חוקרים במעבדתו של פרופ' טל דביר באוניברסיטת תל אביב הצליחו, לראשונה בעולם, לפצח אתגר משמעותי ביותר ברפואה המודרנית: הדפסת לב חי במדפסת תלת-ממד מרקמות שנלקחו מחולה.
המחקר פורץ הדרך בוצע על ידי הדוקטורנט נדב נור וד"ר אסף שפירא במעבדתו של פרופ' דביר, מבית הספר לביולוגיה מולקולרית של התא וביוטכנולוגיה בפקולטה למדעי החיים, למחלקה להנדסת חומרים בפקולטה להנדסה ולמרכז סגול לביוטכנולוגיה רגנרטיבית – כולם באוניברסיטת תל אביב. המאמר פורסם היום (שני) בכתב העת Advanced Science.
צילום: גיל קרמר
לראשונה בעולם, הלב כולל רקמת שריר מתכווצת, וכלי דם המקשרים בין התאים. הדפסת הלב נמשכת בטכנולוגיה זו כשלוש שעות, אולם הדפסה של לב בגודל מלא תימשך כנראה יום שלם. ההכנות להדפסת הלב נמשכות כחודש ימים מרגע לקיחת הרקמות מהחולה. אחד היתרונות הגדולים בשיטה שפותחה הוא שכל חומרי הגלם מגיעים מתאי שומן שנלקחו מהחולה עצמו, כך שאין תופעה של דחייה.
לדברי פרופ' דביר, "יש עדיין אתגרים לבנות מלכתחילה לב בגודל מלא. עכשיו בנינו לב אנושי בגודל המתאים לארנבת, והוא יגודל במעבדה עד שיגיע לגודל המלא". לדבריו, המחקר פותח פתח לרפואה עתידית שבה לא יהיה עוד צורך בהמתנה להשתלות ובתרופות המונעות דחייה של איברים. במקום זאת יודפסו האיברים הדרושים בהתאמה אישית מלאה לכל חולה. החוקרים מקווים כי בעוד כעשר שנים יציבו בבתי חולים מדפסות של רקמות, כדי להחליף אברים. לדברי פרופ' דביר, כדי ליצור לב שלם צריך מיליארדי תאים, כשבמחקר עד עתה השתמשו במיליוני תאים, שאין בהם מספיק חומר גלם ללב שלם. הלב שהודפס מכיל תאי לב מתכווצים, אבל עדיין אין סינכרון של ההתכווצויות, ולוקח כמה ימים כדי להגיע לסינכרון כזה.
"במעבדה פיתחנו טכנולוגיה מבוססת על הדפסה תלת ממדית של רקמות מהחולה עצמו. לוקחים רקמה שומנית ומפרידים חומר תאי מחומר לא תאי כמו קולגן. את התאים מתכנתים לתאי גזע וממיינים אותם לתאי לב. את הקולגן הופכים ל"דיו ביולוגי" ואפשר להדפיס מבנה צעיר של לב.
פרופ' טל דביר במעבדתו עם הלב המודפס // צילום: יהושוע יוסף
טלאי ללב
בשלב הבא יגודל הלב בתא תגובה ביולוגית כדי שתאי הלב יפעלו בהרמוניה זה עם זה והוא יוכל לפעול. זה לא יהיה מחר בקליניקה, אבל עוד עשור יתחילו אולי בהשתלת רקמות פשוטות יותר מאשר לב. גם המבנה של כלי הדם מותאם לחולה. הדפסת לב של ארנבת נמשכת 3 שעות, כשלפני כן יש הכנה של התאים מרגע לקיחת הדגימה מהחולה הנמשכת כחודש ימים. לטיפול בהתקפי לב ניתן יהיה להשתמש ב"טלאי" של תאי הלב פועמים שיגיעו עם כלי הדם הנחוצים. בשלב הבא של המחקר, תוך שנה שנתיים, יושתלו לבבות שלמים ראשונים בארנבות ובחולדות. לבני האדם תגיע הטכנולוגיה עוד כעשר שנים, חוזה הפרופסור.
"מאז הומצאה הטכנולוגיה של הדפסת תלת-ממד מנסים חוקרים בכל העולם להדפיס באמצעותה, בין היתר, רקמות ואיברים להשתלה," אומר פרופ' דביר. "אנחנו פיתחנו טכנולוגיה חדשה, שנותנת מענה לחלק ניכר מהקשיים שהתעוררו בדרך". התהליך של בניית הלב מתחיל בלקיחת רקמת שומן מחולה, והפרדה של תאי השומן מהחומר הקולגני החוץ-תאי שתומך בתאים.
עוד בנושא:
חברה ישראלית הדפיסה רקמות של תאי גזע
בתהליך מתקדם של הנדסה גנטית הפכו תאי השומן לתאי גזע, ומתאי הגזע יצרו תאים של שריר לב ותאים שיוצרים כלי דם. במקביל יצרו החוקרים מהחומר הקולגני מעין 'דיו' להדפסה. לאחר מכן הם ערבבו את כל החומרים והזינו את התערובת למדפסת, שהדפיסה לפי הוראות מחשב, על פי הדמיות MRI ו-CT של לב אנושי. הלב שהודפס בדרך זו מורכב מתאים צעירים מאוד, שכבר מתכווצים ומראים תכונות של תאי לב. בשלב זה מגדלים את הלב בסביבה מיוחדת (תא תגובה ביולוגי), עד שהתאים יהפכו לתאי לב בוגרים המתקשרים ביניהם ופועלים ביעילות מירבית.
"השיטה מאפשרת למעשה להדפיס כל איבר הנדרש להשתלה", מסכם פרופ' דביר. "אנחנו מאמינים שהיא פותחת פתח לטכנולוגיות עתידיות, שייתרו לחלוטין את הצורך בתרומות איברים. כשחולה יזדקק להשתלה, תילקח מגופו רקמה, וממנה יודפס איבר מתאים בגודלו ובתכונותיו, שבסופו של דבר יושתל בגופו", אומר דביר.
לעוד חדשות מחזית המדע הצטרפו לטלגרם שלנו
טעינו? נתקן! אם מצאתם טעות בכתבה, נשמח שתשתפו אותנו
