מחוץ לרחם:
מחקר ישראלי בין פריצות הדרך של השנה

הרעיון של רחם מלאכותי, מקום שבו יגדלו עוברים ללא צורך בגוף אנושי, מלווה את המדע הבדיוני כבר עשרות שנים, מ"מפעלי" הילדים בעולם חדש מופלא של אלדוס הקסלי, עד ללידתו של מיילס וורקוסיגן וילדי את'וס בספריה של לואיס מק'מאסטר בוז'ולד. גידול ילדים מחוץ לרחם מוביל לשפע של אפשרויות, ביניהן השפעה על דרך ההתפתחות של העובר וכך על תכונותיו של הבוגר; טיפול במחלות ותסמונות שונות בשלב העוברי; ואפילו ילודה בעולם שבו אין נשים.

רחם מלאכותי אמיתי עדיין רחוק, אך השנה נעשה צעד חשוב לקראת הפיכתו למציאות, צעד שגם פותח אפשרויות משלו למחקר ולרפואה. פרופ' יעקוב חנא מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, ועמיתיו, גידלו עוברי עכבר מחוץ לרחם מגיל חמישה ימים ועל גיל 11.5 יום, מתוך כעשרים הימים שאורך הריון של עכברה. המחקר, שפורסם במאי השנה, נכלל ברשימת עשרת המועמדים הסופיים לתואר פריצת הדרך של השנה שמפרסם כתב העת המדעי החשוב Science.

בשלב מסוים, התנועה דרושה להתפתחותם של העוברים. מתקן שמסובב את המיכלים עם העוברים באינקובטור | באדיבות פרופ' חנא

לגשר בין הקצוות

מדענים יודעים כבר זמן רב לגדל עוברים בשלב הראשוני ביותר, מיד לאחר ההפריה – כך נעשית הפריה חוץ גופית, כשהעובר מושתל לאחר מכן ברחם. גם בקצה השני של ההריון, כלומר בטיפול בעובר מחוץ לרחם לקראת מועד הלידה, יש התקדמות רבה. פגים שנולדים לפני הזמן מטופלים באינקובטורים כדבר שבשגרה, וחוקרים מנסים כל העת להקדים את הגיל שבו העוברים מסוגלים לשרוד מחוץ לרחם. ב-2017 התפרסם מחקר שבו הצליחו לגדל עוברים של כבשים בחלק האחרון של ההריון בתוך מעין רחם מלאכותי, בעזרת שליה מלאכותית שמתחברת לחבל הטבור של העובר. "נשאר 'רק' לגשר על הפער בין שני קצות ההתפתחות, ועכשיו צימצמנו אותו כשהראנו שאפשר לגדל עובר עד סוף השליש הראשון להתפתחות ויותר", אמר חנא בראיון לעיתון "הארץ".

חנא ועמיתיו עובדים כבר שנים על מציאת התנאים המדויקים שבהם עוברי העכברים יכולים להתפתח. הם צריכים לדאוג לא רק לטמפרטורה המתאימה ולחומרי המזון שדרושים להתפתחות, אלא גם למצוא דרך לאפשר לעובר להחליף גזים עם הסביבה, ואפילו לקבוע עד כמה להזיז את העוברים הזעירים בתוך ה"רחם המלאכותי" שלהם.

בשיטה שפיתחו החוקרים, העוברים צפים בתוך מיכלי זכוכית קטנים, מלאים נוזל המכיל חומרי מזון, ומערכת אוורור מזרימה חמצן אל תוך הנוזל. כל שלב התפתחותי דורש תנאים מעט שונים: החוקרים גילו למשל שביומיים הראשונים העוברים מתפתחים היטב כשהמיכלים אינם זזים כמעט, אך בימים שלאחר מכן התנועה דרושה להתפתחותם, והחוקרים מעבירים אותם להתקן שמסובב את המיכלים.

כשהחוקרים השוו את העוברים שגדלו במעבדה לעוברים באותו גיל שגדלו ברחם, הם גילו שלא היה ביניהם כל הבדל. "אם נותנים לעובר את התנאים הנכונים, הקוד הגנטי שלו יתפקד כמו שורת אבני דומינו שהוכנה מראש, האבנים נופלות אחת אחרי השנייה" אמר חנא בהודעה לעיתונות. "המטרה שלנו הייתה לשחזר את התנאים האלו, ועכשיו אנחנו יכולים לצפות, בזמן אמת, באבני הדומינו פוגעות זו בזו, אחת אחרי השנייה".

הפיתוח מאפשר לחוקרים לבחון את התפתחות העוברים, מחוץ לגוף. עוברים בני חמישה ימים | באדיבות פרופ' חנא

לצפות באיברים המתפתחים

השלב ההתפתחותי שאותו הצליחו חנא ועמיתיו לשחזר מחוץ לרחם הוא השלב שבו מתחילים להתפתח האיברים של העובר. העוברים שגודלו במעבדה הם אמנם רק בגודל של גרעין תפוח, אבל יש להם לב פועם, התחלה של מערכת עצבית, ניצני גפיים ועוד. היות שהם גדלים מחוץ לגוף, אפשר לא רק לצפות בהתפתחות של האיברים אלא גם להתערב בה: להפעיל או לכבות גנים מסוימים, ולבחון כיצד הם משפיעים על התהליך.

החלום של רחם מלאכותי אמיתי, מהפריה ועד לידה, עדיין רחוק – אך התפתחות עוברית מחוץ לגוף, ולו רק לשלב מסוים, תאפשר למדענים ללמוד מקרוב את התהליך המורכב כל כך של יצירת בעל חיים שלם מתא בודד.

סרטון שמראה את העוברים בתוך "הרחם המלאכותי":

המחקר של יעקוב חנא נבחר כאמור לרשימה המכובדת של המועמדים לפריצת הדרך של השנה במדע. הרשימה כוללת בין השאר שיטה למציאת DNA עתיק באדמה, הצצה אל המבנה הפנימי של מאדים, פיתוח תרופות נגד מחלת הקורונה ועוד. המחקר שנבחר לפריצת הדרך של 2021 עוסק בפענוח מבני חלבונים בעזרת כלים משוכללים של בינה מלאכותית.

בשבוע שעבר נבחר מחקר ישראלי אחר לפריצת הדרך של השנה בפיזיקה, מטעם כתב העת Physics World. ד"ר שלומי קוטלר מהאוניברסיטה העברית בירושלים הצליח להדגים במחקר שזירה קוונטית של מערכות גדולות יחסית, מה שעשוי להיות עוד צעד חשוב בדרך לפיתוח מחשבים קוונטיים ותקשורת קוונטית.