מפרצת אבי העורקים הן בליטות באבי העורקים, כלי הדם הגדול ביותר המוביל דם עשיר בחמצן מהלב לשאר הגוף. עישון, לחץ דם גבוה, סוכרת או פציעה יכולים כולם להגביר את הסיכון למפרצת, אשר נוטה להופיע לעתים קרובות יותר אצל גברים קווקזים מעשנים מעל גיל 65.
הרקמות הרכות המרכיבות את כלי הדם פועלות בעצם כמו גומיות, והסיבים האלסטיים בתוך הרקמות הללו הם שמאפשרים להם להימתח ולהיצמד לאחור. סיבים אלו מיוצרים בעיקר לפני ומיד לאחר הלידה. לאחר מכן, הם אינם מתחדשים או עוברים תיקון טבעי לאחר פציעה. אז כשהם נפצעים או חולים, הרקמה נחלשת וגורמת למפרצת, שעלולה לגדול עם הזמן. לאחר כשבע עד 10 שנים, זה בדרך כלל מגיע לשלב הקרע".
פרופסור אנאנד רממורתי, יו"ר המחלקה לביו-הנדסה במכללת PC Rossin להנדסה ומדע יישומי של אוניברסיטת ליהי.
בתקופה זו אין טיפול. המטופלים נבדקים באופן קבוע באמצעות הדמיה כדי לעקוב אחר קצב צמיחת המפרצת. ברגע שהוא נחשב לגדול מספיק על מנת להיקרע (אירוע שהוא קטלני ב-90 אחוז מהמקרים), ניתוח הוא האפשרות היחידה. אבל זה מסוכן לחולים מבוגרים.
Ramamurthi וצוותו עובדים על דרכים זעיר פולשניות לחידוש ותיקון סיבים אלסטיים אלה באמצעות ננוקפסולות פולימריות או ביולוגיות, הנקראות ננו-חלקיקים, שנועדו לשחרר תרופות רגנרטיביות חדשות. הטכניקות החדשניות שלהם יכולות לאפשר טיפול זמן קצר לאחר זיהוי מפרצת ועלול להאט, להפוך או אפילו לעצור את צמיחתה. ממצאים מהמאמר האחרון שלהם, שפורסם ב- כתב עת לחקר חומרים ביו-רפואייםמתבססים על עבודתם הקודמת ומייצגים צעד לעבר עתיד שבו ניתוח אינו עוד האפשרות הטיפולית הטובה והיחידה.
"במחקרים קודמים, זיהינו תרופות וחומרים משתיקים של גנים שיכולים למעשה לשדל תאי כלי דם חולים בוגרים לייצר סיבים אלסטיים חדשים ולבלום את האנזימים שמפרקים סיבים קיימים", הוא אומר. "עבדנו גם על איך להעביר את התרופות האלה ביעילות רק באתר של תיקון רקמות."
הצוות פיתח גם עיצוב ננו-חלקיקים הנקרא מיקוד פעיל המשלב שברי חלבון קטנים, או פפטידים, על פני השטח של הננו-חלקיק. "הפפטידים הללו מזהים רכיבים שייחודיים לרקמת המפרצת. לכן כאשר הננו-חלקיקים מוזרקים לזרם הדם, הם נדבקים רק לדופן המפרצת, שם הם מתכלים לאט ומשחררים את התרופה.
עבור מאמר זה, הוא אומר, החוקרים "חקרו כיצד הננו-חלקיקים למעשה חודרים את דופן כלי הדם כדי להעביר את התרופה לרקמה הפגועה".
כל כלי הדם מצופים במחסום מגן העשוי מתאי אנדותל, שעלול להפוך ל"דלוף" כאשר דלקת מנזק לרקמות או מחלה מפרקת את האנדותל ויוצרת מרווחים בין התאים. פערים אלו מאפשרים לתאי דם לבנים להיכנס פנימה ולהתחיל את תהליך תיקון הרקמה, והם גם משמשים כנקודת כניסה לננו-חלקיקים המאיצים את הריפוי.
"רצינו לדעת כיצד הצורה ויחס הממדים של הננו-חלקיקים הללו משפיעים על יכולתם לחצות את מחסום תאי האנדותל הזה", אומר Ramamurthi.
זו הייתה שאלה קריטית לתשובה מכיוון שלא כל הננו-חלקיקים נוצרים זהים, ואם הם לא יכולים לחדור את המחסום, הם לא יכולים לתקן את הרקמה.
Ramamurthi וצוותו פיתחו מודל חדש של תרבית תאים שבו הם מדמים מחלה ולאחר מכן בחנו מנגנוני תחבורה: באופן ספציפי, כיצד ננו-חלקיקים מסוגים שונים תקשרו עם תאי אנדותל ונעו דרכם. האם הם נכנסו דרך מרווחים בין תאי האנדותל (תהליך הנקרא אקסטרוואזציה) או דרך התאים עצמם (מה שמכונה טרנסלוקציה)?
"בוא נגיד שננו-חלקיק עובר דרך תא אנדותל. חלק ממנו עלול להישאר בתוך התא הזה ולא לצאת מהצד השני, מה שאומר שאתה מאבד את החלקיק הזה, והוא כבר לא שימושי לתהליך הריפוי. המטרה היא הובלה עם מינימום הַחזָקָה."
הצוות מצא שחלקיקים בצורת מוט, בניגוד לחלקיקים כדוריים, בעלי יחס רוחב-גובה גבוה (כלומר, ארוכים ורזים לעומת קצרים ועצים) נקלטו באופן סלקטיבי על ידי תאי אנדותל חולים. "והם הראו ספיגה מועטה מאוד לתאי אנדותל בריאים בהשוואה לכדורים, וזה טוב כי אנחנו לא רוצים שהם יתקשרו עם דפנות כלי דם בריאים", הוא אומר.
הם גם מצאו שחלקיקים הגיעו לרקמה בעיקר על ידי אקסטרה-וואסציה (או דרך פערי התאים). "ככל שהם היו ארוכים יותר ורזים יותר, כך ירד הסיכוי שהם יישארו בתוך שכבת תאי האנדותל, מה שאומר שהם עוברים לרקמה הפגועה לטיפול יעיל יותר."
כעת הצוות ישלב את הממצאים הללו עם עבודתם על מיקוד פעיל – שילוב רכיבים על פני השטח של ננו-חלקיקים המזהים חלבונים המובעים על ידי תאים חולים – במודלים של בעלי חיים.
המטרה הסופית היא לפתח טיפול רגנרטיבי לא ניתוחי המסוגל להאט את צמיחת המפרצת. לדוגמה, הגדלת שלב הגדילה לקרע הנוכחי משבע שנים ל-15 שנים. תוצאה שאפתנית אפילו יותר, אומר Ramamurthi, תהיה להחזיר את הצמיחה הזו.
"רגרסיה של צמיחת מפרצת תהיה התוצאה המועדפת לטווח ארוך", הוא אומר. "זה עוד רחוק, אבל אנחנו נרגשים כי הממצאים האלה יעזרו לנו איך לתכנן את הננו-חלקיקים שלנו למסירה יעילה יותר לקיר המפרצת. זו הזדמנות להתקרב למציאות הזו".
