חדשות

פריצת הדרך העולמית במחקר נערכה בהובלת קבוצת המחקר של פרופ' טל דביר ממרכז סגול לביוטכנולוגיה רגנרטיבית, בית ספר למחקר ביו-רפואי ולחקר הסרטן ע"ש שמוניס והמחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת תל אביב. צוות המעבדה של פרופ' דביר כולל את הדוקטורנטית ליאור ורטהיים ואת החוקרים ד"ר ראובן אדרי וד"ר יונה גולדשמיט. למחקר סייעו, בין השאר, פרופ' עירית גת-ויקס, גם מבית ספר למחקר ביו-רפואי ולחקר הסרטן ע"ש שמוניס, ופרופ' יניב אסף מבית הספר סגול למדעי המוח, וד"ר אנג'לה רובן מבית הספר למקצועות הבריאות ע"ש שטייר, כולם מאוניברסיטת תל אביב. תוצאות המחקר מתפרסמות היום בכתב העת היוקרתי Advanced Science.

צוות המחקר מימין לשמאל: ליאור ורטהיים, פרופ' טל דביר וד"ר יונה גולדשמיט (צילום: מרכז סגול לביוטכנולוגיה רגנרטיבית)

"הטכנולוגיה מתבססת על לקיחת ביופסיה קטנה של רקמת שומן ביטני מהמטופל", מסביר פרופ' דביר. "כמו כל רקמה בגוף שלנו, הרקמה הזאת מורכבת מהתאים ומהחומר החוץ-תאי, כמו קולגן וסוכרים. הפרדנו את התאים מהחומר החוץ-תאי, ובהנדסה גנטית החזרנו את התאים למצב הדומה לתאי גזע עובריים – כלומר, תאים שיכולים לאחר הכוונה מדויקת להפוך לכל סוגי התאים בגוף. במקביל, ייצרנו מהחומר החוץ-תאי ג'ל מותאם אישית לחולה, על מנת שלא לעורר תגובה חיסונית ודחייה של השתל לאחר ההשתלה. את תאי הגזע הכנסנו לתוך הג'ל, ובתהליך המחקה את ההתפתחות העוברית של חוט שדרה הפכנו את התאים לשתלים תלת-ממדיים של רשתות עיצביות המכילות תאי עצב מוטוריים".

 צלחות פטרי עם תרביות רקמה (צילום: מרכז סגול לביוטכנולוגיה רגנרטיבית)

רשת נוירונים (צילום: מרכז סגול לביוטכנולוגיה רגנרטיבית)

תהליך שיקומי מהיר בחיות המודל

את שתלי חוטי השדרה האנושיים השתילו פרופ' דביר וצוותו בחיות מודל שסבלו משיתוק. החיות נחלקו לשתי קבוצות: חיות מודל שסובלות משיתוק זמן יחסית קצר (המודל האקוטי) וחיות מודל שסובלות משיתוק ממושך, זמן המקביל לשנה שלמה בחיי אדם (המודל הכרוני). לאחר ההשתלה, 100% מהעכברים שסבלו משיתוק אקוטי ו-80% מהעכברים שסבלו משיתוק כרוני שבו ללכת.

"החיות עברו תהליך שיקומי מהיר, שבסופו הן הלכו יפה מאוד", מספר פרופ' דביר, "זאת הפעם הראשונה בעולם שבה רקמות מהונדסות מתאים וחומרים אנושיים המושתלות בחיות מודל משתקמות משיתוק כרוני, שהוא למעשה המודל הרלוונטי ביותר לטיפול בבני אדם משותקים. בעצם השתלנו חוטי שדרה אנושיים לחלוטין בעכברים, כאשר השאיפה שלנו היא כמובן להשתיל שתלים אנושיים בבני אדם. צריך להבין שיש בעולם מיליוני אנשים משותקים כתוצאה מפגיעות בחוט השדרה – ואין להם שום טיפול קיים. אותם אנשים אשר נפצעו בגיל צעיר מאוד, יאלצו עד יומם האחרון לשבת בכיסא גלגלים, עם כל העלויות הבריאותיות, החברתיות והכלכליות של שיתוק. המטרה שלנו היא לייצר שתלי חוט שדרה מותאמים אישית לכל משותק ומשותקת, להשתיל אותם, ולגרום לשיקום הרקמה הפגועה ללא חשש מדחייה".

