מיקי שחם Miki Shacham – מביא חידושי ומחקרי תאי גזע: תעשיית תלת הממד של תאי הגזע
ייצור תאים שונים (בגוף כ 250 סוגי תאים שונים) באמצעות תאי גזע, הפך כבר לדבר שבשגרה. לפני שמדענים ומהנדסים יכולים להגשים את החלום של שימוש בתאי גזע כדי ליצור תחליפים לאיברים שלמים, הם יצטרכו לפתח דרכים לגידול מבנים תלת ממדיים מורכבים בהיקפים גדולים ובעלויות סבירות.
נמסר גם על ידי מיקי שחם, כי חוקרים מדווחים על התקדמות בתחומים אלה באמצעות microparticles – חלקיקים זעירים, מבוססי ג'לטין כדי לספק גורמי גדילה לאזורים ספציפיים לתאי הגזע. הטכניקה מספקת שליטה מרחבית של התמיינות תאים בתרביות, פוטנציאל המאפשר יצירת רקמות תלת ממדיות מורכבות. השליטה המקומית גם מפחיתה באופן דרמטי את כמות גורם גדילה הנדרש - שיקול עלות חשוב לייצור תאי גזע ליישומים טיפוליים, שכן עלות גורמי הגדילה גבוהה מאוד.
טכניקת microparticle, שהודגמה בתאים העובריים של עכברים, מציעה גם שליטה טובה יותר על הקינטיקה של התמיינות תאים על ידי אספקת מולקולות שיכולות לקדם או לעכב את התהליך. בהתבסס על חסות מכוני הבריאות הלאומית והקרן הלאומית למדע מחקר, ההתפתחויות דווחו בכתב העת Biomaterials והוצגו באגודת 11th הבינלאומית השנתית למחקר בתאי גזע שנערכה בבוסטון.
הובהר על ידי מיקי שחם, כי זה שנים, דם טבורי מהווה את המקור היחידי והמועדף בטיפולים המטולוגיים ורפואת חידוש האיברים, שכן תאי גזע מדם טבורי הם ראשוניים יותר ואינם נושאים עדיין מערכת חיסונית. מאות מחלות וטיפולים באמצעות תאי גזע מדם טבורי נחקרים באלפי מחקרים וניסויים קליניים בשלבים השונים במסגרת רפואת חידוש האיברים והריפוי התאי. בשל היות תאי גזע שמקורם בדם טבורי בעלי יכולת התמיינות לסוגים השונים של תאי הגוף, הם משרתים גם את השתלות רפואת חידוש האיברים דוגמת הטיפול באוטיזם, שיתוק מוחין, אלצהיימר, פרקינסון, פגיעות נוירולוגיות, ראיה, שמיעה, לב, סוכרת וכיוב'.
"על ידי לכידת גורמי גדילה אלה בתוך חומרי microparticle, אנו מרכזים את האות שהם מספקים לתאי הגזע", אמר טוד מקדוויט, פרופסור חבר ובולאס קולטר מהחלקה להנדסה ביו רפואית באוניברסיטת ג'ורג'יה ואוניברסיטת אמורי. "לאחר מכן, אנו יכולים לשים את חומרי microparticle בתוך המערכת התאית הכוללת שאנו משתמשים להתמיינות של תאי הגזע. יש לנו ראיות טובות כי טכניקה זו יכולה לעבוד, ושאנחנו יכולים להשתמש בה כדי לספק יתרונות בתחומים שונים".
ההתמיינות של תאי גזע נשלטת במידה רבה על ידי רמזים חיצוניים, כולל גורמי גדילת morphogenic, בסביבה תלת ממדית שמקיפה את התאים. רוב החוקרים בתאי הגזע מספק כיום גורמי גדילה לנוזל המקיף את תרביות תאי גזע במטרה ליצור תרביות הומוגנית של תאים. מתן גורמי הגדילה מ microparticles, לעומת זאת, מספק שליטה טובה יותר במצגת המרחב ובזמן של המולקולות הקובעות את הצמיחה והתמיינות של תאי הגזע, באופן פוטנציאלי ומאפשר היווצרות של מבנים הטרוגניים מהתאים שונים.
נמסר לאתר כי מיקי שחם – המומחה לתאי גזע, שימור דם טבורי ובנקי דם טבורי, ימשיך לעדכן את גולשי האתר בנושא תאי הגזע והדם הטבורי – בכלל, ורפואת חידוש איברים /רפואה התחדשותית /רפואה מחדשת /רפואה רגנרטיבית /Regenerative Medicine /Gene Therapy, העושה שימוש בתאי גזע שמקורם בדם טבורי- בפרט.
קבוצות של תאי גזע נשארים יחד ויוצרים אגרגטים רב תאיים שיוצרים spheroids ככל שהם גדלים. החוקרים ניצלו את זה על ידי microparticles המכיל BMP4 - גורם גדילה או מעכב איתות BMP4 - לתוך שכבות של תאי גזע באמצעות צנטריפוגה. כאשר אגרגטי התא נוצרו, microparticles נלכדים בפנים.
