ברחם מלאכותי
גדל עובר מלאכותי

בני האדם, והיונקים כולם, זקוקים לשלושה דברים כדי להתרבות: תא ביצית מהאם, תא זרע מהאב ורחם לגדול בו. זהו אינו ידע מדעי חדש במיוחד: תחום חקר ההתפתחות העוברית (אמבריולוגיה) היה קיים כבר במצרים העתיקה, וכנראה אפילו מוקדם יותר. לאורך ההיסטוריה תיארו אנשי מדע ורפואה רבים, ובהם היפוקרטס ולאונרדו דה-וינצ'י, את השליה ואת שלבי ההתפתחות של העובר במהלך ההיריון.

בסוף המאה ה-19 ובתחילת המאה ה-20 החלו מדענים להשתמש בביצים מופרות של עופות ודו-חיים לחקר התפתחות העוברים. בהמשך המאה ה-20 התפתח גם השימוש בהפריה מלאכותית של ביציות של יונקים במבחנה והשתלת העוברים ברחם, לצרכי מחקר ולאחר מכן גם ברפואה. שתי שיטות המחקר הללו נמצאות בשימוש גם כיום. אולם בשנת 1996 התרחשה פריצת דרך משמעותית, כשמדענים הצליחו לעקוף את הצורך בתאי זרע וליצור את הכבשה דולי: שיבוט זהה למקור של יצור חי, שהתפתח מתא ביצית שבתוכו הושתל הגרעין של תא אחר בגוף. ב-25 השנים שחלפו מאז שובטו עוד בעלי חיים רבים, אך תמיד נדרשו לשם כך ביצית ורחם ביולוגי.

לא ידע מדעי חדש. עותק של ציור של ליאונרדו דה וינצ'י, המראה עובר ברחם | Shutterstock, Flik47

בשנה שעברה הראו חוקרים במעבדתו של פרופ' יעקוב חנא, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, שאפשר לגדל עוברי עכברים גם ברחם מלאכותי. אומנם הניסוי הופסק אחרי 11 ימים וחצי, בעוד היריון מלא של עכברים ברחם נמשך עשרים ימים, אך גם כך הייתה זו קפיצת דרך עצומה קדימה. עד כה היכולת לגדל עוברים מחוץ לרחם הוגבלה לימים ספורים בלבד, כפי שנעשה למשל בהפריה חוץ-גופית.

בשיטה שפותחה במעבדתו של חנא, העוברים צפים בתוך מכלי זכוכית קטנים, מלאים בנוזל עשיר בחומרי מזון שלתוכו מוזרם חמצן. כל שלב בהתפתחות העובר דורש שינויים והתאמות בהרכב חומרי המזון. כמו כן, בשלבים המתקדמים של הגדילה יש לסובב את המכלים כדי לספק לעוברים את התנועה הנחוצה להזרמת חומרי המזון והחמצן.

כך מטפלים בעוברים מחוץ לגוף:

במחקר חדש ממעבדתו של חנא, שפורסם בכתב העת Cell, הצליחו החוקרים להתקדם צעד נוסף, ולגדל ברחם המלאכותי עוברי עכברים שנוצרו מתאי גזע עובריים. הם הגיעו עד לשלב התפתחותי של שמונה ימים, שבו כבר רואים התפתחות התחלתית של המוח, ולב העובר כבר פועם. זוהי התקדמות מרשימה ביכולת המדעית לגדל עוברים בתנאים מלאכותיים לגמרי, ללא צורך ברחם, זרע וכעת אפילו בלי ביצית.

לב העובר כבר פועם, מחוץ לרחם. עוברי עכבר בני חמישה ימים | באדיבות פרופ' חנא

קצת על תאי גזע

לרוב התאים בגוף החי יש תפקידים מוגדרים – למשל, תאי עצב פועלים בצורה שונה מאוד מתאי עור, שריר או כבד. יוצאי הדופן הם תאי הגזע – תאים שלא השלימו את תהליך ההתמחות שלהם בתפקוד ספציפי אחד, שנקרא "התמיינות", ושיכולים עדיין להפוך לכמה סוגים של תאים בוגרים. בכל רקמה בגוף יש כמות מסוימת של תאי גזע שמשמשת מאגר של תאים לצורך תחלופה ותחזוקה שוטפת של האיבר.