על בסיס הטכנולוגיה המהפכנית להנדסת איברים שפותחה במעבדה, הוקמה ב-2019 חברת מטריסלף (matricelf.com), שכבר מייצרת את שתלי חוטי השדרה האנושיים ועתידה להשתילם במשותקים.

פרופ' דביר, ראש מרכז סגול לביוטכנולוגיה רגנרטיבית, מסכם: "אנחנו שואפים להגיע לניסויים קליניים בבני אדם בתוך מספר שנים, במטרה להעמיד את אותם אנשים על הרגליים. התוכנית הפרה-קלינית של החברה כבר נידונה עם ה-FDA. מאחר שמדובר בטכנולוגיה מתקדמת ברפואה רגנרטיבית, ומאחר שלמטופלים המשותקים אין כיום חלופה טיפולית, ישנו סיכוי סביר כי הטכנולוגיה תאושר יחסית במהירות".

את המחקר הובילה הדוקטורנטית יפית קידר יחד עם פרופ' רן ברקאי וד"ר גיל קידר מהחוג לארכיאולוגיה ולתרבויות המזרח הקדום ע"ש יעקב מ. אלקוב בפקולטה למדעי הרוח ע"ש לסטר וסאלי אנטין. המאמר פורסם בכתב העת Scientific Reports.

יפית קידר מסבירה כי בין חוקרי הפרהיסטוריה בעולם מתנהל כבר שנים רבות דיון בנושא השימוש באש על ידי בני אדם קדומים: באיזה שלב באבולוציה למד האדם לשלוט באש, ולהדליק אותה כשחפץ בכך? מתי הוא החל להשתמש באש באופן יזום ויומיומי? על פי מה נקבעה חלוקת המרחב באתרי מערה? לדבריה, מוסכם כי יכולות אלה היו נחלתם של בני אדם מודרניים, אך אין הסכמה אם בני אדם קדומים יותר היו בעלי כישורים דומים.

"אחד הנושאים שעומדים במוקד הדיון הוא מיקומן של מדורות במערות שבהן שהו בני אדם קדומים לאורך זמן. במערות רבות נמצאו מדורות רב-שכבתיות, כלומר מדורות שהובערו באותה נקודה במערה לאורך תקופות ארוכות. במחקרים קודמים, בעזרת מודל ממוחשב של סירקולציה של אוויר במערות ותוכנה המדמה פיזור עשן בתוך מרחב סגור, מצאנו שבכל הנוגע לשאיפה מינימלית של עשן בעונת החורף - המיקום האופטימלי של המוקד הוא בקצה האחורי של המערה. המיקום הפחות מוצלח הוא בפתח המערה", מסבירה יפית.

שמרו על מרחק סביר מהאש

במחקר הנוכחי החוקרים ביקשו לבחון את הממצאים הללו מול המציאות בשטח, כלומר מול מדורה ממערת לזארט שבדרום מערב צרפת שבה חיו בני אדם קדומים לפני 170-150 אלף שנה. "על פי המודל שפיתחנו על סמך מחקרים קודמים, המדורה אמורה הייתה להיות בקצה האחורי של המערה. אך המדורה בשכבה שבדקנו הייתה ממוקמת דווקא במרכז המערה. לכן ניסינו להבין מדוע מיקמו בני האדם הקדומים את המדורה בנקודה זו ולבדוק אם התפזרות עשן המדורה באוויר היוותה שיקול משמעותי בחלוקה המרחבית של האתר לאזורי פעילות שונים", מסבירה יפית.

