שיטה שפותחה בטכניון מאיצה קליטת רקמות מושתלות בגוף

שיטה חדשה, שפותחה בטכניון, משפרת משמעותית את איכותן של רקמות מלאכותיות המיועדות להשתלה. על ידי שימוש בשיטה זו הרקמות המשופרות נקלטות בגוף מהר יותר וכלי הדם שלהן מתאחים באופן אופטימלי עם רקמות הגוף המקוריות. המחקר, המציג הוכחות פרה-קליניות ליעילות השיטה בהשתלת רקמות באזור הבטן, פורסם לאחרונה בכתב העת המדעי המכובד PNAS.

את המחקר הובילה פרופ' שולמית לבנברג, ראש המעבדה להנדסת רקמות ותאי גזע בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון. בעשור האחרון, מפתחת פרופ' לבנברג פיגומים פולימריים תלת-ממדיים מתכלים (biodegradable polymer scaffolds) שעליהם היא מגדלת במעבדה רקמות ביולוגיות המיועדות להשתלה. פיגומים אלה, שעליהם נזרעים תאים ביולוגיים (פיברובלסטים ותאי אנדותל) החיוניים להתפתחות כלי דם, מובילים להיווצרות של רקמות הנקלטות ביעילות בגוף.

כדי שרקמה מושתלת תיקלט היטב בגוף חשוב שכלי הדם שבה יתאימו בכיוונם לכלי הדם ברקמה המארחת - רקמה מקורית של הגוף, שכן איחוי כלי הדם של שתי הרקמות הינו תנאי קריטי להשתלה.

שיטות ליצירת רקמות הכוללות כלי דם הן מרכיב חיוני ברפואה רגנרטיבית (ריפוי מומים באמצעות יצירת תאים או רקמות חדשים), שכן הן מבטיחות אספקה סדירה של חמצן וחומרי תזונה ברקמה המארחת - משאבים חיוניים להליך קליטת השתל והישרדותו.

מחקרים שונים ניסו לשפר את תכונותיה של רשת הדם ברקמה המיועדת להשתלה, באמצעות מצע הכולל גורמים ביולוגיים, ביו-חומרים ואילוצים גיאומטריים. כיום ידוע שגם כוחות מכניים חיצוניים כמו לחיצה, מתיחה ודחיסה משפיעים על התהליכים הביולוגיים בתא ואפילו על התמיינותו, צורתו, נדידתו ועוד. עם זאת, עד כה לא נבדקה השפעתם של כוחות אלה על היווצרות כלי הדם ברמת הרקמה השלמה.

במחקר הנוכחי בחנה פרופ' לבנברג את השפעתם של כוחות מתיחה על רשת כלי הדם הנוצרת ברקמה המיועדת להשתלה. מתיחה סטטית, מגלה המחקר, מובילה לצמיחה של כלי דם במקביל לכיוון המתיחה, ואילו מתיחה מחזורית מובילה לצמיחה של כלי הדם בממד אלכסוני. בנוסף בחן המחקר את התנאים הביולוגיים הדרושים ליצירתן של רקמות משופרות, שייקלטו במהירות וביעילות ברקמת היעד.

"המורפולוגיה של רשת כלי הדם משתנה מרקמה לרקמה", מסבירה פרופ' לבנברג. "לדוגמה, כלי הדם ברקמת שריר מסודרים במקביל לסיבי השריר, ואילו ברקמת הרשתית הם מסודרים בצורה מעגלית. ההשערה שלנו היתה שלכוחות המתיחה המופעלים על הרקמה תפקיד מרכזי בקביעת המאפיינים של רשת כלי הדם הנוצרת בה. יתר על כן, שיערנו כי השתלה של רשת כלי דם שנוצרה בהתאם לתכונות הרקמה המארחת תשפר את איחוי הרקמה המושתלת ואת תיפקודה בגוף".

המערכת שפותחה במעבדה של פרופ' לבנברג מותחת את הרקמה ומרפה אותה לסירוגין, בדומה למחזוריות של התכווצות השרירים בגוף. בסדרת הניסויים שנערכה התברר שכוחות המתיחה המופעלים על הרקמה אכן משפיעים על כיוון כלי הדם, וכי התוצאה הטובה ביותר הושגה במתיחה מחזורית. "המתיחה המחזורית הובילה לכך שכלי הדם מתפתחים ברקמה בצורה טובה ומתארגנים בכיווניות מוגדרת בהתאם לכוחות המופעלים עליהם".

כדי לבחון את התאמתה של הרקמה המהונדסת המוכוונת, השתילו אותה החוקרים בבטן של עכבר וגילו כי שתלים שנוצרו בתהליך של מתיחה אכן התאחו במהירות עם הרקמה המארחת. שתלים אלה נקלטו מהר יותר משתלים שגדלו ללא מתיחה או משתלים שגודלו במתיחה והושתלו שלא בכיוון התואם את כלי הדם בעכבר במקום ההשתלה. "אנחנו מדברים על טווח זמן קצר מאוד - כשבוע של יצירת הרקמה במעבדה ועוד שבועיים בחיה, אחריו אנחנו רואים היקלטות מצוינת של הרקמה בגוף וחזרה של הרקמה הקולטת לפעילות מלאה." מסכמת לבנברג.