תאי הגזע המוכרים ביותר הם אלה שנמצאים במח העצם. מהם נוצרים כל תאי מערכת הדם והלימפה – תאי דם אדומים, טסיות דם ותאי מערכת החיסון. עם זאת, תאי מח העצם לא יכולים להפוך לתאים אחרים, כגון תאי שריר או עצב. בשרירים יש תאי גזע שמסוגלים להפוך לכמה סוגים של תאי שריר, ובמוח יש תאי גזע עצביים שיכולים להפוך לתאי עצב ולעוד סוגים של תאי מוח. אותו דבר קורה גם ברקמות אחרות.

תאי גזע עובריים הם תאי גזע שמקורם בעובר. ככל שהם נלקחים בשלב מוקדם יותר בהתפתחות העובר, גם פוטנציאל ההתמיינות שלהם גדול יותר. אם לוקחים מהעובר תאי גזע בשלב מוקדם מספיק, מקבלים תאי גזע "נאיביים", שיכולים להתפתח לכל סוגי התאים הקיימים בגוף. אצל עכברים אפשר להפיק תאים כאלה בשלושת הימים הראשונים אחרי ההפריה. אצל עוברים אנושיים ההתמיינות מתחילה ביום השישי אחרי ההפריה.

סוג חשוב נוסף של תאי גזע נקרא תאי גזע מושרים. אלו הם תאי גוף שכבר קיבלו את תפקידם הסופי, למשל תאי עור, וחזרו בעקבות התערבות גנטית להיות תאי גזע חסרי התמחות. השיטה הזאת זיכתה את המדען שפיתח אותה, שיניה יאמאנקה (Yamanaka) היפני, בפרס נובל לרפואה בשנת 2012. השנה אף הצליחו חנא, החוקרת יפעת מרבל ועמיתיהם ממכון ויצמן למדע להחזיר את התאים שלב אחד נוסף אחורה ולקבל תאי גזע שיכולים ליצור אפילו את השליה של העובר. מעבר למחקר בסיסי על תכונותיהם, בשנים האחרונות הולך ומתרבה השימוש בתאי גזע לטיפולים רפואיים, ליצירת בשר מתורבת ועוד.

תאי גוף שכבר קיבלו את תפקידם הסופי, וחזרו בעקבות התערבות גנטית להיות תאי גזע חסרי התמחות. תאי גזע מושרים בתרבית | Shutterstock, Jan Bruder

מתאי גזע לעוברים

השימוש בתאי גזע מאפשר לדלג על איסוף דגימות הזרע, שאיבת הביציות וההפריה במבחנה ולהגיע היישר לשלב שבו העובר מתחיל להיווצר. בנוסף, קל יותר לעשות שינויים גנטיים בתאי גזע, למשל באמצעות מערכת העריכה הגנטית קריספר, מאשר לשנות גֵנים בתוך הגוף החי של החיות שמהן לוקחים את תאי הזרע והביצית, או אפילו בביצית מופרית. שינויים גנטיים כאלה נועדו לעזור לחוקרים ללמוד אילו גֵנים משתתפים בתהליך ההתפתחות העוברית. 

בשנים האחרונות, קבוצות שונות של חוקרים הצליחו להשפיע על תאי גזע בתרבית ליצור עוברים. לדוגמה, חוקרים מאוניברסיטת קיימברידג' בבריטניה ומהמכון הטכנולוגי של קליפורניה (קאלטק), גרמו לתרבית תאים של עכברים להתפתח לעובר שמצבו תואם לזה של עובר טבעי בן שישה ימים ברחם, כולל התחלה של רקמת שליה. שתי קבוצות מחקר אחרות גידלו מתאי גזע עוברי אדם בני חמישה ימים.