כדי לבחון את הסוגיה ביצעו החוקרים מגוון סימולציות ממוחשבות של פיזור עשן עבור 16 מדורות אפשריות במערה, ששטחה הכולל 290 מ"ר. עבור כל מדורה נבדקה צפיפות העשן ברחבי המערה באמצעות אלפי חיישנים וירטואליים שפוזרו בחלל מהרצפה ועד לגובה של 1.5 מטר, במרחק של חצי מטר זה מזה. כדי להבין את המשמעות הבריאותית של שאיפת העשן, הושוו המדידות למדדים המומלצים של חשיפה לעשן שפרסם ארגון הבריאות העולמי. כך מופו במערה 4 אזורים עבור כל מוקד: אזור אדום, שבו לא מומלץ לשהות כלל בשל צפיפות גבוהה של עשן; אזור צהוב, שבו ניתן לשהות לטווח זמן קצר; אזור ירוק, שבו ניתן לשהות מספר שעות ואף ימים ללא הגבלה; ואזור כחול שהוא נקי מעשן.

"גילינו שממוצע צפיפות העשן, על פי מדד של חלקיקים במרחב, הוא אכן מינימלי כשהמדורה ממוקמת ליד הקיר האחורי, כפי שקבע המודל שלנו. אך מצאנו גם שבמצב זה האזור בעל צפיפות העשן הנמוכה, שמתאים לשהייה ולפעילות ממושכת, מרוחק יחסית מהמדורה עצמה. לכן, בני האדם הקדומים היו זקוקים לאיזון: מדורה שבקרבתה הם יכולים לעבוד, לבשל, לאכול, לישון, להיפגש, להתחמם, וכד', ועם זאת לשאוף כמות מינימלית של עשן. התברר שכאשר מביאים בחשבון את כל צרכי האדם  – הפעילות היומיומית מול נזקי שאיפת עשן – המדורה מוקמה בנקודה האופטימלית במערה", אומרים ד"ר קידר ויפית קידר.

^{מערת לזרט, צרפת, במהלך החפירות. צילום: De Lumley, M. A.. néandertalisation (pp. 664-p). CNRS éditions. (2018Les restes humains fossiles de la grotte du Lazaret. Nice, Alpes-Maritimes, France. Des Homo erectus européens évolués en voie de}

ליהנות מכל היתרונות בטווח של 25 מ"ר

על פי ממצאי המחקר, גודלו של המרחב אופטימלי שבו כדאי למקם את המדורה כדי ליהנות מצד אחד מיתרונותיה אך מצד שני לא לשאוף עשן עומד על 25 מ"ר. במחקר גילו החוקרים שבני האדם הקדומים אכן מיקמו את המוקד באזור זה, הן בשכבה העיקרית שנבחנה והן בשכבות ארכיאולוגיות אחרות.  

"המחקר שלנו מראה שבני אדם קדומים השכילו, גם ללא סימולציות וחיישנים, למקם את המדורות שלהם ולנהל את מרחב המערה באופן מושלם כבר בתקופה קדומה מאוד, לפני כ-170 אלף שנה, זמן רב לפני הופעתו של האדם המודרני באירופה", אומר פרופ' ברקאי ומסכם "יכולת זו משקפת תבונה, ניסיון, וכושר תכנון, וכן מודעות לנזק הבריאותי הכרוך בשאיפת עשן. בנוסף, מודל ההדמיה שפיתחנו עשוי לסייע לחוקרי פרהיסטוריה, בבואם לחפור אתר חדש, לחפש את המדורות  ואזורי הפעילות במיקומים האופטימליים."

במחקרי המשך ייעזרו החוקרים במודל שפיתחו כדי לבחון את השפעתם של חומרי בעירה שונים על פיזור העשן, שימוש במערה בעונות שונות של השנה במקביל למדורה פעילה, שימוש במספר מדורות בו-זמנית, ועוד.