הצמחת איברים הוא תחום מחקר פורץ דרך, ששואף לגדל איברים ותאים אנושיים בריאים במעבדה, להשתלה בגוף האדם.
תחום זה נושא הבטחה עצומה לטיפול במגוון מחלות קשות, ביניהן מחלות כרוניות, פציעות קשות ותופעות מולדות.
הרעיון של גידול איברים אנושיים במעבדה קיים כבר שנים רבות, אך רק בשנים האחרונות חלה התקדמות משמעותית בתחום.
תחילת הדרך התאפיינה בניסיונות לגדל תאים בודדים במעבדה, ובהמשך התקדמו המדענים לגידול רקמות פשוטות.
פריצת דרך משמעותית התרחשה בשנות ה-90, עם פיתוח טכנולוגיות הנדסת רקמות והדפסת תלת-ממד, שאפשרו יצירת מבנים תלת-ממדיים מורכבים יותר.
הנדסת רקמות:
טכנולוגיה זו מתמקדת בגידול תאים אנושיים על גבי פיגומים תלת-ממדיים, תוך יצירת מבנה ותפקוד דמויי איבר. תהליך זה נעשה בכמה שלבים:
- בחירת תאים: תאים אנושיים מתאימים נלקחים ממקורות שונים, כגון ביופסיה מהחולה, תאי גזע או תאים עובריים.
- ריבוי תאים: התאים מתרבים במעבדה בתנאים מבוקרים.
- פיגום: יצירת פיגום תלת-ממדי מחומרים ביולוגיים או סינתטיים, המשמש כבסיס לגידול הרקמה.
- זריעה: התאים מופקדים על גבי הפיגום.
- הבשלה: יצירת תנאים אופטימליים לגידול הרקמה, תוך אספקת חומרי מזון וחמצן.
- השתלה: לאחר שהרקמה צמחה והתפתחה באופן מספק, ניתן להשתיל אותה בגוף החולה.
הנדסת רקמות מאפשרת גידול של מגוון רחב של רקמות, ביניהן:
- עור: לטיפול בכוויות, פצעים כרוניים וניתוחים פלסטיים.
- עצם: לטיפול בשברים, פציעות וניתוחים אורתופדיים.
- שריר: לטיפול בפציעות שרירים, ניוון שרירים ופירוק שרירים.
- סחוס: לטיפול בדלקת פרקים, פציעות סחוס וניתוחים אורתופדיים.
- כלי דם: לטיפול במחלות לב וכלי דם, השתלות איברים וניתוחים מורכבים.
האתגרים העיקריים בתחום הנדסת רקמות:
- יצירת כלי דם: אספקת חמצן וחומרי מזון לכל חלקי הרקמה היא חיונית להצלחתה.
- השתלבות עצבית: יצירת קשר עצבי תקין בין הרקמה המושתלת לגוף החולה.
- דחייה חיסונית: מניעת דחיית הרקמה המושתלת על ידי מערכת החיסון של הגוף.
הדפסת תלת-ממד של איברים:
טכנולוגיה פורצת דרך זו מאפשרת יצירת איברים מלאכותיים באמצעות הדפסה של תאים אנושיים וחומרים ביולוגיים. תהליך ההדפסה נעשה בשכבות, תוך שימוש במדפסות תלת-ממדיות מיוחדות.
יתרונות הדפסת תלת-ממד:
- דיוק: יצירת איברים בעלי מבנה מורכב ומדויק.
- התאמה אישית: הדפסת איברים בהתאמה אישית למטופל, תוך שימוש בתאים שלו.
- זמינות: פוטנציאל להגדלת היצע האיברים הזמינים להשתלה.
האתגרים העיקריים בתחום הדפסת תלת-ממד:
- חומרים: פיתוח חומרים ביולוגיים מתאימים להדפסה ולתפקוד תקין של האיבר.
- כלי דם: יצירת מערכת כלי דם יעילה בתוך האיבר המודפס.
- הבשלה: יצירת תנאים אופטימליים להתפתחות הרקמה המודפסת.