במחקר החדש של חנא הצליחו החוקרים לגדל מתאי גזע נאיביים עוברי עכברים הכוללים שליה ושק חלמון, עד לגיל של שמונה ימים וחצי – המקביל לגיל ארבעה שבועות אצל עוברים אנושיים. בשלב הזה תאי גזע כבר אמורים להתחיל להתאים את עצמם לרקמות שאליהן הם יתפתחו בסופו של דבר. החוקרים השתמשו במצע גידול שמחזיק אותם במצבם הנאיבי, ואז הכניסו לחלקם גֵנים שיעודדו אותם להתפתח לשליה, שתסייע לתאים הנאיביים שנותרו להתפתח לעובר.

התהליך עדיין מאוד לא יעיל – רק כחצי אחוז מהעוברים התפתחו באופן תקין עד לגיל היעד. אולם כמה שבועות לאחר מכן הצליחה קבוצת המחקר הבריטית-אמריקאית לשפר את יעילותו פי עשרה בערך, כך שיש מקום לאופטימיות.

כל מחקר חדש מגדיל את יעילות התהליך. עוברי עכבר, אחד מביצית מופרית ואחד מתאי גזע, מראים התפתחות דומה של הלב והמוח | Amadei and Handford

מעוברים לאיברים

בריאיון לעיתון "הארץ" ציין חנא כי אם יצליחו לשחזר את ההישג גם בעוברים אנושיים, ולגדל אותם מחוץ לגוף עד גיל 8-7 שבועות, אפשר יהיה להשתמש בניצני הרקמות שלהם כדי לגדל בנפרד איברים להשתלה. כאן נכנס לתמונה תחום הדפסת הרקמות, שנועד לאפשר שימוש בתאי גזע לבניית איברים במדפסות תלת-ממד, למשל אוזן או לב. כדי לאפשר את זה צריך לפתח את היכולת לגרום לתאי גזע להפוך לכל סוגי התאים שמהם מורכב האיבר השלם - כפי שהם עושים במהלך ההתפתחות העוברית.

גם טכנולוגיות אחרות ליצירת רקמות ואיברים להשתלה מסתמכות במידה רבה על השימוש בתאי גזע. לכן היכולת להשתמש ברקמות עובריות שגדלו באופן מלאכותי במעבדה, ללא צורך ברחם אנושי, תוכל להקפיץ את התחום קדימה.

אך השיטות החדשות צפויות להיתקל במחלוקת ציבורית שנובעת מסיבות דתיות, מוסריות ופוליטיות, ומלווה כל שימוש בעוברי אדם. הוויכוח סוער במיוחד בארצות הברית, שם גורמים רבי השפעה בימין הנוצרי נלחמים למען מה שהם מכנים "הזכות לחיים", וחלקם רואים בכל עובר אנושי התגלמות של אדם חי בעל זכויות מלאות כבר מרגע ההתעברות. בחודש יוני השנה בית המשפט העליון שם אף ביטל את ההלכה שנקבעה לפני עשרות שנים בפסק הדין "רו נגד וייד", שעיגן עד כה את הזכות להפלות בכל מדינות ארצות הברית.

מחלוקת ציבורית שנובעת מסיבות דתיות, מוסריות ופוליטיות מלווה כל שימוש בעוברי אדם. הפגנה נגד איסור על הפלות | Shutterstock, Stephanie Kenner

מאותה סיבה, נכון להיום חוקרים בארצות הברית רשאים לגדל עוברים אנושיים רק עד גיל 14 יום. כך שאין ספק ששימוש רפואי או מחקרי בעוברים בני שבעה עד שמונה שבועות יעורר דיון פוליטי-דתי-אתי נרחב וסוער. בין השאר תידרש הכרעה בשאלה אם לעובר שנוצר במעבדה מתאי גזע, ולא ברחם מאיחוד של זרע וביצית, יש זכויות זהות לאלה של עובר שנוצר וגדל באופן טבעי? האם מבחינה דתית יש לעובר כזה "נשמה"?

