צוות מחקר בראשות המכון לביו-הנדסה של קטלוניה (IBEC) ומשתף פעולה עם מכון המחקר הביו-רפואי של א קורוניה (INIBIC), כמו גם קבוצות מחקר בינלאומיות אחרות, פיתח טכנולוגיה פורצת דרך המאפשרת לייצר אורגנואידים בכליות אנושיות בצורה ניתנת להרחבה. טכנולוגיה זו מאפשרת לשלב את האורגנואידים עם כליות חזיר מחוץ לגוף ולאחר מכן להשתיל בחזרה לאותה חיה כדי להעריך את הכדאיות שלהם. מחקר פורץ דרך זה, שפורסם בכתב העת Nature Biomedical Engineering, הוא אבן דרך משמעותית ברפואה רגנרטיבית ובהתאמה אישית. הוא סולל את הדרך לשימוש באורגנואידים של הכליות המופקים מתאי גזע אנושיים בניסויים קליניים בטיפול תאי.
בראשותה של ד"ר נוריה מונטסראט, שהייתה חוקרת ראשית ב-IBEC בזמן המחקר וכיום היא שר המחקר והאוניברסיטאות של ממשלת קטלוניה, עבודה זו היא תוצאה של למעלה מעשור של מחקר מדעי המוקדש לרפואה רגנרטיבית והנדסה ביולוגית של איברים. כתוצאה ממחקר מתמשך זה, הצוות הצליח לשלב לראשונה אורגנואידים של כליות אנושיות עם כליות חזיר חיות המחוברות למכונות זילוף נורמותרמיות. מכשירים אלו משמשים בדרך כלל בחדרי ניתוח כדי לשמור על איברים בחיים ומחומצנים מחוץ לגוף לפני ההשתלה. הם אפשרו לצוות המחקר להחדיר אורגנואידים אנושיים לכליות חזיר ולנטר את שילובם ותפקודם בזמן אמת.
"המחקר שלנו מראה ששילוב של טכנולוגיות זלוף אורגנואיד ו-ex vivo יכול לאפשר התערבויות סלולריות בתנאים מבוקרים לחלוטין" מסביר ד"ר מונסראט.'המטרה ארוכת הטווח היא להיות מסוגל לשקם או לתקן איבר לפני ההשתלה. זה יכול להפחית את זמני ההמתנה לחולים כרוניים ולהגדיל את מספר האיברים הבריאים להשתלה."
טכנולוגיה ניתנת להרחבה ומאובטחת
אורגנואיד כליה הוא מבנה תלת מימדי בגודל של כמה מיקרומטרים שגדל, במעבדה, מתאי גזע אנושיים. למרות שאינו איבר שלם, הוא משחזר רבים מהמבנים והתפקודים העיקריים שלו. הודות למאפיינים אלו, האורגנואידים מאפשרים לנו ללמוד את התפתחות הכליות, לבדוק תרופות חדשות, ויש לקוות שבסופו של דבר ניתן יהיה להשתמש בהן לתיקון רקמת כליה פגומה או לשיפור איברים המיועדים להשתלה.
מחקר זה מציג שיטה שיטתית וניתנת להרחבה לייצור אלפי אורגנואידים של כליות אנושיות תוך שימוש בטכניקות מיקרו-אגרגציה והנדסה גנטית, שהיא ראשונה.
"למרות הפוטנציאל הקליני הגדול של האורגנואידים, אחד האתגרים העיקריים ביישום טכנולוגיה זו לטיפולים רפואיים אמיתיים היה לייצר אורגנואידים אלה בצורה ניתנת להרחבה, אחידה ובמחיר סביר. כעת, בשיטה החדשה שלנו, אנו יכולים לייצר אלפי אורגנואידים בכליות בתנאים מבוקרים תוך זמן קצר בדיוק רב, ללא צורך ברכיבים מורכבים. זה פותח את הדלת ליישומים כמו בדיקת תרופות וחקר מחלות," אומרת ד"ר אלנה גארטה, חוקרת בכירה בקבוצת Puripotency for Regeneration איברים של IBEC ושותפה למחברת הראשונה של המחקר.
יתר על כן, זלוף האורגנואידים בתוך הכליות באמצעות המכונות הנ"ל מציע יתרון מרכזי: הוא מאפשר מדידת הפרמטרים הפיזיולוגיים של האיבר בזמן אמת, ומאפשר לזהות כל סימן של נזק או דחייה באופן מיידי. שניהם בוצעו ניסויים ex vivo (מחוץ לאורגניזם) ו in vivo (באותה חיה), באמצעות מודל השתלת חזיר הדומה מאוד לכליה האנושית.
צוות המחקר הבחין כי 24 ו-48 שעות לאחר ההשתלה, האורגנואידים האנושיים נותרו משולבים ברקמת הכליה החזירית. הם שמרו על הכדאיות שלהם ולא הפעילו שום תגובה חיסונית משמעותית. הכליה המושתלת המשיכה לתפקד כרגיל ולא היו סימנים לנזק או לרעילות.
לקראת חידוש איברים לפני ההשתלה
לדברי המחברים, מתודולוגיה זו מאפשרת לנו לחזות בתרחיש קליני בו ניתן לטפל ולהכין איברים המיועדים להשתלה לפני ההשתלה. שיתוף פעולה עם מכון המחקר הביו-רפואי של א קורוניה (INIBIC), הארגון הלאומי להשתלות (ONT) ומוסדות אחרים, כגון מכון הבריאות קרלוס III (ISCIII), היה חיוני בהעברת מחקר זה למסגרת ניתוחית פרה-קלינית מציאותית.
פרויקט שיתופי בעל השפעה רבה.
המאמר, שכותרתו "ייצור שיטתי של אורגני כליה אנושיים להשתלה בכליות חזירים במהלך ex vivo זלוף מכונה", הוא תוצאה של שיתוף פעולה בין IBEC, CIBER-BBN, INIBIC, ONT, UB, מכון המחקר הבריאותי של Navarra, המכון למחקר ביו-רפואי של מלגה, אוניברסיטת קליפורניה, המרכז להנדסה ביולוגית והתחדשות רקמות בקליפורניה, המכון לחקר מדעי המזון (CSIC-UAM), המרכז הרפואי האוניברסיטאי של חרונינגן, המרכז הרפואי האוניברסיטאי לבריאות, מרכז החולים האוניברסיטאי לווון, מרכז הבריאות האוניברסיטאי. מכון המחקר, אוניברסיטת לובן, CIBERONC, והמרכז למחקר ביו-רפואי ברשת בביו-הנדסה, השתתפו בעבודה גם חברת EBERS Medical Technology SL, שפיתחה את מכונות הזילוף בשימוש.
ד"ר אלנה גארטה היא פרופסור חבר במחלקה לביולוגיה, פיזיולוגיה ואימונולוגיה של התא באוניברסיטת ברצלונה (UB).
