הדפסת אברים: הדור הבא של הרפואה מותאמת אישית

דמיינו לעצמכם את התמונה הבאה: אתם נזקקים חלילה להשתלת כליה או לתיקון פגם בלב, ומדפסת ייחודית מייצרת במיוחד עבורכם רקמות אנוש, המרכיבות איבר חלופי ותקין - מוכן וזמין להחלפה. 

נשמע כמו מדע בדיוני? ובכן, לא לדברי פרופ' גיל עצמון, פרופ' לגנטיקה ואפיגנטיקה של הזקנה ואריכות חיים, באוניברסיטת חיפה, שסבור כי מדובר בתחזית ראלית לחלוטין: "מדע הרפואה מתקדם בצעדי ענק ולמעשה, בכל יום מצליחים החוקרים לפתח טכנולוגיות פורצות דרך שמכתיבות מחדש את כללי המשחק. לא מזמן הצליחו לייצר בתנאי מעבדה מפגש בין תאי מורכב, הנדרש על מנת  להרכיב רקמת תא אנושית. יתרה מכך, כיום מדברים גם על האפשרות לייצר תאי גזע עובריים באמצעות 'ננו פרינטרים', כלומר לייצר מרכיבים ביולוגיים פעילים בתוך התא שיאפשרו בעתיד להחליף כל איבר פגום".

דיו ביולוגי: כמו במדפסת אבל ליצירת איברי אדם

את העובדה הבאה כולם מכירים: כדי להדפיס תמונה צריך להשתמש בדיו. אלא כשמדובר בהדפסת אברים, הכוונה היא לדיו ביולוגי. "בימים אלה עובדים על פיתוח מדפסת חכמה שתתבסס על פי מידע או תמונה שקיימת אצלה בזיכרון, באמצעות 'דיו ביולוגי' שיאפשר יצירת איברים. בסופו של דבר, המרכיבים שמייצרים את האיבר ייבנו על ידי שכבות של גורמים ביולוגיים שירכיבו תאי כבד, תאי לב ועוד", מסביר פרופ' עצמון.

את הדברים הללו מחזק ד"ר שלמה דדיה, סגן מנהל המחלקה הארצית לאורתופדיה אונקולוגית, ומנהל המעבדה לתלת מימד וכירורגיה ב"איכילוב". עם זאת, הוא מסביר שצפויים לזרום עוד מים רבים (או ליתר דיוק דם רב) בנהר עד שנוכל לראות בפועל תוצאות ברות מימוש: "למרות מגמת התקדמות המתמשכת בנושא, לפנינו ניצבים עוד אתגרים רבים שאותם צריך לעבור על מנת שנוכל לנצל את הטכנולוגיה המרשימה הזאת לטובת יצירת רקמות ביולוגיות". לדבריו, אמנם כבר בימים אלה ניתן להדפיס תאי עור אמתיים, אך היום שבו נוכל להדפיס איבר שלם עדיין רחוק.

בתמונה: מודל עמוד השדרה עם גידול בחוליה 

כל המחקרים המבוצעים כיום בתחום הזה, מבוססים על עקרן הרפואה המותאמת אישית: "הרעיון הוא להשתמש ברקמה קיימת, למשל ברקמת שומן של אותו חולה, שבתנאי מעבדה למעשה 'מנפים' ממנה את תאי הגזע שאותם ממיינים לתאים שונים כגון תאי לב או תאי עצם", מסביר ד"ר דדיה.

"למעשה החוקרים כבר הצליחו לייצר תאי עצם ואפילו רקמות כבד, אך כאמור, כדי שאלה יתפקדו בגוף כאיברים, נדרש פיתוח נוסף ופתרון לבעיית ההתממשקות מול מערכות הגוף", מוסיף פרופ' עצמון. "כיום הניסויים מבוצעים על עכברים בלבד, והם מתמקדים בפיתוח איברים, כגון לבלב וכליה שעשויים לרפא בעתיד חולי דיאליזה וחולי סוכרת הנזקקים להשתלה אפקטיבית וזמינה".

