כאשר לרופאים נגמרות אפשרויות הטיפול, הם מסתכלים על תחום בהתהוות המכונה ביו-הנדסה כדי לקבל פתרונות לתחלואי המטופלים שלהם. מדענים מומחים מיישמים עקרונות הנדסיים על מערכות ביולוגיות, ופותחים את האפשרות ליצור רקמה אנושית חדשה, איברים, דם ואפילו קרניות כמו זו שמוצגת כאן. רשימות ההמתנה להשתלות איברים ממשיכות להיות ארוכות ולכן המירוץ להצלת חיים עם חלקי גוף מהונדסים ביולוגיים מתנהל. הנה הצצה לכמה מההישגים הבולטים ביותר בשנים האחרונות.
עוֹר
אַשׁרַאי:
תמונה: מכון פראונהופר להנדסת פנים וביוטכנולוגיה
ייצור כמויות קטנות של עור מלאכותי להשתלה על חולים ושימוש לבדיקת רעילות אפשרית כבר שנים. תאי עור אנושיים מעובדים במעבדה ולאחר מכן מוטמעים בפיגום קולגן. בשנת 2011, מכון פראונהופר להנדסת פנים וביוטכנולוגיה הציג מערכת שיכולה לייצר במהירות דגמי עור מלאכותיים דו-שכבתיים. למפעל הרקמות שלהם יש יכולת לייצר 5,000 יריעות עור בחודש.
אֹזֶן
אַשׁרַאי:
תמונה: פרנק וויצ'ובסקי/אוניברסיטת פרינסטון
שחזור מבנים ביולוגיים תלת מימדיים, במיוחד האוזן האנושית המורכבת, מהווה אתגרים משמעותיים עבור מהנדסי ביו. צוות באוניברסיטת פרינסטון, בראשותו של פרופסור חבר להנדסת מכונות וחלל מייקל מקאלפין, השתמש בטכנולוגיית הדפסה תלת מימדית כדי ליצור אוזן פונקציונלית מתאי עגל וחומרים אלקטרוניים. האוזן שעלתה לראשונה במאי 2013 היא תחליף לא פשוט - היא יכולה לקלוט תדרי רדיו הרבה מעבר לטווח שאוזניים אנושיות מזהות בדרך כלל.
שַׁלפּוּחִית הַשֶׁתֶן
המנתח אנתוני אטאלה מנהל את מכון ווייק פורסט לרפואה רגנרטיבית וידוע בגידול תאים אנושיים, רקמות ואיברים חדשים - במיוחד כאלה שמקדמים את האורולוגיה. השלפוחיות הביו-הנדסיות של אטאלה והצוות שלו הצליחו בניסויים קליניים. השלפוחיות נבנו מתאי חולים שגודלו במשך חודשיים על פיגום מתכלה ולאחר מכן הושתלו. החולים כללו ילדים עם עמוד השדרה ביפידה שהסתכנו באי ספיקת כליות. עברו כמה שנים מאז והתוצאות חיוביות. "נראה שהמבנים האלה מצליחים כשהמטופלים מתבגרים וגדלים", אמרה אטאלה ל- NIH Record.
כלי דם
אַשׁרַאי:
תמונה: בית החולים הכללי של מסצ'וסטס/PNAS
היכולת ליצור כלי דם במעבדה מתאי המטופל יכול להיות טיפולים טובים יותר למחלות לב וכלי דם, מחלות כליות וסוכרת. בשנת 2011, ראש הנדסת רקמות ציטוגרפט בקליפורניה דיווח על התקדמות במחקר שבו שלושה חולי מחלת כליות בשלב סופי הושתלו עם כלי דם שהונדסו ביולוגית במעבדה. לאחר שמונה חודשים, השתלים המשיכו לעבוד היטב, והקלו על הגישה לדיאליזה. ואז, החודש, צוות בבית החולים הכללי של מסצ'וסטס מצא דרך להחזיר תאי כלי דם בוגרים למצב מוקדם, דמוי גזע. הם יצרו כלי דם עמידים בעכברים חיים.
לֵב
אַשׁרַאי:
תמונה: בית החולים הכללי של מסצ'וסטס/מעבדת OTT
מכשירי לב מלאכותי הושתלו בניתוח מאז שנות ה-80, אך אף מכשיר לא הצליח להחליף את הלב האנושי בצורה יעילה כמו לב ביולוגי בריא. אחרי הכל, לב אנושי שואב 35 מיליון פעמים בשנה אחת. לאחרונה התקדמו מדענים בהוספת חומר ביולוגי נוסף למכשירי לב מלאכותיים. בחודש מאי התכוננה חברת Carmat הצרפתית לבדוק מכשיר מלאכותי המכיל רקמת לב פרה. בבית החולים הכללי של מסצ'וסטס, המנתח Harald C. Ott והצוות שלו עובדים על פיגום לב ביו-מלאכותי בעוד חוקרי MIT הדפיסו לאחרונה רקמת לב מתפקדת מתאי מכרסמים.
