מוסך הלבבות השבורים
15/03/2020
מחקר ישראלי שפורסם לאחרונה מדגים יצירה של רקמת לב בעלת מאפיינים ייחודיים עבור חלקי הלב השונים: עלייה וחדר. זוהי התקדמות משמעותית לכיוון יצירת לב אנושי שלם ומתפקד.
כאשר המכונית שלכם מתקלקלת, או אם חלק מסוים בה נפגם, תאלצו לקחת אותה למוסך על-מנת לתקן או להחליף את החלק הפגום. אבל מה עושים אם הבעיה היא לא במכונית אלא בגוף? אם התפקוד של איבר חיוני בגופכם משתבש, האם ניתן להחליף אותו באיבר חדש? כיום, האופציה היחידה לעשות זאת היא באמצעות השתלת איברים אשר מתקבלים כתרומה מאדם אחר. אך מדענים עומלים על שינוי מצב זה בעזרת יצירת איברים מלאכותיים - איברים חדשים הנוצרים באמצעות הנדסת רקמות.
איך יוצרים איבר מלאכותי? כמו המכונית, גם גוף האדם מורכב מחלקים שונים - תאים וחלבוני חיבור.
מקור טוב עבור אלו הינו תאי גזע, עליהם כתבנו בעבר [1]. תאים אלה הם בעלי תכונה ייחודית המאפשרת להם להפוך לכל סוג של תא בגוף: תא שריר, תא עצם, תא עור ועוד. חוקרים רבים מכל קצוות העולם מנסים ליצור מגוון רחב ומגוון של איברים. המטרה של רקמות מהונדסות אלו היא לשמש בעתיד הרחוק כאברים חלופיים בעת ביצוע השתלות. בנוסף, המחקר בתחום סולל את הדרך לבניית מודלים של מחלות וכן להבנה מעמיקה יותר של התפתחות האדם.
על מנת להגיע לאיבר מתפקד בצורה תקינה יש לשחזר את התפקוד המדויק של כל אחת מן המערכות שפועלות בתוך האיבר. בלב לדוגמא, ההבדלים בין האזורים השונים הם עניין מהותי בעולם הרפואה ובטיפול בחולים. כך למשל, טיפול בהפרעת קצב המתרחשת בחדרי הלב שונה מן הטיפול בהפרעת קצב המתרחשת בעליות. תרופות המיועדות לטפל באופן בלעדי רק באחד מן המצבים עוברות תהליך פיתוח ובקרה כדי שההשפעה שלהן תהיה ספציפית לאזור הנדרש בלבד. במחקר שלי שהתפרסם לאחרונה בכתב העת Nature Communications ונערך במעבדה של פרופ' ליאור גפשטיין בטכניון, יצרנו רקמת לב אנושית מהונדסת. הצלחנו לייצר רקמות עם מאפיינים ברורים של חלקים שונים בלב - חדר ועלייה. זהו צעד חשוב עבור יצירת איברים מורכבים כמו לב.
רקמת הלב שנוצרה במחקר מורכבת מתאי גזע אנושיים אשר מוינו לתאי לב ספציפיים, ומהחלבון קולגן שהינו אחד החלבונים העיקריים המרכיבים את האיברים בגוף האדם, ומקנה להם חוזק מבני. החוקרים בחרו ליצור את הרקמה במבנה של טבעת על מנת לבחון באופן מיטבי את ההבדלים בין שתי סוגי הרקמות שנוצרו - רקמת לב חדרית מול רקמת לב עלייתית. באמצעות מדידת המתח החשמלי (פוטנציאל הפעולה) של כל רקמה, ניתן היה לבדוק את התגובה של אותן רקמות לתרופות. כך לדוגמא ניתן היה לבחון את היעילות של אחת התרופות החדשות בשוק לטיפול באחת ממחלות הלב השכיחות -פרפור עליות. החוקרים הראו שהתרופה השפיעה באופן מובהק רק על הרקמה של עליית הלב, וכמעט ולא שינתה את המתח החשמלי של רקמת החדר. כמו כן, במצב של הפרעת קצב, תרופה זו הצליחה להביא לחזרה של פעילות חשמלית תקינה.
סרטון המדגים את רקמת הלב שנוצרה:
בנוסף, ניתן היה למדוד את עוצמת ההתכווצות של הרקמה המהונדסת. אחת התכונות הבסיסיות של הלב היא היכולת שלו להזרים דם על ידי הרפייה וכיווץ העליות והחדרים. ככל ששריר הלב מתוח יותר, כך עוצמת ההתכווצות עולה עד הגעתה לנקודת שיא, ומשם מתחילה ירידה. במחקר הראו כי רקמת הלב שנוצרה מקיימת תכונה חשובה זו, שהיא מהותית עבור תפקוד תקין. כמו כן, רקמת הלב המהונדסת הראתה תגובה אופיינית לחשיפה להורמונים הנפוצים בגוף כמו אדרנלין, והגבירה את כוח ההתכווצות.
מחקר זה מציג הוכחה לכך שניתן לייצר במעבדה מודל עבור החלקים השונים של הלב, ובאמצעותו לחקור תכונות שונות, ובעתיד אף לפתח טיפולים חדשים ומדויקים עבור הפרעות לבביות. היכולת ליצור חלק ספציפי באיבר כה חשוב, מקדמת אותנו עוד צעד בדרך למטרה שהיא לייצר לב שלם ומתפקד.
* כותבת הפוסט והמאמר היא ד"ר לביוטכנולוגיה, והיא הובילה מחקר זה במעבדתו של פרופ' ליאור גפשטיין בטכניון, בשיתוף פעולה עם מעבדתו של פרופ' גורדון קלר מ- UHN, טורונטו, קנדה.
מקורות/ לקריאה נוספת:
[2] כתבה במדע גדול, בקטנה: תאי גזע – כי לגוף יש חלקי חילוף?
[3] כתבה במדע גדול, בקטנה: הדפס לי לב
דוקטור לביוטכנולוגיה מטעם הטכניון בתחום תאי גזע ולב. כיום בפוסט דוקטורט בהנדסה ביורפואית בתחום הנדסת רקמות.
