לקראת השתלת
דיסק בעמוד השדרה

דיסק בין-חולייתי הוא רקמת סחוס עבה ומעוגלת שנמצאת בין חוליות שכנות בעמוד השדרה. במצב בריא הוא מאפשר תנועה מעטה של חוליות עמוד השדרה ופועל כבולם זעזועים. שחיקה של הסחוסים האלה או בלט (פריצת דיסק), עלולים לגרור כאב רב לא רק בגב אלא גם בגפיים, עקב הלחץ שנוצר על חוט השדרה. עד כה לא הייתה אפשרות לתקן לגמרי דיסק פגוע או להחליף אותו. כעת פיתחו חוקרים שתל שאולי יוכלו בעתיד להתקין בין החוליות במקום רקמת הסחוס הפגומה.

נכון להיום, הטיפולים במצב שבו דיסק בין-חולייתי מאבד את תפקודו התקין מוגבלים, וכוללים בעיקר  שיכוך כאבים או ניתוח לאיחוי שתי החוליות שביניהן נמצא הדיסק הפגום. האיחוי כולל לרוב השתלת עצם וקיבוע מכני שמונע תנועה של החוליות זו כלפי זו. הניתוח אכן מפריד היטב בין שתי החוליות ומפחית את הלחץ על עמוד השדרה, אבל גם פוגע בגמישות של עמוד השדרה ועלול להגביר את השחיקה של הדיסקים בין חוליות שכנות למקום הניתוח.

פתרון טוב יותר היה אילו יכולנו לייצר דיסק חלופי ולהשתיל אותו במקום הדיסק הפגוע. כאן נכנסת לתמונה הנדסת הרקמות –  טכנולוגיה ששואפת לפתח תחליפים לרקמות ביולוגיות על ידי שילוב של תאים חיים עם חומרים אחרים. השילוב הזה יוצר רקמה חיה על גבי מעין פיגום, במטרה שהתאים יגדלו לצור הרקמה המבוקשת. לצורך כך משתמשים פעמים רבות בהידרוג'ל, חומר שבנוי מרשת של פולימרים – שרשראות ארוכות של אבני בניין זהות – שכולאים ביניהם מולקולות מים. פולימרים שונים יקנו להידרוג'ל תכונות שונות.

סרטון של כתב העת Scinece על המחקר (באנגלית):

דיסק להחלפה

לדיסק בין-חולייתי יש חלק חיצוני (או היקפי) שמורכב משכבות של סחוס סיבי, וחלק פנימי שבנוי מסחוס קל יותר שמזכיר במרקמו ג'לטין. החלק החיצוני גם עשיר בקוֹלָגֶן, חלבון מבני שמקנה לרקמה חוזק מכני. לעומת זאת, החלק הפנימי מורכב ברובו מחלבון בשם פְּרוֹטֶאוֹגְלִיקֶן, שאליו מחוברות הרבה קבוצות פחמימניות המקנות לו את היכולת ליצור רשת, בדומה להידרוג'ל.

במחקר שפורסם בכתב העת Science, פיתחו מדענים שתל שנועד להחליף דיסק בין-חולייתי. לשם כך הם השתמשו בשני סוגים של הידרוג'ל, שידמו את החלק החיצוני של הדיסק ואת מרכזו. על המבנה שנוצר הם גידלו תאי גזע מֶזָנְכִימַלִיים – תאים שלא התקבעו עדיין על תפקודם הסופי ויכולים בין השאר להפוך לתאי סחוס. את השתל השלימו שתי לוחיות תומכות מפולימר קשיח שמדמות את נקודות המגע של הדיסק הבין-חולייתי עם החוליות. הלוחיות נועדו לשמור על מבנה הדיסק ולהגן עליו מחיכוך עם חוליות העצם.

אין זה השתל הראשון מסוגו שנבדק בניסוי, אך רק מעטים מהשתלים שפותחו עד כה נוסו על בעלי חיים, וגם כשכן אלה היו בעיקר ניסויים קצרים יחסית שנמשכו כמה שבועות, בחוליות הזנב של חולדות. בנוסף, ניסויים קודמים התמקדו בשתלים בקנה מידה קטן הרבה יותר מדיסק בין-חולייתי אנושי, עם עומסים אחרים ודרישות שונות – למשל זנב חולדה. הפעם בחנו שתלים הרבה יותר גדולים, שמתאימים להתקנה בין חוליות צוואר של בני אדם, והשתילו אותם בצווארן של עיזים. המעבר ממבנה קטן לקנה מידה גדול יותר הוא מסובך, ולכן פיתוח השתל הנוכחי אינו מובן מאליו.

כל העיזים קלטו את השתלים בהצלחה ושמרו על טווח תנועה מלא. החוקרים השוו בין השתלים לבין דיסקים בין-חולייתיים טבעיים של העיזים האלה לאחר חודש אחד ולאחר חודשיים ממועד הניתוח. אחרי חודש השתלים שמרו על המבנה שלהם, ותרבית תאי הגזע שבהם השתלבה ברקמת עמוד השדרה המקורית של העז. חודשיים לאחר ההשתלה העמידו החוקרים את השתלים בשורה של מבחני לחץ מכני, ומצאו שתפקודם דומה מאוד לדיסקים בין-חולייתיים מאותו אזור בצוואר העז. זו הפעם הראשונה שמחקר בשתלים מסוג זה מדווח על תוצאות מבחני לחץ מכני זמן רב כל כך לאחר ההשתלה, ובשתלים שמתאימים בגודלם להשתלה אצל בני אדם.

החוקרים מציינים במאמר כי נותרה עוד דרך ארוכה עד שהשתלים החדשים יגיעו לשלב הניסויים בבני אדם, אך העובדה שיצור חי גדול הגיב להם טוב כל כך היא צעד משמעותי בדרך לאפשרות לתקן דיסק פגום, ויש בה בשורה מעודדת לאנשים הסובלים מכאבי גב וצוואר בכל רחבי העולם.