר אוריאה וחומרי פירוק של תרופות", אומרת החוקרת. המערכת שלנו מסוגלת לחבר בין כלי הדם של שני האיברים המלאכותיים הללו, ובכך לשמש כמודל לא רק בתור האיברים עצמם, אלא גם כמודל ליחסי הגומלין ביניהם. החוקרים אפילו הצליחו להזריק תאי דם לבנים לתוך כלי הדם ולראות אותם מצטברים בדופנות כלי הדם, בדיוק כפי שקורה בגוף האדם. למערכת שלנו יש פוטנציאל כביר בתחום של בדיקת תרופות. שיטות קיימות לבדיקת תרופות, כגון ניסויים בבע"ח וניסויים קליניים מבוקרים, הינם יקרים וכרוכים בבעיות אתיות. ניסוי תרופות בתוך רקמות אנושיות שגודלו במעבדה יספק מודל מציאותי בעלות זעומה, על אף העובדה כי תחום זה עדיין בחיתוליו. "בשנים האחרונות מתפתחת האפשרות להזמין תרביות של תאים אנושיים עבור ניסויים, אולם אלו גדלים בצלחת, בסביבה דו-מימדית", מסבירה החוקרת הראשית. "תאים אלו אינם אוצרים בתוכם את כל התכונות התפקודיות של, למשל, שריר לב אמיתי".

מערכת מציאותית יותר, כמו המערכת החדשנית של AngioChip, תוכל לאפשר לחברות התרופות לאתר תופעות לוואי והשפעות מסוכנות הרבה לפני שהתרופות מגיעות לשוק, תוך הצלת נפשות רבות. בנוסף, המערכת תוכל לשמש גם עבור הבנת ותיקוף היעילות של תרופות קיימות, ואפילו לשם סריקת אוספים של תרכובות כימיות במטרה לגלות תרופות חדשות. בעתיד, החוקרים משערים כי ניתן יהיה להשתיל את המערכת בתוף הגוף במטרה לתקן איברים שניזוקו על ידי מחלות. לאור העובדה כי התאים המשמשים במערכת יכולים להגיע מכל מקור אנושי, הרקמות החדשות תוכלנה להיות זהות גנטית למושתל, ובכך לצמצם את הסיכון לדחיית איברים מושתלים. גם בצורתה הנוכחית הראשונית, הצוות הדגים כיצד המערכת ניתנת להשתלה בבע"ח חי כאשר כלי הדם המלאכותיים מתחברים למערכת הדם האמתית. הפיגום הפולימרי עצמו פשוט מתפרק בגוף לאחר מספר חודשים.
פיגומי פולימר זעירים אלו כוללים בתוכם תעלות ברוחב של 100 מיקרומטרים, כרוחב שיערה אנושית. כאשר מוסיפים לתוכן תאים חיים, התעלות משמשות בתור כלי דם מלאכותיים. בעזרת חיקוי רקמות אנושיות של איברים כגון כבד ולב, פיגומים אלו מספקים שיטה חדשנית לבחינת תרופות חדשות במטרה לצמצם את תופעות הלוואי המסוכנות שלהן. [באדיבות:Tyler Irving/Boyang Zhang/Kevin Soobrian]


לצוות עדיין מתוכננת עבודה רבה – כל מערכת מיוצרת כיום באופן ידני; על מנת שהמערכת תשמש בתעשייה, הצוות יצטרך לפתח שיטות ייצור המוניות בשביל להפיק מערכות רבות במהירות. ולמרות כל המהמורות הללו – הפוטנציאל הכביר של המערכת ברור מאליו. "המערכת שלנו היא באמת מערכת רב-תפקודית, והיא פותרת בעיות רבות בתחום של הנדסת רקמות", אומרת החוקרת הראשית.

הידיעה על המחקר

תקציר המאמר

אקו לב. צילום: shutterstock
אקו לב. צילום: shutterstock
שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

5 תגובות

  1. בגלל שהחוקרים התחילו לעבוד על הרעיון הזה לפני לא מעט שנים, הם משתמשים בטכנולוגיית ליטוגרפיה. כעת, כשיש הדפסה תלת-מימדית, ניתן לבנות את המטריצות המתאימות בדיוק רב ובמהירות – כאשר כל מטריצה כזו מיוצרת בצורה מדוייקת הספציפית לכל איבר ולכל בעל חיים, מבחינת דיוק ושיבוץ הפיגומים הנדרשים, עם מגוון פולימרים.

  2. שאלה חשובה היא האם האבולוציה בחר חיים קצובים בברירה טבעית או זה מה שיצא. אם היא בחרה, ע"י כיוונון מנגנוני הרס עצמי כמו הטלומרים (שעוני הזמן של הגוף), אז זו תוצאה של ברירה טבעית. יש דברים טובים בהיעדר חיי נצח. זה מנגנון בריא לטרוף את הקלפים מחדש או לזרוק קוביות מחדש. היו הכחדות הומניות ויצאו מהם מינים משופרים. תחשבו על רודנים אכזריים שלא היו מתים לעולם. היקום כולו קיים בגלל שהוא דינמי והאנטרופיה בו נמוכה מספיק עדיין ויכולה לגדול. אנחנו במהלך החיים נשרטים נפשית ומתעייפים.
    נניח יהיו לנו חיי נצח. אז בטהובן יוכל להלחין עוד סימפוניה אלוהית אבל מצד שני היטלר יכול לא למות. אלא מהי. טכנולוגיה לא ניתן לעצור, ולכן הארכת החיים בוא תבוא. אלא שאם היא לא נכונה אבולוציונית תבוא הברירה הטבעית ותכחיד אותה. 60 מיליון שנה, או 5,000 שנה הם היינו הך במונחי יקום.

  3. גידול אברים להשתלה במעבדה(עבר שיהיה מתאים של החולה כך שלא יהיה דחיות ולא צורך לדכא את מערכת החיסון) יהיה צעד גדול לעבר חיי נצח.
    כמובן שיהיה עוד הרבה בעיות לפתור ( לא יהיה אפשר להשתיל מוח לכן ימשיכו למות מהלציימר

  4. כמה שנים עוד צריך לדעתכם עד שלא יהיה כמעט השתלות אברים מתורם חיי או מת ויהיה רק מאברים שנוצרו במעבדה?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן