ישראל: הונדסה רקמת לב ביונית

בקרוב הארכת תוחלת החיים לאחר התקף לב חמור וללא צורך בתורמים? חוקרים מאוניברסיטת תל אביב הנדסו לב ביוני בעל יכולות משופרות, הבנוי מתאי שריר לב, ביו-חומרים וננו-אלקטרוניקה, שמאפשר מעקב אונליין אחר הפעילות הלבבית, וכולל אלגוריתמים להתמודדות עם כשלים לבביים. מאחורי פריצת הדרך ההנדסית עומד צוות חוקרים בראשותו של ד"ר טל דביר מהמחלקות לביוטכנולוגיה, מדע והנדסת חומרים והמכון לננו-טכנולוגיה באוניברסיטת תל אביב.

מחלות לב הן גורם התמותה המוביל במדינות המערב, ומבין אלו אוטם שריר הלב הוא הנפוץ מכולן. אוטם שריר הלב, קורה כשאחד מן העורקים הכליליים המזינים את הלב נחסם, ועקב כך חמצן לא מגיע לרקמת שריר הלב. תאי השריר המתים יוצרים רקמה צלקתית שלא מסוגלת עוד להתכווץ ולשלוח דם וחמצן אל שאר הגוף.

הצורך בלב חדש לאחר התקף לב חמור

"הסטטיסטיקה אומרת ש-50% מאלה שעברו התקף לב חמור ימותו תוך 5 שנים מההתקף", אומר ד"ר טל דביר ומוסיף: "מה שאנחנו מנסים לעשות במעבדה שלנו זה לייצר תחליפי רקמות לאיברים פנימיים בכלל, ובפרט להנדס את רקמת שריר הלב. כיום, אם מישהו עובר התקף לב חמור, אין יותר מדי מה לעשות מלבד להשתיל בו לב חדש. מאחר שיש מחסור בתורמים, אנחנו במעבדה שלנו מנסים להנדס פתרונות חדשים ולבנות רקמות חדשות".

שחזור החומר החוץ תאי של הלב בצורה סינתטית

ככלל, רקמות מורכבות מתאים ומהחומר החוץ-תאי, שמקשר בין התאים מבחינה כימית, מכנית וחשמלית. "בעצם, החומר החוץ-תאי הוא זה שהופך אוסף של תאים לרקמה מתפקדת", מסביר ד"ר דביר ומבהיר כי: "אנחנו במעבדה מנסים לשחזר את אותו חומר חוץ-תאי בצורה סינתטית. אנחנו לומדים את התכונות השונות של הרקמה הביולוגית, ואז פועלים בשיטה של הנדסה הפוכה".

שימוש בביו-חומרים מהחולה עצמו

אלא שבהנדסת רקמת שריר לב מפולימרים סינתטיים יש כמה בעיות. אחת מהן היא המערכת החיסונית של החולה, שעלולה לדחות את ההשתלה. הפתרון שד"ר דביר ועמיתיו מצאו הוא להשתמש בביו-חומרים מהחולה עצמו:

"מטבע הדברים, אין משהו מותאם יותר לחולה מאשר החומרים שלו עצמו. במקום ליצור אותם בצורה סינתטית, בעבר הצלחנו ליצור טלאי לב המבוססים על ביו-חומרים ותאי גזע המגיעים מהחולה. כך באפשרותנו לצור טלאי שריר לב עצמי לחלוטין".

מעקב בזמן אמת - כבר לא צריך את הרופא?

בלב הביוני יש שילוב של רכיבים אלקטרוניים ברקמות המהונדסות: "הרעיון הוא לערוך מעקב אונליין אחר פעילות הלב בעזרת הננו-אלקטרוניקה, וכשצריך, לקצוב את פעילות הרקמה המהונדסת, ואפילו לשחרר תרופות בלחיצת כפתור בעזרת פולימרים מיוחדים שפיתחנו", אומר ד"ר דביר.

"למשל, אם הרקמה מאותתת שיש דלקת, ניתן לשחרר תרופה אנטי-דלקתית. אם הרקמה מדווחת שקיים מחסור בחמצן, אנחנו יכולים לשחרר ביו-פקטורים שמושכים תאי גזע לבניית כלי דם נוספים. כל זה בזמן אמת. יושב לו החולה בבית ולא מרגיש טוב. הרופא מקבל ביפר, נכנס למחשב ורואה את מצב הלב. משם הוא מחליט על טיפול מרחוק.

ד"ר דביר: "למעשה, לאחר ההשתלה אנחנו כבר לא ממש צריכים את הרופא, כי הלב הביוני עושה רגולציה לעצמו. ניתן לכתוב לו תוכנה, קוד, שמורה לו כיצד לנהוג. לדוגמה, כאשר הרקמה המהונדסת מרגישה פחות משישים התכווצויות בדקה היא מספקת את הסיגנל להתכווץ בתדירות הרצויה. לא צריך לחכות לרופא. בשלב הבא ננסה את הטכנולוגיה שפיתחנו על בעלי חיים, כאשר המטרה היא להגיע לניסויים קליניים".

בואו לדבר על זה בפורום קרדיולוגיה.