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:
За останні роки спостерігається значний прогрес у галузі вирощування органів. Вченим вдалося виростити прості органи в лабораторії, такі як жовчний міхур і уретра, і навіть успішно пересадити їх пацієнтам. Крім того, було досягнуто значних успіхів у вирощуванні більш складних тканин, таких як серце та печінка.
Майбутнє трансплантації органів:
Очікується, що сфера вирощування органів зробить революцію в медицині.
У майбутньому, можливо, стане можливим вирощувати органи та клітини в лабораторії для кожної людини індивідуально, таким чином виліковуючи серйозні захворювання та покращуючи якість життя мільйонів людей у всьому світі.
Проривні експерименти в галузі:
Тканинна інженерія:
- Групі вчених з університету Вейк-Форест вдалося виростити жовчний міхур людини в лабораторії та успішно пересадити його пацієнту.
- Групі вчених з Лондонського університету вдалося виростити уретру людини в лабораторії та успішно пересадити її пацієнту.
3D-друк органів:
- Групі вчених із Гарвардського університету вдалося надрукувати маленьку людську нирку на 3D.
- Групі вчених з Тель-Авівського університету вдалося надрукувати маленьке людське серце на 3D.
- Групі вчених з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі вдалося надрукувати на 3D невелику легеню людини.
Трансплантація стовбурових клітин:
- Групі вчених із Японії вдалося пересадити ембріональні стовбурові клітини в око хворого на діабет, що призвело до покращення зору.
- Групі вчених зі Сполучених Штатів вдалося трансплантувати стовбурові клітини зі спинного мозку пацієнта зі спінальним паралічем, що призвело до покращення рухової функції.
- Групі вчених з Ізраїлю вдалося пересадити стовбурові клітини з пуповини дитини хворому на таласемію плоду, що призвело до повного одужання.
.
Посилання:
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-functional-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/
