"ניצני כבד" - גושים קטנים של רקמת כבד אנושית תלת ממדית תפקודית - גודלו מתערובת של תאי גזע. צילום: טקנורי טקיבה
אם אתה סובל מאי ספיקת כבד ואתה זקוק להשתלה, הסיכויים עגומים. אי ספיקת כבד חריפה יכולה לגרום למוות תוך מספר חודשים או שבועות מרגע הופעת התסמינים לראשונה, והסיכויים לקבל השתלת כבד הם קלושים - כמעט 17, 000 איש בארה"ב מחכים לכבד ברגע זה וזמן ההמתנה הממוצע יכול להתקרב אורך שנה.
זו הסיבה שמדענים מנסים למצוא דרך חלופית לייצור כבד חלופי, לרוב על ידי מניפולציה של תאי גזע המושרים לפיתוח רקמת כבד. לאחרונה, צוות מדענים מיפן עשה צעד ענק קדימה לעבר מטרה זו, תוך שימוש בתאי גזע בכדי לגדל גושי כבד קטנים וגסיים, אשר תפקדו ביעילות כאשר הם מושתלים בעכברים, מייצרים חלבונים ומסננים כימיקלים ככבד רגיל.
הקבוצה הציגה דיווחים ראשוניים על הצלחתם בשנה שעברה בישיבה השנתית של האגודה הבינלאומית לחקר תאי גזע, אך לא חשפה את הפרטים המלאים עד היום, במחקר שפורסם ב- Nature . אף על פי שזה לא בטוח שהשיטה שלהם תביא אי פעם לכבד חלופי - וגם אם זה יקרה, ייקח שנים עד שהיא תתגלה כבטוחה ויעילה עבור בני אדם - ההישג מייצג את האיבר האנושי התפקודי הראשון אי פעם, גם אם קטן- בקנה מידה, שגדל אך ורק מתאי גזע.
החוקרים, בראשות Takanori Takebe, מאוניברסיטת יוקוהמה סיטי, עבדו עם תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים, הדומים לתאי גזע עובריים בכך שהם מסוגלים להתפתח לכל סוג אפשרי של רקמה אנושית, אך מיוצרים על ידי מניפולציה של תאים סומטיים בוגרים תקינים. . בשל החששות האתיים הקשורים לקטיף תאי גזע מעוברים אנושיים - יחד עם העובדה שבארה"ב קיימות הגבלות חוקיות רבות כנגד כך - כיום מרבית המדענים בתחום משתמשים בסוגי תאי גזע אלו במקום זאת.
המדענים התחילו להשתמש באותות כימיים מסוימים כדי לגרום לתאי גזע אלה, הגדלים בכלי פטרי, להתפתח לתאי כבד כללים המכונים הפטוציטים, כפי שעשה במחקרם הקודם. עם זאת, הטריק האמיתי שלהם היה זה שבא אחר כך. כדי לחקות את התפתחות רקמת הכבד בעוברים אנושיים תקינים, הם התערבבו בשני סוגים אחרים של תאים: תאי אנדותל (המיישרים את פנים כלי הדם) ותאי גזע מזנכימליים (שיכולים להתפתח לשומן, סחוס או עצם).
כל התאים הללו הונחו בסידור דו ממדי בכלי הפטרי, אך במהלך היומיים הבאים התארגנו באופן עצמאי ל"ניצני כבד תלת מימדיים ", שאורכם בערך חמישה מילימטרים ודומים לשלב המוקדם של התפתחות הכבד. בעוברים אנושיים בריאים, בערך חמישה שבועות לאחר ההפריה. תחת מיקרוסקופ הוכח כי הניצנים הם בעלי אותו תערובת ארגונית של הפטוציטים וכלי הדם שנמצאים בדרך כלל ברקמת הכבד.
על פי הדיווחים, הצוות ניסה מאות שילובים שונים של סוגי תאים שנוספו בשלבים שונים ובכמויות שונות לפני שהגיע לקוקטייל המדויק שהוביל לצמיחת ניצני כבד, תהליך שארך יותר משנה. הם פרסמו סרטון לשגות זמן המראה את תערובת התא המצליחה הסופגת באופן ספונטני חומרים מזינים וצומחת לניצני כבד (גרסה מוכתמת במיוחד מוצגת משמאל):
הם העמידו את בלוטות הכבד במבחן על ידי השתלתם בעכברים, בין אם בתוך חללי הבטן שלהם או בגולגולותיהם. מגוון בדיקות הראו כי הכבדים הגזים הללו הצליחו לבצע את כל אותם פונקציות כמו כבד אנושי בוגר - לייצר אותם חלבונים, לסנן את כל אותם החומרים ובאופן חיוני, לחלוף חומרים כימיים מסוימים שרקמת הכבד האנושית יכולה להתמודד איתם בדרך כלל אך עכבר. רקמת כבד לא יכולה.
עדיין יש צורך במחקר אדיר לפני שניתן יהיה להשתמש בתהליך מסוג זה כדי לייצר רקמת כבד תחליפית לבני אדם - טקיבה מנחש שעברו בערך עשר שנים עד שהניסויים הקליניים הראשונים בבני אדם יוכלו להתחיל. עבור החוקרים, הצעדים הבאים הם יצירת ניצני כבד שדומים לרקמת כבד רגילה אפילו יותר מקרוב (להשלים עם דרכי מרה ומבנים אחרים) והפקת מספר רב יותר של ניצנים, מכיוון שהם מעריכים כי איפשהו בסדר גודל של עשרות אלפים יהיה צורך. לגדל כבד אחד, האיבר הפנימי הגדול ביותר בגוף האדם.
אולם אולי ההיבט המרגש ביותר במחקר זה הוא האוניברסאליות הפוטנציאלית שלו: החוקרים משערים כי ניתן להשתמש בשיטה מסוג זה כדי לגדל כל מיני רקמות איברים, כולל זו של הלבלב והכליות. בטווח הקצר הטכניקה עשויה להיות בעלת יישומים חדשניים - לדוגמה, ניתן להשתמש באברי הכבד לבחינת רעילותן של תרופות בהתפתחות, מכיוון שהמבנים הפנימיים של האיבר המלאים אינם נחוצים כדי לקבוע אילו כימיקלים לא ניתן לשבור למטה בגוף.