כָּבֵד
אַשׁרַאי:
תמונה: המרכז הרפואי הבפטיסטי של אוניברסיטת ווייק פורסט
ביו-מהנדסים עובדים על זה, אבל הכבד הוא אחד האיברים הגדולים והמאתגרים ביותר ליצירה מחדש. בשנת 2010 ביו-מהנדסים במרכז הרפואי הבפטיסטים של אוניברסיטת ווייק פורסט גידלו כבדים מיניאטוריים במעבדה תוך שימוש בכבדים של בעלי חיים דה-תאיים עבור המבנה ותאי האדם. החודש פרסם צוות מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת יוקוהמה סיטי תוצאות של מחקר שבו תכנתו מחדש תאי עור מבוגרים, הוסיפו סוגי תאים אחרים וגרמו להם לצמוח ל"ניצני כבד" בשלבים מוקדמים. נכון לעכשיו המדענים יכולים לייצר כ-100 מהם, אבל מחבר המחקר, Takanori Takebe, אמר ל"וול סטריט ג'ורנל" שאפילו כבד חלקי ידרוש עשרות אלפים.
קְנֵה הַנְשִׁימָה
אַשׁרַאי:
תמונה: Harvard Apparatus Regenerative Technology
באפריל, לאחר שצוות בינלאומי של מנתחים בילה תשע שעות בניתוח שלה בבית החולים לילדים של אילינוי בפיוריה, האנה וורן בת ה-32 חודשים הפכה למטופלת הצעירה ביותר שקיבלה איבר מהנדס ביו. מדענים הכינו לה קנה נשימה באמצעות תאי מח העצם שלה. נולדה ללא קנה הנשימה, היא נזקקה לעזרה בנשימה, אכילה, שתייה ודיבור. הרווארד ביוסיינס יצרה את הפיגום והביוריאקטור המותאמים אישית להליך הניסיוני. למרבה הצער, חנה נפטרה ב-7 ביולי עקב סיבוכים מניתוח שבוצע לאחרונה בוושט. למרות הסיכונים הגבוהים, ביו-מהנדסים אומרים שהם ימשיכו להתקדם.
דיסקים אחוריים
אַשׁרַאי:
תמונה: רובי בולס
כאשר פריצת דיסק או ניוון גורמת לכאבי גב כרוניים, הטיפול מוגבל. במקרה הגרוע, חולים עוברים ניתוח לאיחוי חוליות ואז יש להם גמישות מוגבלת. במהלך השנים האחרונות הופיעו דיסקים מלאכותיים כאלטרנטיבה, אך הם עלולים להישחק תוך כדי עבודה. בשנת 2011, צוות מחקר מאוניברסיטת קורנל ביצע שתלים באמצעות ג'ל וקולגן שנזרעו בתאי חולדה שהונחו לאחר מכן בהצלחה בעמוד השדרה של חולדה. בקיץ הזה, מהנדסי הביו של דיוק לקחו את הדברים רחוק יותר, והגיעו עם תערובת ג'ל שלדעתם יכולה לעזור לחדש רקמות כשהן מוזרקות לחלל בין הדיסקים.
קְרָבַיִם
אַשׁרַאי:
תמונה: EPFL
לאט לאט, מגדלים במעבדה מעיים ביו-מהנדסים כדי לאבחן הפרעות עיכול ולעזור לחולים שנולדו ללא חתיכת מעי. בשנת 2011, עוזר פרופסור להנדסה ביולוגית וסביבתית קורנל, ג'ון מארס, החל לשתף פעולה עם מנתח הילדים בפיטסבורג דיוויד האקאם על מעי דק מלאכותי באמצעות קולגן ותאי גזע. ואז בשנה שעברה בשווייץ, פרופסור EPFL מרטין ג'יס הוביל פרויקט במעבדה למיקרו-מערכות ליצירת דופן מעי מיניאטורי מתאי אפיתל מתורבתים ואלקטרוניקה בשם NutriChip כדי לזהות מזונות שגורמים לדלקת. מדענים ממכון וויס בהרווארד יצרו גם "בטן-על-שבב" כדי לחקות את הדבר האמיתי באמצעות תאי מעיים במכשיר זעיר של פולימר סיליקון.
כִּליָה
אַשׁרַאי:
תמונה: אוניברסיטת קליפורניה, סן פרנסיסקו
אחד מכל 10 מבוגרים אמריקאים יסבול ברמה מסוימת של מחלת כליות כרונית, על פי המרכז לבקרת מחלות ומניעתן. נכון לעכשיו, כ-600,000 חולים בארה"ב סובלים מאי ספיקת כליות כרונית. רובם מסתמכים על דיאליזה בעוד שחלק מהם באמת עובר השתלות. מדענים מאוניברסיטת קליפורניה, סן פרנסיסקו נמצאים במשימה ליצור מכשיר כליה מלאכותי מתוחכם העשוי מתאי כליה אנושיים, ננו-פילטרים מסיליקון ומופעל על ידי לחץ דם. הפרויקט, בהובלת נפרולוג UCSF ויליאם פיסל ופרופסור להנדסה לביו, שובו רוי, שואף להתחיל בבדיקת התקן הכליות ב-2017.
ניוזלטרים אלה עשויים להכיל פרסומות, עסקאות או קישורי שותפים. בלחיצה על הירשם, אתה מאשר שאתה בן 16+ ומסכים לנותנאי שימושומדיניות פרטיות.
