חדשות

הישג בהנדסת רקמות: הדפסת מתלה רקמה עם רשת כלי דם מסועפת

חוקרי הפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון פיתחו את הרקמה באמצעות הדפסה בדיו ביולוגי | היעד: השתלה מהירה ויעילה באיברים פגועים

הדפסה תלת מימדית בדיו ביולוגי. צילום: הטכניון

חוקרים בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון פיתחו רקמות מהונדסות עם רשת מסועפת (היררכית) של כלי דם. רקמות אלו מיועדות להשתלה מהירה ויעילה באיברים פגועים.

המחקר הנוכחי, שפורסם ב-Advanced Materials, התמקד בפיתוח רשת כלי הדם סביב העורק הכלילי (coronary artery) המספק דם לשריר הלב. את המחקר ערכו פרופ' שולמית לבנברג, ראש המעבדה להנדסת רקמות ותאי גזע בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון, והדוקטורנט (כיום ד"ר) אריאל שקלני, עם עמיתיהם מהטכניון, מצ'כיה ומארה"ב.

אחד האתגרים ביצירת רקמות להשתלה היא יצירת מתלה (FLAP) - רקמה המכילה כלי דם; אם כלי דם אלה מתחברים בהצלחה לרשת כלי הדם הטבעית ברקמת היעד, הם מאיצים את היקלטות המתלה בגוף. גישות קיימות מתמקדות ביצירת כלי דם בינוניים להשתלה או במודלים מסועפים של כלי דם זעירים, אבל השילוב בין השניים הוא הישג חדש של קבוצת המחקר הטכניונית.

לעומת המתלים המהונדסים הראשונים, שהכילו רק עורק, מתלים מתקדמים יותר מכילים רשתות כלי דם מסועפות שבהן מסתעפים מהעורק הראשי כלי דם בינוניים ומהם כלי דם קטנים. רשת זו דומה לעץ, כלומר ענפים דקים המסתעפים מענפים גדולים יותר הצומחים מגזע העץ, וחשוב מכך, היא מחקה את רשת כלי הדם הטבעית.

בשנים האחרונות הציגה פרופ' לבנברג כמה טכנולוגיות של רקמות מהונדסות המכילות רשתות מסועפות של כלי דם. גידולם של מתלים אלה מבוסס על פיגומים פולימריים תלת מימדיים מתכלים, שעליהם היא מגדלת במעבדה את הרקמות. על הפיגומים נזרעים תאים ביולוגיים (פיברובלסטים ותאי אנדותל) החיוניים להתפתחות כלי דם. כך יצרה קבוצת המחקר מתלים מורכבים ויעילים יחסית.

עם זאת, כדי לשפר את המתלה לפני השתלתו באיזור הפגוע בחיה, נדרש עד כה שלב ביניים שבו הושתל המתלה במקום אחר מאיזור הפציעה והועבר ממנו לאיזור הפגוע אחרי תקופה מסוימת. תקופה זו העניקה למתלה תכונות חיוניות של רקמה טבעית, מה ששיפר את היקלטותו באיזור הפגוע בחיה. במחקר הנוכחי הושגה תוצאה דומה ללא הצורך בהשתלה הזמנית. זאת, בין השאר, הודות לשימוש בהדפסה ביולוגית תלת-ממדית המבוססת על דיו ביולוגי, בשיטת שפותחה במעבדתה של פרופ' לבנברג.

במחקר הנוכחי השתמשו החוקרים בקולגן אנושי הגדל בטבק (פיתוח של חברת CollPlant) כדיו הביולוגי להדפסת התאים. זאת, במקום השימוש המקובל בקולגן המופק מן החי.

בשלב הראשון בפיתוח הדפיסו החוקרים את העורק ראשי החלול ויצרו בו, בתהליך ההדפסה, חורים קטנים כדי לעודד הנצה של כלי דם לרקמה המודפסת שמוקמה מסביב לצינור הראשי. סביב העורק ובתוכו הם זרעו תאי אנדותל המעודדים הנצה של תאי כלי דם; ואכן, מתוך החורים שבעורק יצאו כלי דם בינוניים וקטנים וכך נוצרה מערכת אותה רשת מסועפת.

כדי לבחון את יעילות המתלה החדש הם חיברו אותו, באמצעותה העורק המהונדס, לעורק הפמורלי של חולדה. כשבועיים אחרי השתלת המתלה בגוף החולדה אומתה הצלחתה באמצעות טומוגרפיה (מיקרו CT) שהראתה את הנוכחות של חומר ניגוד שהוזרק למערכת הווסקולרית של החולדה בתוך הרשת המסועפת המוהונדסת.

שקלני ופרופ' לבנברג מעריכים כי עבודה זו מהווה צעד חשוב לקראת רפואה מותאמת אישית המשלבת בין דיו קולגן, פיגומים שייוצרו על סמך דימות רפואי ותאים ממוינים באופן מכוון (iPSC) שמקורם בתאי המטופל עצמו. לדברי פרופ' לבנברג, "אף שהמחקר הנוכחי התמקד בעורק הכלילי ובסביבת הלב, הקונספט החדש רלוונטי גם לשאר רקמות הגוף. השלב הבא יהיה לנסות ליישם את הגישה בחיות גדולות יותר, זאת לקראת יישומה בבני אדם".

המחקר נתמך על ידי מענק ERC של הנציבות האירופאית למחקר. הקרן הצ'כית למדע תמכה בביקור סטודנט מצ׳כיה בטכניון כדי שילמד שיטות בהנדסת רקמות שפותחו במעבדת לבנברג.

נושאים קשורים:  הנדסת רקמות,  הטכניון,  מחקר ישראלי,  פרופ' שולמית לבנברג,  חדשות
תגובות