חוקרים הצליחו לייצר לראשונה לב פעיל מתאי גזע של אדם, ללא צורך בתבנית חיצונית. גודלו: בערך כמו גרגיר סומסום, אך כבר מתפקד כמעט כמו לב אמיתי
בפעם הראשונה הצליחו חוקרים לייצר מתאי גזע של אדם גופיף חי המדמה את הלב וגדל כמעט ספונטנית. בשנים האחרונות הצליחו כמה מעבדות לייצר דמויי-לב דומים בשיטות שלא התבססו רק על מידע האצור בקוד הגנטי שבתאים, אלא נעזרו בתבניות מלאכותיות שיתמכו בתאים ויעזרו להם להתארגן בצורה התלת-ממדית הנכונה. ההתקדמות המשמעותית הפעם היא שהחוקרים הצליחו לגרום לאיבר להתפתח רק מהיכולות הטבעיות של התאים ליצירת מבנים.
עד כה היו שלוש גישות עיקריות ליצירת תוואי המתאים לגידול תאים בצורה תלת-ממדית ממדית: מטריצה, פיגום, או שילוב של שניהם. המטריצה עשויה בחלקה מחלבוני עיגון, שמשמשים את הגוף במצב הטבעי כדי לעגן תאים במקום מסוים ולהצמיד אותם לתאים שכנים. במטריצה התאים מזהים את חלבוני העיגון ומשתמשים בהם באופן שמזכיר את תהליך הגדילה הטבעי שלהם בתוך הגוף.
הפיגום הוא מבנה תלת-ממדי שהתאים יכולים להיצמד אליו, ומאפשר מעבר נוח של נוזלים, כדי שהתאים יוכלו לקבל את חומרים ההזנה הנחוצים להם. הפיגום עשוי מחומרים כמו ספוג או חומר ביולוגי אחר, כולל חלבוני הפיגום. אפשר לעצב אותו מבעוד מועד בצורה הרצויה לנו – למשל במבנה לב של אדם.
במחקר הנוכחי, שהתפרסם בכתב העת Cell, הצליחו חוקרים בהובלת מדענים מהמכון האוסטרי לביוטכנולוגיה מולקולרית לגרום לתאים להסתדר באופן עצמאי, ללא צורך בתבנית. החוקרים השתמשו בתכונות הטבעיות של התאים וגרמו להם לבנות לב שלם באמצעות חשיפתם לחומרים מסוימים. אומנם מדובר רק במיני-איבר, בגודל של גרגיר סומסום, אך עדיין מדובר באירוע משמעותי. בתוך צבר התאים הזעיר הזה נוצר חלל שהמבנה שלו מזכיר את ארבעת חדרי הלב, והוא אפילו פועם – כלומר מזרים דרכו נוזלים כפי שהלב מזרים את הדם.
מתכווץ, מתרחב ומזרים נוזלים, למרות גודלו הזעיר. אורגנואיד הלב בפעולה | צילום: The Mendjan Lab
מיני-איברים
הלב הזעיר הזה הוא סוג של אוֹרְגָנוֹאִיד – מעין מִינִי-איבר שמייצרים במעבדה מתאי גזע. התאים הבוגרים בגוף האדם מתחלקים לסוגים רבים, שלכל אחד מהם התמחות שונה ותפקוד אחר – תא עור פועל אחרת מתא עצב ותא בלבלב אינו ממלא את אותם תפקידים שנדרשים מתא בשריר הלב. אך יש בגוף גם תאי גזע, שעדיין לא התקבעו על התמחות אחת סופית ויכולים להתפתח לסוגים שונים של תאים.
בייצור אורגנואיד מוסיפים לתרבית של תאי גזע מולקולות שנקראות "גורמי שעתוק". החומרים האלה מתניעים תהליכים בתאים שגורמים להם להתבגר לסוגי התאים השונים בתהליך שנקרא "התמיינות". חקר האורגנואידים מאפשר לנו לחדד את הבנתנו בתהליכים שמביאים בסופו של דבר להתפתחות איברים שלמים המורכבים מכמה סוגי תאים הפועלים יחד. לצד זה משתמשים בהם גם להדמיית מחלות ולצרכים נוספים. עד כה הצליחו ליצור אורגנואיד של רשתית העין, של המוח ושל המעי. המחקר החדש הוסיף להם לראשונה גם לב.
מדובר רק באיבר זערורי, אבל הוא בנוי ומתפקד פחות או יותר כמו לב בגודל מלא. ארבעה מיני-לבבות שיוצרו במחקר | צילום: The Mendjan Lab
החוקרים זיהו שישה חומרים שממלאים תפקיד בתהליך ההתמיינות של תאי גזע לתאי שריר הלב. הם הצליחו להבין מי מהם שותף ליצירת חללים בתוך מבנה ביולוגי תלת-ממדי. ההתקדמות בתחום עשויה לקדם את המחקר בתחום מחלות לב, כמו מחלות מולדות הקשורות לפגמים בהתפתחות הלב, ואולי אף תאפשר בעתיד לחדש רקמות פגועות באיבר, למשל אחרי התקף לב. כיום, אנשים שסבלו מהתקף לב נמצאים בסיכון גבוה למחלות נוספות, מכיוון שהלב הפגוע מפתח רקמת צלקת שפוגמת בתפקודו. אורגנואידים של לב יוכלו לסייע למדע למצוא את הדרך לתקן לבבות שנפגעו.
