מחלות קשות רבות מטופלות כיום באמצעות השתלת איברים. השתלה כזאת היא הליך מורכב ומסוכן, שכולל איתור  תורם מתאים ונקיטת שלל צעדים על מנת למזער עד כמה שאפשר את האפשרות שגופו של המושתל ידחה את השתל. בשל מיעוט התורמים והמורכבות של התאמת רקמות מושקעים כיום מאמצים גדולים בתחום הנדסת הרקמות: גידול של רקמות ואיברים במעבדה שיתאימו לכל דורש. צעד חשוב במסע זה הושג לאחרונה, כשחוקרים מטקסס הצליחו לגדל ריאות חזיר במעבדה ולהשתילן בחזירים חיים.

כמובן, גם גידול של רקמה מהונדסת אינו תהליך קל או פשוט.  רקמות הן מבנים תלת-ממדיים העשויים מתאים מסוגים שונים שעובדים יחדיו בצורה מסודרת, וליצור מבנים כאלו במעבדה זה תהליך מורכב מאוד.  כדי לעשות זאת, החוקרים לקחו ריאה של חזיר והעבירו אותה הליך מורכב של סילוק כל התאים המקוריים מהרקמה (de-cellularization). מה שנותר הוא רק שלד או פיגום בצורת הריאה, שעשוי מחלבוני עיגון (בעיקר קולגן).

בשלב הבא הם הכניסו את הפיגום החלבוני לתא גידול בטמפרטורה קבועה ועם אספקה של חומרי הזנה וחמצן. אז אכלסו-מחדש את הפיגום בתאים מכל הסוגים הדרושים שהופקו מהחזיר שעתיד לקבל את הריאה – תאי ריאה, תאים של כלי דם ותאים של מערכת החיסון. כשהתאים נקלטו הם החלו להתרבות וליצור רקמת ריאה חדשה בהתאם למבנה הפיגום החלבוני. אחד החידושים במחקר הנוכחי הוא שהפיגום הוטען מבעוד מועד בכמה סוגים של גורמי גדילה, שמאותתים לתאים החדשים להתחלק ולהתמיין בצורה נכונה.

על מנת שהריאה תתפקד היא צריכה ליצור בין השאר נאדיות תקינות, אותן שלפוחיות בהן מתבצע חילוף הגזים, שמכילות תאי ריאה במבנה אופייני וכלי דם רבים. לאחר חודש בתא הגידול נראה שאכן החלו להיווצר המבנים הדרושים לריאה מתפקדת, והחוקרים השתילו ארבע ריאות בארבעה חזירים. הריאות המשיכו להתפתח בתוך גופם גם אחרי ההשתלה במהלך שני חודשי הניסוי. בניתוחים שנעשו לחזירים לאחר המתתם, בשלבים שונים לאחר ההשתלה, השוו את הריאה המושתלת לריאה התקינה. נמצא כי מרבית הפרמטרים בריאה המושתלת היו תקינים או קרובים לכך, ובכלל זה מבנה הריאה, היווצרות כלי דם, תגובה חיסונית ועוד.

בהשתלות רגילות נהוג לרוב לדכא את מערכת החיסון של המטופלים לפני הניתוח, כדי לצמצם את הסיכון לדחיית השתל. בניסוי הנוכחי החזירים לא עברו כל דיכוי חיסוני ובכל זאת לא נראו כל סימנים לדחייה חיסונית של האיבר. הדבר מדגים את היתרון של גידול ריאה במעבדה: מכיוון שהיא עשויה מתאים שמקורם בחזיר המקבל, גופם של החזירים לא מזהה את הרקמה החדשה כגוף זר ולא תוקף אותה. במחקרים קודמים שבוצעו בחולדות בשיטות דומות, הריאות תפקדו בחיה לאחר ההשתלה אך רק לימים בודדים. המחקר הנוכחי ארך חודשיים, ואף על פי שלאורך הזמן הזה כבר החלה הידרדרות מסוימת במצב הרקמה, מדובר בזמן ארוך ביחס למחקרים הקודמים.

מספר ניתוחי ההשתלה בישראל עולה מדי שנה, וכך גם הביקוש לתרומת איברים. ייתכן שבעתיד השיטה הזאת, וטכנולוגיות נוספות כמו הדפסת רקמות, יובילו בהדרגה להשתלת רקמות מהונדסות בחולים שיחסכו את הצורך בתרומת איברים, על שלל הסיבוכים הכרוכים בכך.

צפו בסרטון של אוניברסיטת טקסס על המחקר (באנגלית):