השתלת תאי גזע:
תאי גזע הם תאים לא ממוינים בעלי יכולת התמיינות גבוהה. תאים אלה יכולים להתפתח למגוון רחב של סוגי תאים, מה שהופך אותם לפתרון פוטנציאלי לטיפול במגוון מחלות.
האתגרים העומדים בפני התחום:
- הנדסת רקמות מורכבות: יצירת איברים בעלי תפקוד מלא, כגון מערכת כלי דם ועצבים. עד כה, הצליחו המדענים לגדל רק איברים פשוטים יחסית, וחסרה עדיין דרך ליצור איברים מורכבים בעלי תפקוד מלא.
- דחייה חיסונית: מניעת דחיית האיבר המושתל על ידי מערכת החיסון של הגוף. פתרון אפשרי לבעיה זו הוא גידול איברים מתאים גנטית לחולה, או שימוש בתרופות מדכאות מערכת חיסון.
- הבטחות אתיות: גידול איברים אנושיים במעבדה מעלה שאלות אתיות מורכבות, כגון:
- הקצאת איברים: כיצד ייקבע מי יקבל איבר מושתל ומי יישאר ברשימת המתנה?
- שיווק איברים: האם יהיו איברים זמינים לכל, או שרק למי שיכול להרשות לעצמו?
- יצירת "חיות מחמד אנושיות": האם ראוי לגדל איברים אנושיים לצורך השתלה בבעלי חיים?
ההתקדמות המדעית בתחום:
近年、臓器の成長分野で大きな進歩が見られました。科学者たちは、胆嚢や尿道などの単純な臓器を実験室で成長させ、患者への移植に成功することさえできました。また、心臓や肝臓など、より複雑な組織の成長においても大きな進歩が見られました。
臓器移植の未来:
臓器の成長分野は、医学分野に革命をもたらすと期待されています。
将来的には、各人に合わせてカスタマイズされた臓器や細胞を研究室で増殖させることが可能になり、それによって重篤な病気を治療し、世界中の何百万人もの人々の生活の質を向上させることが可能になるかもしれません。
現場での画期的な実験:
組織工学:
- ウェイク フォレスト大学の科学者チームは、実験室で人間の胆嚢を成長させ、患者への移植に成功しました。
- ロンドン大学の科学者チームは、実験室で人間の尿道を成長させ、患者への移植に成功しました。
臓器の 3D プリント:
- ハーバード大学の科学者チームは、人間の小さな腎臓を 3D プリントすることに成功しました。
- テルアビブ大学の科学者チームは、小さな人間の心臓を 3D プリントすることに成功しました。
- カリフォルニア大学ロサンゼルス校の科学者チームは、人間の小さな肺を 3D プリントすることに成功しました。
幹細胞移植:
- 日本の科学者チームが、糖尿病患者の目に ES 細胞を移植することに成功し、視力が改善されました。
- 米国の科学者チームが脊髄麻痺患者の脊髄から幹細胞を移植することに成功し、運動機能が改善されました。
- イスラエルの科学者チームは、サラセミアに苦しむ胎児に赤ちゃんのへその緒から採取した幹細胞を移植することに成功し、完全に回復しました。
.
参考文献:
h ttps://newsroom.wakehealth.edu/news-releases/2006/04/wake-forest-physician-reports-first-human-recipients-of-laboratorygrown-organs
https://www.cnbc.com/2016/02/16/wake-forest-university-scientists-print-living-body-parts.html
https://school.wakehealth.edu/research/institutes-and-centers/wake-forest-institute-for-regenerative-medicine
h ttps://healthland.time.com/2011/03/08/scientistis-grow-a-new-urethra-and-possibly-many-other-human-organs-in-the-lab/
https://www.ynet.co.il/articles/0,7340,L-5494600,00.html
https://wyss.harvard.edu/news/a-step-forward-in-building-function-human-tissues/
https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/03/harvard-scientists-bioprint-3-d-kidney-tubules/
https://www.ft.com/content/5bb992ca-5390-11e4-929b-00144feab7de
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9537826/