בשל כך, אולי יהיה פשוט יותר לפתח את היכולת לגדל עוברים של בעלי חיים אחרים, כגון קופי אדם וחזירים, כדי לייצר איברים להשתלה. בשנה שעברה הושתלה כליית חזיר בגופו של אדם; השנה נעשה מהלך דומה עם לב של חזיר, שהחזיק מעמד חודשיים. לאחרונה החלו ניסיונות לגדל עוברי חזיר כימריים – כלומר כאלה שמכילים גם תאי גזע אנושיים – כדי להפיק רקמות להשתלה לבני אדם. הרחבת הטכנולוגיה החדשה של גידול עוברים מחוץ לגוף גם לגידול עוברי קופים, חזירים, או כימרות של חיות ובני אדם, עשויה לפתוח פתח חשוב לייצור איברים להשתלה.

רחם מלאכותי

בספרו "עולם חדש מופלא" משנת 1932, תיאר הסופר אלדוס הקסלי חברה דיסטופית שבה, בין השאר, בני האדם נוצרים וגדלים ברחם מלאכותי. אופן גידול העוברים קובע מראש מה יהיו כישוריהם ולאיזה מעמד חברתי הם ישתייכו – תמונה קודרת עבור מי שדוגלים בחירות הפרט ובזכותו של אדם לעצב את גורלו.

לצד הביקורת החברתית הנוקבת, רעיון הרחם המלאכותי שהציג הקסלי ממשיך ללוות אותנו גם כעת. לפני כמה שנים הצליחו חוקרים לגדל עוברי כבשים ברחם מלאכותי בשבועות האחרונים של ההיריון. הטכנולוגיה הזאת עשויה להציל פגים שנולדו בחודש השישי להיריון או לפניו, ולאפשר להם להשלים את התפתחותם בסביבה בטוחה ומבוקרת. כעת, מחקרים כמו אלה שנעשים במעבדה של חנא עשויים לאפשר גידול עוברים מחוץ לגוף גם בשלבים המוקדמים של ההיריון. ברגע ששתי הטכנולוגיות יבשילו, יישאר רק לגשר על הפער ביניהן כדי לאפשר היריון שלם ברחם מלאכותי.

האם בעתיד נוכל לאפשר היריון שלם ברחם מלאכותי? אילוסטרציה של עובר כבשים בשלב מאוחר של התפתחות, ברחם המלאכותי | Mikkel Juul Jensen, Science Photo Library

גידול ילדים ברחם מלאכותי, מביצית מופרית או מתאי גזע, עשוי לפתור את בעייתם של זוגות ויחידים שאינם יכולים להביא ילדים לעולם בדרך הטבע, למשל נשים וגברים הסובלים מעקרות, גברים רווקים או חד-מיניים ועוד, ולחסוך את הצורך שלהם בפונדקאית אנושית. כשהטכנולוגיה תהיה זמינה יותר, יוכלו להיעזר בה גם נשים שאינן רוצות לחוות היריון ולידה, אך כן רוצות ילד משלהן. אם נביט רחוק יותר לעתיד, גידול תינוקות מתאי גזע ברחם מלאכותי עשוי להיות פתרון יעיל במושבות שעשויות לקום על הירח או על מאדים, שם תנאי החיים עלולים להיות קשים ומאתגרים.

יש גם נושאים טעונים הרבה יותר. למשל, האם כל אחד יוכל להחזיק במעבדה "גוף חלופי" של עצמו ולקצור ממנו איברים במקרה הצורך? או כמו בספרו של הקסלי, האם ממשלות יוכלו לגדל ילדים לפי דרישה, כדי לספק את הצורך בפועלי ייצור, חיילים, אלופים אולימפיים או גאוני רוח? הרי השילוב של שימוש בתאי גזע והתקדמות השיטות להנדסה גנטית יפתח בפנינו אין-ספור אפשרויות לאאוגניקה – שיפור המין האנושי באמצעים טכנולוגיים. בספרות המדע הבדיוני אפשר למצוא עוד רעיונות רבים נוספים לשימושים יצירתיים – מועילים או מסוכנים – בטכנולוגיה כזו.

היכולת לגדל עוברים בהזמנה ברחם מלאכותי עדיין זקוקה כנראה לכמה עשרות שנים כדי להבשיל ולאפשר את קיומם של תינוקות מבחנה "אמיתיים". אולם את הדיון המוסרי בנושא עלינו להתחיל כבר עתה, כדי שבבוא הזמן נוכל לעשות שימוש נבון והוגן בטכנולוגיה החדשה.