מחקר חדש של חוקרים מאוניברסיטת גאלווי ואוניברסיטת לימריק מצביע על כך שגירוי חשמלי עשוי להיות חיוני לגידים כדי לשמור על בריאותם, ומציע אפשרויות טריות בתיקון והתחדשות הגידים.
המחקר התקיים במרכז המחקר של CÚRAM למכשור רפואי, במימון באמצעות Taighde Éireann – Research Ireland, לשעבר קרן המדע אירלנד.
הגידים מתנגדים ללחץ מכני עז, תוך הקלת העברת כוח מהשרירים לעצמות. הם גם פיזואלקטריים, כלומר כאשר הם נמתחים, הם ייצרו שדה חשמלי, שנחשב כחשוב לוויסות תפקוד תאי הגיד. עם זאת, כאשר נפצעים, הגידים מציעים ריפוי מוגבל, מה שמוביל לרוב לכאבים כרוניים ולנכות, ובכך משפיע על תפוקת המטופל.
בשנת 2023, קרעים גדולים או פציעות טראומטיות בגידים, רצועות ושרירים השפיעו על כמעט חצי מיליון אנשים בעבודה במשרה מלאה בארצות הברית.
ההחלמה מפציעות גידים היא איטית ולעיתים דורשת שיקום נרחב, הגורם לכמעט חודשיים של אובדן ימי עבודה לכל פציעה. רפואה רגנרטיבית נוכחית לתיקון גידים לא הצליחה עד כה ליצור מחדש את הסביבה המקורית של תאי הגידים, מה שבסופו של דבר פוגע בפוטנציאל הטיפולי שלהם.
בראשותו של ד"ר מארק פרננדס-יג, שסיים את הדוקטורט שלו בעודו חוקר עם CÚRAM באוניברסיטת גאלווי, צוות המחקר התמקד בהבנת האופן שבו אותות חשמליים ומכניים פועלים יחד כדי לשלוט בתפקוד תאי הגיד. באופן מסורתי, תאי גידים קשים ביותר לתרבית במעבדה מכיוון שהם מאבדים במהירות ובאופן בלתי הפיך את התפקודים דמויי הגיד שלהם לאחר מבודדים מהגוף.
כדי להתמודד עם האתגרים הללו, הצוות פיתח מכשיר חדש לתרבית תאים – "ביו-ריאקטור פיזואלקטרי טימפני" שפועל בצורה דומה לעור התוף האנושי ואשר העביר תנודות מכניות וגירויים חשמליים לתאי הגיד.
הגירוי הכפול הזה גרם לתאים לשמור טוב יותר על תכונותיהם הבריאותיות והספציפיות לגיד, תוך הרחבתם במעבדה, מה שמאפשר לנצל אותם בגישות תיקון והתחדשות רקמות.
העבודה שלנו נטועה בהבנה עמוקה של האופן שבו תאים חשים ומקיימים אינטראקציה עם הסביבה שלהם. עד כה, תאי גידים גדלים במעבדה במכשיר מיוחד אשר מותח אותם כדי לחקות את ההשפעות של תנועת הגוף. עם זאת, גישה זו מתעלמת מכך שרקמות הגידים הן פיזואלקטריות – הן יוצרות אותות חשמליים כשהן נתונות ללחץ מכני. פרויקט המחקר שלנו הנדס מערכות גירוי חשמלי-מכני דינמי, המספק לתאים את האותות הספציפיים שהם צריכים כדי להנחות את התפתחותם בהצלחה, ובכך ליצור מחדש תנאים סביבתיים מרכזיים שנצפו במהלך היווצרות ותיקון רקמות רגילות."
ד"ר מארק פרננדס-יג, אוניברסיטת גאלווי
ד"ר מאנוס ביגס, פרופסור חבר באוניברסיטת גאלווי והחוקר הראשי של המחקר, תיאר כמה השלכות רחבות יותר של המחקר: "בעוד שהגישה שלנו מראה פוטנציאל גדול לצמיחת רקמות גידים בסופו של דבר במעבדה, יש לה גם השלכות משמעותיות על יצירת רקמות אחרות המגיבות לכוחות חשמליים ומכניים כפולים, כמו רקמות סחוס, עצם ואפילו רקמות לב וכלי דם. מחקר זה פותח בפנינו חדשות אפשרויות לפיתוח טיפולים המקדמים חיזוק רקמות ומציעים אסטרטגיות חלופיות או משלימות לשיטות השיקום הפיזי הנוכחיות.
"אנו מבינים שטיפולי שרירים ושלד מסורתיים מסתמכים לעתים קרובות על פיזיותרפיה המספקת אותות מכניים לתאים של רקמות מתחדשות. לעומת זאת, שילוב של גירוי חשמלי מספק דיוק רב יותר בשליטה כיצד התאים מגיבים, ומציע גישות יעילות יותר ליישומים ברפואה רגנרטיבית. , פיזואלקטריות בגיד כבר מזמן נרמזת כבעלת פונקציות פיזיולוגיות מחקר זה הוא אחד הראשונים שלו סוג שמראה שאותות פיזואלקטריים יכולים לווסת את ההתמיינות וההתפתחות של תאים."
