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:
W ostatnich latach nastąpił znaczny postęp w dziedzinie hodowli narządów. Naukowcom udało się wyhodować w laboratorium proste narządy, takie jak pęcherzyk żółciowy i cewka moczowa, a nawet z powodzeniem przeszczepić je pacjentom. Poczyniono także znaczne postępy w hodowli bardziej złożonych tkanek, takich jak serce i wątroba.
Przyszłość przeszczepiania narządów:
Oczekuje się, że dziedzina hodowli narządów zrewolucjonizuje dziedzinę medycyny.
W przyszłości być może uda się hodować w laboratorium narządy i komórki dostosowane do indywidualnych potrzeb każdej osoby, co umożliwi wyleczenie poważnych chorób i poprawę jakości życia milionów ludzi na całym świecie.
Przełomowe eksperymenty w terenie:
Inżynieria tkankowa:
- Zespół naukowców z Wake Forest University zdołał wyhodować w laboratorium ludzki pęcherzyk żółciowy i pomyślnie przeszczepić go pacjentowi.
- Zespół naukowców z Uniwersytetu Londyńskiego zdołał wyhodować w laboratorium ludzką cewkę moczową i pomyślnie przeszczepić ją pacjentowi.
Druk 3D narządów:
- Zespółowi naukowców z Uniwersytetu Harvarda udało się wydrukować w 3D małą ludzką nerkę.
- Zespółowi naukowców z Uniwersytetu w Tel Awiwie udało się wydrukować w 3D małe ludzkie serce.
- Zespół naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles zdołał wydrukować w 3D małe ludzkie płuco.
Przeszczep komórek macierzystych:
- Zespół naukowców z Japonii zdołał przeszczepić embrionalne komórki macierzyste do oka pacjenta chorego na cukrzycę, co spowodowało poprawę widzenia.
- Zespół naukowców ze Stanów Zjednoczonych zdołał przeszczepić komórki macierzyste z rdzenia kręgowego pacjenta z paraliżem kręgosłupa, co spowodowało poprawę funkcji motorycznych.
- Zespół naukowców z Izraela zdołał przeszczepić komórki macierzyste z pępowiny dziecka do płodu cierpiącego na talasemię, co doprowadziło do całkowitego wyzdrowienia.
.
Referencje:
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-instytut-medycyny-regeneracyjnej
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-funkcjonalne-ludzkie-tkanki/
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/
