האם יש תחליף לניסויים בבעלי חיים?

ניסויים בבעלי חיים הם הצד הפחות פוטוגני של המדע. אנחנו שמחים לשמוע על תרופה חדשה למחלה קשה או על חיסון פורץ דרך, אבל פחות נעים לחשוב על העכבר החמוד שקיפח את חייו לטובת פיתוחם. ואכן ניסויים כאלה נתקלים לא פעם בהתנגדות מצד ארגוני זכויות בעלי החיים. הבעיה היא שעל אף שאפשר לגלות ולחקור במעבדה מנגנונים תאיים גם ללא בעלי-חיים, קשה לדעת איך יפעלו אותם מנגנונים במציאות המורכבת הרבה יותר הקיימת בתוך הגוף החי. ניסויים בבעלי חיים הם במקרים רבים הדרך היחידה לחזות בתהליכים המתרחשים בגוף.

לפי דו"ח של האיחוד האירופי, מיליוני חיות מעבדה משמשות למחקר בכל שנה, ובכלל זה דגים, ארנבים ובעיקר עכברים וחולדות. החדשות הטובות הן שהמספר הזה נמצא בירידה. זה מתאפשר בזכות שיטות חדשות שמאפשרות לדמות במעבדה תנאים קרובים יותר לאלה ששוררים בגוף האדם.

האם יש תחליף לשימוש בהן? כלובי חולדות במעבדה | צילום: Science Photo Library

תרביות ותאי גזע

בדרך כלל חוקרים תאים אנושיים במעבדה בעזרת תרביות תאים. התאים, שנלקחים מרקמות או מגידולים סרטניים, נחים על מצע מזין שמאפשר להם להתחלק ולהתפתח בזמן שהחוקרים צופים בהם בפעולה במיקרוסקופ. החוקרים יכולים למשל לגדל תאים סרטניים ולבדוק אם חומר מסוים הורג אותם או מונע מהם להתחלק. כך בדיוק בחנו במחקר שהתפרסם אשתקד את השפעתם של קוקטיילים מסוימים של תרופות על תאים סרטניים.

הבעיה היא שבניגוד לתאים סרטניים, רוב התאים בגופנו לא מתחלקים בתדירות גבוהה, ולכן אי אפשר לגדל אותם בתרבית תאים במעבדה. כדי לחקור מחלות שמתבטאות בתאים כאלה היה צריך עד כה להשתמש בחיות מעבדה שהונדסו גנטית כך שיחלו במחלה.

פיתוח חדש מאפשר עכשיו להתגבר על הבעיה: החוקרים לוקחים תאים מאדם חולה והופכים אותם לתאי גזע – תאים שמתחלקים ויכולים להפוך לכל סוג תא אחר בגוף האדם. את תאי הגזע אפשר לגדל במעבדה ולחקור אותם. בעזרת השיטה הזו לא רק נחסכים חייהן של חיות מעבדה רבות, אלא גם תהליך המחקר הופך מהיר וזול יותר. עוד יתרון של השיטה הוא שהיא מאפשרת לחקור איך המחלה מתבטאת לא רק ברקמה שממנה נלקח התא, אלא גם ברקמות אחרות.

חוקרים הצליחו למשל להפיק תאי גזע של חולים במחלת הפרוגריה – תסמונת גנטית קשה ונדירה שמתבטאת בהזדקנות מואצת. החולים בה מזדקנים כשהם עוד ילדים ומתים בגיל צעיר. בעזרת תאי גזע שהתפתחו לסוגי תאים שונים יכלו המדענים לחקור את השפעת המחלה על תאי מוח, תאים של מערכת הדם, תאי שריר ועוד.

