הצלחה ביצירת שתל מהונדס המחליף רקמות עצם פגועות

פרופ’ שולמית לבנברג

שיקום עצם באמצעות רקמה מהונדסת: חוקרים בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון מציגים בכתב העת Advanced Functional Materials הצלחה ביצירת רקמת עצם המכילה רשת כלי דם. בניסוי בחולדות נקלט שתל הרקמה בהצלחה בעצם הפגועה. את המחקר הובילו פרופ’ שולמית לבנברג וד”ר עידן רדנסקי.

פגיעות שונות בגופנו נרפאות באופן טבעי – שריטות מתאחות, פצעים נסגרים ואפילו נזקים פנימיים משתקמים לעתים ללא עזרה חיצונית; אולם במקרים רבים, למשל במקרה של טראומה או הסרת רקמה סרטנית, הפגיעה חמורה מכדי שהגוף יוכל לגבור עליה ללא התערבות רפואית.

אחת הדרכים לשקם רקמה פגועה היא השתלה ממקור עצמי (autograft) – השתלת רקמה שנלקחה מאיבר פחות חיוני בגופו של המטופל. לדוגמה, במקרה של אובדן רקמה משמעותי בפה ובלסת אפשר כיום לקצור מהרגל רקמה משולבת (עצם ורקמה רכה) ולהשתיל אותה מחדש במקום הפגוע. להשתלה ממקור עצמי יש יתרון מסוים – הגוף אינו דוחה את השתל כפי שהוא עושה במקרה של תרומה מאדם זר – אך גם ישנם חסרונות רבים להליך זה ובראשם הפגיעה באיבר שממנו נקצרת הרקמה. לכן מתנהל כבר שנים רבות מירוץ מדעי אחר פתרונות אלטרנטיביים, ואחד העיקריים שבהם הוא יצירה של מתלה (שתל) מהונדס במעבדה.

ד”ר עידן רדנסקי

קל לדבר – קשה לעשות. כדי שהמתלה יהיה אפקטיבי אין זה מספיק שיהיה מדויק מבחינת צורתו ותכונותיו המכניות; הוא צריך להשתלב באיבר המטרה גם מבחינה ביולוגית ולהפוך לחלק ממנו – רקמה חיה אחת. כאן נכנסים לתמונה ניסיונה רב השנים של פרופ’ לבנברג בהנדסת רקמות וההיכרות של ד”ר רדנסקי עם כירורגיית הפה והלסת – ידע שרכש בלימודי הדוקטורט ברפואת שיניים.

פרופ’ לבנברג נכנסה לעולם הנדסת הרקמות בתקופת הפוסט-דוקטורט שלה ב-MIT, שם פיתחה עם פרופ’ רוברט לנגר את השריר המהונדס הראשון שהכיל כלי דם. מאז היא חוקרת ומפתחת טכנולוגיות חדשות ליצירת רקמות תלת-ממדיות להשתלה שייקלטו באופן מהיר ואפקטיבי באיבר היעד. בשנים האחרונות היא רשמה שורה של הישגים מדעיים ובהם שיפור יצירת כלי הדם ברקמה המהונדסת – שיפור המאיץ את היקלטות הרקמה בגוף – ושיקום חוט שדרה פגוע באמצעות רקמה מהונדסת. בנוסף היא פתחה את המרכז לביו-הדפסה בטכניון, הרותם את ההדפסה התלת-ממדית לטובת יצירת רקמות להשתלה.

ד”ר עידן רדנסקי מוביל בחמש השנים האחרונות כיוון חדש יחסית במעבדת לבנברג – גידול (במעבדה) של רקמה משולבת המכילה שריר ועצם ולא פחות חשוב – את מערכת כלי הדם החיונית להיקלטותה העתידית של העצם המהונדסת בגוף.

יצירת כלי דם ברקמה מהונדסת היא אתגר קשה ממילא, אך היא קשה שבעתיים ברקמת עצם בשל צפיפותה וקשיחותה. הפתרון שפיתחו חוקרי הטכניון מבוסס על צימוד בין העצם לרקמה רכה השולחת לתוך העצם את כלי הדם. כדי לבחון את ישימות הטכנולוגיה בהיבט הקליני הושתלה העצם עם כלי הדם בגופה של חיית המודל ואכן, כלי הדם של העצם המושתלת התאחו עם כלי הדם של האיבר הפגוע, המתלה הוטמע ברקמת היעד ותוך שבועות ספורים הושגה החלמה מלאה.

“המחקר של עידן מבטא את השילוב הייחודי שהפקולטה מקדמת – שילוב בין הנדסה ורפואה,” אומרת פרופ’ לבנברג. “הוא רתם הבנה מעמיקה של תהליכים ביולוגיים, ואת כלל הידע שרכש בלימודי הכירורגיה ורפואת השיניים, לפיתוח של טכניקה חדשה לשיקום רקמות פגועות. היה כאן גם שיתוף פעולה חיוני ומועיל בין פקולטות שונות בטכניון, בין ישראל לחו”ל ובין אקדמיה לתעשייה: את שתלי העצם קיבלנו  מפרופ’ גורדנה ווניאק-נובקוביץ’ שבאוניברסיטת קולומביה, ומומחי חברת Bruker-Skyscan סייעו לנו רבות בדימות כלי הדם המהונדסים ורקמת העצם בתוך הרקמות המתחדשות. שיתוף פעולה זה, עם הסיוע הנדיב של קרן המחקר האירופית (ERC) והקרן הלאומית למדע (ISF), אפשרו לנו לרשום את ההישג הזה, שאנו מתכוונים להמשיך ולפתח לטובת השתלה בבני אדם.”

סריקה תלת-ממדית הממחישה את חדירת כלי הדם אל תוך העצם המושתלת בתוך מתלה הרקמה שנוצר

בתום הדוקטורט מתכנן ד”ר רדנסקי לחזור לקליניקה ולהתחיל את תכנית ההתמחות בכירורגיית פה ולסת עם אוריינטציה מחקרית במרכז הרפואי לגליל, תחת ניהולו של פרופ’ סאמר סרוג’י. שם הוא מקווה ליישם את ההישגים של המחקר הנוכחי ולהטמיע פתרונות מתחום הנדסת הרקמות כדי לתרום לטיפול במטופלים. לדבריו, “פגיעות בלסת פוגעות באופן דרמטי באיכות החיים של המטופלים. הדפסת שתלי טיטניום היא פתרון ביניים מועיל עם תוצאות סבירות, אבל עם כל ההתקדמות הטכנולוגית, הטיטניום מאפשר איחוי מכני בלבד בין השתל לאיבר הפגוע, ללא הטמעה ביולוגית. כאן אנחנו נכנסים לתמונה, והשאיפה שלנו היא לפתח במעבדה עצם שלמה שתחליף את הלסת על כל מרכיביה. נדרשת כאן המון עבודה, אבל המחקר שלנו מראה שאנחנו בדרך הנכונה, והוא רלוונטי לא רק לשיקום לסת אלא לכל תהליך כירורגי שמערב עצם ורקמה רכה.”

המחקר נתמך על ידי מענקי ERC (הנציבות האירופית למחקר, תוכנית Horizon 2020), מענק ISF (הקרן הלאומית למדע) ו-NIH (המכונים האמריקאים לבריאות).

למאמר ב- Advanced Functional Materials לחצו כאן