החוקרים השתמשו בהדמיה לצפות בתהליך הבידול ומצאו כי גורמי גדילה ב microparticles ניידו את התאים לכיוון רקמות המזודרם והאאקטודרם. אבל בגלל שמולקולות BMP4 היו במגע ישיר עם התאים, היה צורך במשמעותית פחות גורם גדילה כדי לדרבן את הבידול - פי 12 פחות ממה שהיה נדרש על ידי טכניקות המבוססות על פתרון קונבנציונלי.
"אחד היתרונות הגדולים, במובן המעשי, הוא שאנחנו משתמשים בפחות גורם גדילה", אמר מקדוויט, שהוא גם מנהל המרכז להנדסת תאי גזע באוניברסיטת ג'ורג'יה. "העלות הכרוכה בייצור מוצרים בתאי גזע קשורה לעלות של המולקולות שיש להוסיף על מנת להפוך את תאי הגזע להתמיין".
מעבר לאיתות ממוקד יותר, microparticles גם סיפק שליטה מקומית שאינה זמינה באמצעות כל טכניקה אחרת. זה אפשר לחוקרים ליצור הבדלים מרחביים במצרפים - צעד ראשון לכיוון אפשרי להרכיב מבנים מורכבים יותר עם סוגי רקמות שונים, כגון תאי כלי דם וסטרומה.
"כדי לבנות את הרקמות, אנחנו צריכים להיות מסוגלים לקחת תאי גזע ולהשתמש בם כדי להפוך סוגי תאים רבים ושונים שמקובצים יחד בדפוסים מרחביים מסוימים", הסבירה אנדרס."דפוסים מרחביים זה מה שנותן לרקמות את היכולת לבצע פעולות מסדר גבוה יותר."
לאחר יצירת אגרגטים באמצעות תאי גזע עם microparticles המכיל גורמי גדילה שונים, החוקרים צפו ארגון חצי כדור של תאים במשך כמה ימים, עם התאים השונים שנותרו במרחב נפרד.
"אנחנו יכולים לראות של- microparticles השפעות על אוכלוסייה אחת שהיו שונות מהאוכלוסייה שאין לה חלקיקים", אמר מקדוויט."זה עשוי לאפשר לנו לחקות כיצד מתרחשת התפתחות. אנחנו יכולים לשאול שאלות על איך רקמות נוהגות באופן טבעי. עם שילוב חומר זה, יש לנו את היכולת לשלוט טוב יותר בסביבה שבה התאים האלה מתפתחים".
Microparticles יכולים גם לספק שליטה טובה יותר על קינטיקה של התמיינות תאים. לרבות סכומים שונים של מולקולות – אחד גורם גדילה ואחר אנטגוניסט שלה - שיכול להשתנות במהלך התמיינות תאי גזע.
בעוד המחקר היה בתאי עכבר, במניפולציה זו החוקרים התקדמו בביצוע מחקרים דומים עם תאי גזע אנושיים והשיגו סוגים דומים של תוצאות. ההתפתחויות מסייעות לא רק לקרב טכנולוגיות תאי גזע לשימוש, אלא גם לספק כלי חדש למחקר.
"הממצאים שלנו יספקו כלי משמעותי חדש להנדסת רקמות, bioprocessing של תאי גזע וגם ללמוד תהליכי התפתחות מוקדמים כגון ציר היווצרות בעוברים", אמרה בראט- ליאל. "במהלך הפיתוח, רקמות מסוימות נוצרות על ידי מולקולות איתות. כעת אנו יכולים לחקות טובים יותר אותות אלה באמצעות המערכת שלנו."
עד כה, עם כל יתרונות תאי הגזע מדם טבורי בהשוואה למקורות האחרים, לא הכל טוב, ה ב ע י ה של התחום מציל החיים היא ביעילות האיסוף הנמוכה של דם טבורי, המביא למספר מוגבל של תאי גזע שנאספים ועל כן מתאימים להשתלה בעיקר לילדים ולא למבוגרים שהם מרבית החולים והממשיכים להיסמך על תרומות תאי גזע פחותים ביכולותיהם של תורמים בוגרים. המצב מצוי בשינוי בימים אלה, מיקי שחם פיתח את טכנולוגיית ומכשיר הסיטוג'ן- הטכנולוגיה הראשונה בעולם באמצעותה ניתן לאסוף מספר תאי גזע מדם טבורי הגבוה משמעותית (ב- 81%) שיכול לשרת גם:
· השתלות במבוגרים ולא רק בילדים כפי המצב עד היום.
· סדרות השתלות של רפואה רגנרטיבית / רפואת חידוש איברים, הדורשות במצטבר מספר תאים גבוה.
· טיפול במגוון מחלות שונות במהלך החיים.
לפי מיקי שחם, בארץ, הטכנולוגיה זמינה ללקוחות בנק דם טבורי "דם טבורי", בלבד ובקרוב מתחיל שיווקה גם בעולם.