חוקרים מצרפת השתמשו בתאי אדם בתרבית כדי לייצר חוטים ביולוגיים, המיועדים לתפירת חתכים ואף לסריגה ולאריגה של רקמות להשתלה

הנדסת רקמות היא תחום הנדסי-רפואי מתפתח, העוסק בעיקר בייצור של רקמות שלמות מחוץ לגוף כדי להשתילן במטופלים. אחת הטכנולוגיות המובילות בתחום היא הדפסה תלת-ממדית של רקמות. בכמה מן המקרים תאי הרקמה מונחים על גבי שלד מחומר מלאכותי. במקרים כאלה, יש סכנה שמערכת החיסון תדחה את החומר המלאכותי. דרך אחרת היא לקחת רקמה, להוציא ממנה את התאים ולהשתמש בשלד הטבעי של הרקמה – שעשוי מחלבונים – כדי להנדס עליו רקמה חדשה, וכך להקטין את הסיכויים שהשתל יידחה. לשם כך יש צורך באיבר מתורם. החוקרים שואפים אפוא לייצר שלד ביולוגי מחומרים טבעיים, שעליו יהיה אפשר להוסיף את התאים.

תאי רקמות חיבור, כגון פִיבְּרוֹבְּלַסְטִים, מייצרים את המטריצה החוץ-תאית (extra-cellular matrix) שעליה מבוססות הרקמות. המטריצה מורכבת בעיקר מהחלבונים קוֹלָגֶן ואֶלָסְטִין וכן מכמה עשרות חלבונים אחרים. לפני שנים אחדות הצליחה קבוצת המחקר של ניקולא לֶ'הרוּ (L’Heureux) מאוניברסיטת בורדו בצרפת לגרום לפיברובלסטים בתרבית לייצר מטריצה חוץ-תאית, ואחר כך לבנות ממנה כלי דם מתאימים להשתלה. החוקרים ניתחו את הרכב המטריצה החוץ-תאית שיצרו, והראו שאפשר לאחסן אותה לאורך זמן בצורת דפים מיובשים.

אריגת כלי דם מהחוט הביולוגי. צילום: Nicolas L’Heureux
מצאו קצה חוט: סליל של חוט שהחוקרים טוו מהמטריצה החוץ-תאית המיובשת | צילום: Nicolas L’Heureux

מלאכת יד ביולוגית

במחקר שפורסם בכתב העת Acta Biomaterialia, החוקרים ביקשו לבדוק אם אפשר לטוות את המטריצה החוץ-תאית לחוטים שישמשו לתפירה ולסריגה של רקמות. הנחת היסוד של החוקרים היא, כי מכיוון שחומרים ביולוגיים כמו צמר, משי וכותנה – שימשו לטווייה, לסריגה ולאריגה במשך אלפי שנים, הרי שגם המטריצה החוץ-תאית עשויה להתאים למטרה זו. כמו כן, כיום טווים חומרים ביולוגיים סטנדרטיים (כמו כותנה) באופן אוטומטי, ומייצרים מהם אריגים במהירות ובכמויות מסחריות, ולכן יש מקום לתקווה שגם הטווייה והאריגה של המטריצה החוץ-תאית יוכלו להיעשות במהירות וביעילות.

החוקרים חתכו דף מיובש של מטריצה חוץ-תאית לגודל של 15 ס"מ על 15 ס"מ, ומתחו אותו לחוט באורך שלושה מטרים. לאחר מכן אחסנו את החוט בהקפאה עמוקה ואז הפשירו והרטיבו אותו, ומצאו כי החוט שמר על גמישותו ועל המבנה המיקרוסקופי שלו. את החוטים היה אפשר לקשור, ללפף, לקלוע, לסרוג ולארוג במגוון צורות.

סליל של חוט שהחוקרים טוו מהמטריצה החוץ-תאית המיובשת | צילום: Nicolas L’Heureux
 שלבי העבודה מדף מיובש (שמאל) ועד חוט המסוגל להחזיק משקולת (ימין) | צילומים מתוך מאמר המחקר, Magnan et al

הצלחות ראשוניות

החוקרים המשיכו ובדקו את התאמת החוטים לשימוש בהנדסת רקמות, ובשלב הראשון – לתפירה פשוטה של חתכים. כיום משתמשים בחוטים העשויים ממעי של כבש או של פרה לייצור "תפרים נמסים", המתמוססים ומתפרקים לאחר כשבועיים-שלושה. מכיוון שמקורם אינו בגוף האדם, החוטים עלולים לעורר תגובה של מערכת החיסון ולכן לגרום לדלקת קלה ולגירוד באזור התפר; לחוטים שמקורם בתאי אדם עשוי להיות יתרון מבחינה זו. החוקרים עשו אפוא חתך בגב של חולדה, ואז תפרו את החתך בחוט שיצרו. שבועיים לאחר מכן, התפרים החיצוניים התייבשו ונשרו – בדיוק כמו שאריות חבל הטבור שנחתך לאחר הלידה. הפצע החלים לחלוטין. שאריות החוט נותרו בחלק הפנימי של הפצע, אך לא גרמו לדלקת – הוכחה שהחוט יכול לשמש ליצירת שלד לרקמות מבלי לגרום דלקת, להידחות או להתפרק. עם זאת, החוקרים לא ביצעו השוואה בין החוט שלהם לחוטים המשמשים כיום ברפואה. כמו כן, הם הדגימו זאת על חולדה אחת בלבד. 

בהמשך ארגו החוקרים מהחוט מעין שרוול – פיסת צינור – והשתילו אותה במקום פיסה מעורק הצוואר של כבשה. החוקרים ציינו שהצינור עמד בלחץ הדם הזורם בצוואר ללא דליפות. עם זאת, הם לא ציינו כמה זמן השתל החזיק מעמד מבחינה מכנית או ביולוגית (כלומר, אם נדחה או פורק על ידי אנזימי הגוף). גם בניסוי זה, החוקרים השתמשו רק בחיה אחת.

לסיכום, נראה שהחוט הביולוגי המיוצר ממטריצה חוץ-תאית אנושית יכול לשמש ליצירת בסיס או שלד לרקמות שונות. אולם הממצאים שהוצגו במחקר זה הם ראשוניים בלבד, ללא ניסויי ביקורת מתאימים וללא הוכחת יעילות על מספר מספיק של חיות ניסוי. כעת נחוצים מחקרי המשך שיראו כי השימוש בחוט החדש הוא יעיל, בטוח ומסייע לטווח הארוך במגוון רקמות, וכמובן – בבני אדם.