האתגר הגדול: לדאוג שהאיבר ימשיך לתפקד

ד"ר דדיה מסביר שגידול תאים במעבדה (הדפסה ביולוגית),  אמנם נחשב לטכניקה וותיקה יחסית, אך הטכנולוגיה המכונה " Bioprinting", נחשבת לשלב מתקדם שבמהלכו מודפסים תאים ורקמה אנושית. למעשה הפלא הזה כבר מיושם בפועל, כפי שציין - למטרת יצירת תאי עור. לדבריו, הקושי הגדול העומד בפני החוקרים, היא האפשרות שהאברים הנוצרים ימשיכו לחיות ולתפקד בגוף האדם: "גם אם היום נצליח לייצר כליה או לב, עדיין נצטרך לספק מענה עבור אותו מצב בעייתי שבו הגוף לא יודע להמשיך להחיות את אותו איבר. כדי שזה יקרה צריך ללמוד כיצד לספק לאותו איבר דם וחמצן ובאופן כללי לקלוט את הרקמה עצמה בגוף במקום לדחות אותה. מחקרים רבים מנסים למצוא מענה לעניין ולהבין כיצד ניתן יהיה בעתיד ליצור התממשקות בין הגוף לבין הרקמה הפעילה. אני מעריך שבעוד כמה עשרות שנים זה יקרה".

"אחת הבעיות היא לייצר תאי עצב, שלמעשה נדרשים על מנת להפעיל איברים שונים. מאחר שמדובר בתהליך מורכב, זה עוד עשוי לקחת זמן עד שימצא פתרון כזה", מחדד פרופ' עצמון.

למה משמשת הטכנולוגיה כיום?

למעשה, כבר היום נעשה שימוש בשיטות הדפסה מתקדמות. העניין מתבטא במספר תחומים ברפואה המאפשרים לחולים טיפול טוב ומדויק יותר:"בעבר קבצי הדו מימד שיוצרו, סיפקו תמונת מצב חלקית על המתרחש בגופו של החולה. במצב כזה הוא למעשה נאלץ 'להשלים' בדמיונו את תמונת המצב המתרחשת בתוך גופו של החולה, מה שהוביל במקרים רבים לאי דיוקים, ולאפשרות פחות טובה להעניק מענה מותאם אישית מדויק לחולה. לשמחתי, כיום, באמצעות תכנות ייחודיות, ניתן לתרגם בדיקות CT  ו-  MRI למודלים דיגיטליים תלת ממדיים". 

ועכשיו תקשיבו היטב להסבר של ד"ר דדיה על הקשר בין העניין האופטימי הזה לבין נושא ההדפסות: "את המודלים הדיגיטליים הללו ניתן להדפיס בתלת מימד, תוך שימוש בחומרים שונים. כך למעשה, לא רק שהרופא יכול לראות את מהלך הניתוח, את מישורי החיתוך ואת כל ההנחיות הנדרשות בצורה ויזואלית וברורה, אלא שגם השתל עצמו מורכב ומותאם באופן אישי לגופו ולצרכיו הרפואיים של החולה.

מעבר לכך, גם מהלך הניתוח עצמו מונחה על ידי טכנולוגיית ההדפסה הזאת וכל הליך של כריתה או קידוח נעשה באופן מדויק יותר. בפועל,  כשמגיע מטופל שנזקק להשתלת עצם למשל, ניתן להבין בדיוק מהו גודל התחליף הרצוי, היכן נדרש למקם אותו, ואיזו אינטראקציה יש לו עם איברים אחרים באותו אזור בגוף.

מהלך הניתוח עצמו מונחה על ידי טכנולוגיית ההדפסה הזאת וכל הליך של כריתה או קידוח נעשה באופן מדויק יותר

יש לעניין הזה גם משמעות כירורגית אדירה, המאפשרת לתכנן את הניתוח באופן הרבה יותר מדויק. לצד ההתקדמות העצומה הזאת, המדע ממשיך לשאוף קדימה והחזון הוא שבעוד מספר שנים נוכל להשתמש בטכנולוגיה היעילה הזאת גם למטרת הדפסת רקמות חיות".

בהנחה שהעניין יצליח, נוכל לחיות הרבה יותר שנים?

"אני מעריך שכן" מציין פרופ' עצמון ומוסיף:"ברגע שנוכל להחליף כל איבר לא תקין באחר בצורה כל כך פשוטה, אין סיבה שלא נוכל להחליף גם עורקים שהסתיידו או כל איבר ש'תוקפו פג'. אבל כאמור, עדיין מוקדם לעסק בכך ומדובר בתאוריה אופטימית בלבד".