בשנים האחרונות חלה עלייה בשימוש בדגיגים למחקר, משום שקל לגדל אותם בכמויות גדולות | צילום: Science Photo Library

לדמות את הגוף החי

למרות התרומה הרבה של תאי גזע, הם עדיין לא מספקים מענה על בעיה נוספת: בניגוד לתרביות תאים, שגדלות בתנאים מבוקרים על מצע מזין, בגוף התאים לא נמצאים על משטח אלא בתוך מארג תלת-ממדי מורכב שמכיל גם סוגי תאים אחרים ששולחים להם אותות כימיים, מפעילים עליהם לחצים ומספקים להם חומרי גלם. כדי להתקרב עוד יותר ל"דבר האמיתי", חוקרים מנסים לבנות מודלים של איברים שלמים. אחת הדרכים לבנות מודלים כאלה היא לאפשר לתאים לגדול במרחב תלת-ממדי העשוי מג'ל המחקה את המבנה שיוצרים סביבם תאים בגוף. עם זאת, מבנים תלת-ממדיים כאלה עדיין לא מחקים היבטים רבים של רקמה חיה, כמו למשל הבדלים בחומרים שנחשפים אליהם חלקי הרקמה השונים, וכוחות ולחצים הפועלים על הרקמה בגוף.

כדי לנסות ולחקות בצורה טובה יותר את הרקמה החיה, חוקרים החלו לאמץ בשנים האחרונות גישה אחרת: בניית מודלים זעירים של רקמות המוקפים בצינוריות דקות, המכונים "איברים-על-שבב". שיטה זו מאפשרת שליטה מדויקת ומבוקרת בתנאים שנחשפים אליהם התאים. בין האיברים שנבנו עבורם מודלים כאלה נמצאים הריאות, הלב, הכליות וכלי דם. מודל "איבר על שבב" שימש לדוגמה לחקר מחלת הפרוגריה, שמתבטאת בעיקר בתאים בכלי הדם, שעוברים מתיחות ולחיצות. נכון להיום לא ברור מה התפקיד של המתחים האלה במחלת ההזדקנות, ותרבית תאים פשוטה לא תעזור לפענח את זה. רמז לתשובה הצליחו לקבל לאחרונה חוקרים שבנו מודל מיניאטורי של כלי דם שעובר מתיחה, בעזרת צינורית שזורם בה נוזל ומתחתיה צינורית המוחזקת ברִיק. החוקרים גילו שתאי דם חולים בפרוגריה מגיבים למתיחה אחרת מתאים נורמליים.

אפשרות נוספת שכלל אינה דורשת כניסה למעבדה היא שימוש בהדמיה ממוחשבת של איבר או בעל חיים. הדמיה כזו שימשה למשל בחקר התפתחותו של גידול סרטני. היא אפשרה לחוקרים לגלות את ריכוז החמצן בסביבת הגידול שרק מעליו יוכל הגידול להתפתח ומתחתיו ייכחד. עם זאת, הדמיות ממוחשבות הן מטבען מוגבלות, מכיוון שתוכנת מחשב יכולה לדמות רק מה שמזינים אליה. כלומר, על אף שהדמיות יכולות לחזות את תוצאותיהם של תהליכים שאנחנו יודעים כיצד הם עובדים, הן אינן יכולות לספר לנו דבר על תהליכים שאנחנו לא יודעים כיצד הם עובדים.

נכון להיום ניסויים בבעלי חיים הם עדיין השלב האחרון וההכרחי בפיתוח תרופות, לפני ניסויים בבני אדם, והם גם כלי חסר תחליף לחקר מחלות שעדיין לא הצליחו להפיק עבורן תאי גזע או לבנות מודלים של הרקמה שבה הן מתחוללות. יחד עם זאת הם לא נטולי חסרונות: הם מעלים קשיים מוסריים, יקרים וגוזלים זמן. בנוסף למרות הדמיון הגנטי הרב בין אדם ועכבר, הם כמובן אינם זהים לחלוטין, והמעבר מהאחד לשני אינו מובן מאליו. הפיתוחים החדשים הם חדשות טובות לא רק מבחינת הסבל שיחסך מבעלי החיים, אלא גם מבחינת איכות המחקר והתקווה שיעניק לבני האדם.