שיטה חדשה שמאפשרת להפשיר בהצלחה רקמות קפואות גדולות יחסית, עשויה להיות צעד ראשון בדרך להשתלת איברים ששומרו בהקפאה

נכון ל-4 בספטמבר 2017, לא פחות מ-116,655 אנשים ממתינים בארצות הברית להשתלת איברים מצילת חיים, וכל עשר דקות מצטרף אדם נוסף לרשימת ההמתנה. למרבה הצער, מתחילת השנה בוצעו רק 20,184 השתלות, כלומר רק כשישית מהביקוש. למרות התורמים הרבים, והעובדה שתורם אחד יכול להציל עד שמונה אנשים, בכל יום מתים בארצות הברית 22 אנשים בממוצע בהמתנה לתרומת איברים.

בישראל ממתינים להשתלות יותר מאלף חולים, וגם כאן מספר הממתינים עולה בהתמדה. אחת הסיבות לרשימת ההמתנה הארוכה היא שחייבת להימצא התאמה בקריטריונים רבים בין התורם למקבל.

מעבר לכך, גם אם נמצאה התאמה, התורם והמקבל צריכים להיות קרובים זה לזה גיאוגרפית כדי לאפשר השתלה מוצלחת. כיום, גם אם לתורם באוסטרליה יש ריאה או כליה שמתאימה לאדם שממתין בישראל, התרומה לא תצא אל הפועל מכיוון שאיננו יודעים לשמר איברים ורקמות במצב תקין לאורך זמן. אם נמצא דרך בטוחה להקפיא איברים ולהפשיר אותם נוכל להתאים הרבה יותר טוב בין תורם למקבל ולהגדיל משמעותית את סיכוי ההצלחה של הניתוח המורכב.

לאחרונה דיווחה קבוצת חוקרים מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית של אוניברסיטת מינסוטה, בכתב העת Science Translational Medicine, על שיטה להקפאה והפשרה של תאים ורקמות בלי לגרום להם נזק. השיטה מבוססת על הקפאה בתוך נוזל שמכיל חלקיקים מגנטיים זעירים, שמונעים את הרס הרקמה במהלך ההקפאה. נוכחות החלקיקים המגנטיים מאפשרת גם להפשיר את הרקמה בצורה אחידה ומהירה בעזרת קרינה אלקטרומגנטית מתאימה.

אתגר ההפשרה

האתגר הראשון בתהליך הוא להקפיא את הרקמות בלי לגרום להן נזק. במהלך הקפאה רגילה בסביבה מימית נוצרים גבישי קרח בעלי מבנה מסודר, שהנפח שלהם גדול מזה של מים נוזליים. הגידול בנפח מפעיל לחץ על הרקמות ועלול לפגוע בהן. כדי למנוע את זה נהוג להשתמש בשיטת הקפאה מהירה, בדרך כלל בחנקן נוזלי, שמורידה במהירות את הנוזל לטמפרטורה הנמוכה מ- 160 מעלות צלזיוס. השיטה הזאת, המכונה "ויטריפיקציה" (vitrification, מילולית "הפיכה לזכוכית"), נמצאת כיום בשימוש נרחב במחקר הביולוגי והרפואי גם עבור רקמות בנפחים גדולים.

הבעיה היא שגם כשההקפאה מהירה, ההפשרה איטית. במצב הזה, ככל שנפח הרקמה גדל, עולה גם הסיכוי להיווצרות גבישי קרח בהפשרה. עד כה הצליחו להפשיר בהצלחה רק רקמות בגודל של עד מיליליטר בודד – קטן משמעותית לעומת כבד או כליה.

החידוש המרכזי של המחקר הנוכחי הוא שהחוקרים הצליחו להפשיר רקמות בנפח גדול. לשם כך הוסיפו לתמיסה שבה נשמרה הרקמה חלקיקי ברזל זערוריים. כדי להפשיר את התמיסה הקרינו עליה קרינה אלקטרומגנטית במכשיר תהודה מגנטית, MRI. הקרינה חיממה את חלקיקי הברזל. החלקיקים, שפוזרו בתמיסה בצורה אחידה, העבירו את החום לסביבתם בקצב של 100 מעלות לדקה – הרבה יותר מהר משיטות החימום הישנות. כך הצליחו החוקרים לחמם בצורה מהירה ואחידה נפחים של עד 80 מ"ל. כמו כן, החימום לא שינה באופן משמעותי את אורך כלי הדם וגמישותם לעומת רקמה דומה שלא עברה הקפאה והפשרה.

כדי שהשיטה החדשה תהיה רלוונטית להשתלות איברים, החוקרים שטפו החוצה את חלקיקי הברזל. אולם עדיין חשוב היה לוודא שריכוז החלקיקים לאחר השטיפה נמוך מספיק כך שהם לא יסכנו את המושתל. לשם כך השתמשו בשיטה חדישה להדמיה באמצעות תהודה מגנטית, בשם סוויפט (Sweep Imaging With Fourier Transform), כדי לעקוב אחר ריכוז חלקיקי הברזל אחרי ההפשרה.

שומין יאנג (Yang) מהמכונים הלאומיים לבריאות בארצות הברית (NIH), מסביר כי "אחרי ששוטפים את חלקיקי הברזל הזערוריים, צריך לבדוק אם יש שיירים של חלקיקי ברזל בתמיסה. אם הריכוז נמצא מתחת לרף מסוים, אפשר להשתמש ברקמה בבטחה".

צעד חשוב בדרך ארוכה

האם עכשיו נוכל להקפיא ריאות או לב ולהשתיל אותם למטופל בקצה השני של העולם? עדיין לא. הבעיה העיקרית היא הנפח. גודלו של כבד אדם שלם יכול להגיע לליטר שלם, ואילו במחקר הנוכחי הצליחו להפשיר בהצלחה רק 80 מ"ל, בשל מגבלות מכשירי ה-MRI הקיימים. נכון להיום פשוט אין מגנט שיכול להשרות גלים אלקטרומגנטיים בצורה אחידה על נפח גדול כל כך. נחוצים עוד שיפורים רבים במכשור או בתמיסה כדי לאפשר הקפאה והפשרה מוצלחות של איברים גדולים.

בנוסף, החוקרים אמנם המחישו את השיטה על תאי עור אנושיים, שסתום לב ועורקי חזיר, אך לא ניסו להשתיל את האיברים מחדש  או אפילו לגדל את התאים מחדש. כדי שהשיטה תהיה יישומית צריך עדיין לנסות להשתיל באמצעותה איברים, וגם לבדוק אותה על איברים מבעלי חיים נוספים ועל איברי אדם אחרים. ובכל זאת, המחקר מקדם את התחום צעד משמעותי הלאה. 

0 תגובות