מדענים הצליחו לייצר רקמת לב פועם מעלי תרד

האם בקרוב עלים ירוקים שאנחנו רגילים לראות בסלט שלנו ישמשו כחומרי גלם לרקמות ואיברים להשתלה? קבוצת חוקרים מהמכון הפוליטכני של וורצ'סטר (WPI) בארצות הברית הצליחה לייצר רקמת לב פעילה ופועמת, כולל כלי דם שמסוגלים להעביר דם, מעלי תרד.

מדענים ברחבי העולם שוקדים זה שנים על פתרונות אפשריים למחסור בתרומת איברים ורקמות להשתלה ואחד מאפיקי המחקר והפיתוח מתרכזים בגידול של רקמות ואיברים במעבדה. אבל גידול תאים אנושיים הוא רק חצי מהדרך לפיתרון, משום שאלה לא יתפתחו ויצמחו ללא אספקת דם שוטפת ורציפה.

עוד בנושא:
פופאי טעה: תרד מאוד בריא, אבל לא לשרירים - למוח
למה עלים ירוקים משפיעים על רמות האנרגיה שלכם
הקפאת גופות וגידול איברים במעבדה: לעקוף את הביולוגיה בסיבוב

בניית מערכת כלי דם מתפקדת היא אחד האתגרים הקשים ביותר, במיוחד כשמדובר בכלי דם קפילריים (נימים וכלי דם עדינים במיוחד) שרוחבם 5-10 מיקרומטרים בלבד. כלי הדם הם אלה שמעבירים את אספקת החמצן והחומרים התזונתיים שתאי המעבדה זקוקים להם כדי לתפקד.

קבוצת החוקרים מהמכון הפוליטכני הצליחה לעשות דבר די מדהים, כשהפכה עלה תרד לרקמת לב חיה באמצעות שימוש ברשת הוורידים העדינים שכבר קיימת בצמח הזה. "צמחים ובעלי חיים עושים שימוש בגישות שונות בתכלית להעברת נוזלים, כימיקלים ומקרו-מולקולות, ולמרות זאת ישנן נקודות דמיון מפתיעות בין מבנה כלי הדם שלהם", כתבו החוקרים.

במקום לנסות ולבנות מערכת כלי גם מאפס במעבדה, החוקרים לקחו עלי תרד, רוקנו אותם מהחומר הצמחי הירקרק שלהם עד שכל מה שנותר מהם זה מבנה התאית (צלולוזה) העדין שהוא זה שמחזיק את העלה כולו. תאית מצמחים היא חומר מצויין לשימוש בגידול של רקמות בתנאי מעבדה משום שהוא נחקר באופן יסודי, יש התאמה בינו ובין רקמות חיות והוא גם חומר גלם זול, נגיש וקל לגידול. את עלי התרד ששימשו בניסוי הזה, למשל, רכשו המדענים בשוק המקומי.

כדי להגיע לצורה הבסיסית ביותר של כלי הדם של עלה התרד, החוקרים העבירו בוורידי העלה תמיסת ניקוי שתנקה ממנו את תאי הצמח, בתהליך שנקרא דה-צלולריזציה. "ביצעתי תהליך דומה בלבבות אנושיים בעבר, וכשהבטתי בעלה התרד העירום הוא הזכיר לי מאוד את אבי העורקים", אמר החוקר שהוביל את הניסוי ג'ושוע גרשלאק. "אז חשבתי לעצמי, בואו נעשה פרפוזיה דרך הגבעול. לא היינו בטוחים שזה יעבוד, אבל זה התברר כיותר קל ממה שחשבנו. זה עובד גם עם עוד לא מעט צמחים אחרים", סיפר גרשלאק.

החוקרים הצליחו "להפשיט" גם את תאיהם של עלי פטרוזיליה ולענה באותו אופן וכן, להדגים את התהליך גם עם שורשים שעירים של צמחים, דוגמת שורש שיח הבוטן. הם צופים שלאחר שיתקיימו מחקרים נוספים ניתן יהיה לייעד צמחים שונים להחליף רקמות שונות. לדוגמה, המבנה הטבעי של עץ "עשוי להיות שימושי בהנדסת עצמות", אמרו.

כדי לבחון את "פיגומי התאית" מול דגימת רקמות אמיתית הם בחרו לבסוף בתרד, משום שבדומה לרקמת הלב, גם בעליו יש ריכוז גבוה של כלי דם. החוקרים ביצעו "הזרעה" של תאי שריר הלב בתוך ורידי העלה. כעבור כמה ימים הם התרגשו לגלות שתאי הלב החלו להתכווץ ולפעום באופן ספונטני, באותו אופן שבו הם היו מתכווצים בתוך רקמה אנושית.

"הרעיון הוא שיש לנו פה פיסה דקה של רקמה שיש בה כבר רשת כלי דם מובנית, כך שניתן באופן פוטנציאלי לערום כמה עלים כאלה יחד כדי ליצור חתיכה של רקמת לב להשתלה", אמר גרשלאק. השתלות של רקמת לב הן הליך יעיל עבור חולים שסובלים מצלקות או נזק אחר לשריר הלב שמונע ממנו להתכווץ כראוי. נזק כזה יכול להיווצר למשל לאחר התקף לב.

נכון לעתה, המחקר הוא בבחינת הוכחת יכולת, והחוקרים עדיין מנסים לגבש את האופן הנכון ביותר לשלב את רקמות הצמח עם תאים אנושיים. "כרגע, עדיין לא ברור כיצד תשולב מערכת כלי הדם מן הצמח בתוך גופו של אדם חי והאם תיגרם בעקבות כך תגובה של המערכת החיסונית", כתבו החוקרים.

"אנחנו באמת ובתמים מאמינים שלפיגומים הצמחיים האלה יש יכולת לעזור לחולי לב", אמר גלן גאודט, מנהל המעבדה במכון הפוליטכני של וורצ'סטר. "יש עוד עבודה רבה לפנינו, אבל עד כה זה נראה מאוד מבטיח".

זו אינה הפעם הראשונה שמדענים פונים לעולם הצומח בחיפוש אחר דרכים שיסייעו בגידול רקמות אנושיות בתנאי מעבדה. מעבדת פלינג שבאוניברסיטת אוטווה בקנדה הגיעה לכותרות בשנה שעברה עם פרוייקט יצירתי שבו הוצגה אוזן אנושית שגודלה בתנאי מעבדה וצמחה על מצע של פרוסת תפוח עץ.

במקביל, עולם המדע בוחן גם שיטות חלופיות לשיעתוק של כלי דם אנושיים, בין השאר באמצעות מדפסות תלת מימד, שמסוגלות לייצר כלי דם בודדים ולאחרונה אף נרשמה הצלחה חלקית בהדפסת מערכת כלי דם שלמה.

זמנים יגידו איזו מהשיטות תוכח כיעילה ביותר מחוץ לכותלי המעבדה, אך בהחלט מדובר בתחום מחקר מסקרן ששווה לעקוב אחריו בשנים הקרובות.