"מפעל הדם" של הגוף שלנו מורכב מרקמות מיוחדות המורכבות מתאי עצם, כלי דם, עצבים וסוגי תאים אחרים. כעת, החוקרים הצליחו לראשונה לשחזר את המורכבות התאית הזו במעבדה באמצעות תאים אנושיים בלבד. המערכת החדשה יכולה להפחית את הצורך בניסויים בבעלי חיים עבור יישומים רבים.
מח העצם פועל בדרך כלל בשקט ברקע. זה נכנס לפוקוס רק כשמשהו משתבש, כמו סרטן דם. במקרים אלו, ההבנה כיצד בדיוק פועל ייצור הדם בגופנו, וכיצד התהליך הזה נכשל, הופכת קריטית.
בדרך כלל, מחקר מח עצם מסתמך במידה רבה על מודלים של בעלי חיים ותרביות תאים מופשטות מדי במעבדה. כעת, חוקרים מהמחלקה לביו-רפואה באוניברסיטת באזל ומבית החולים האוניברסיטאי באזל פיתחו מודל ריאליסטי של מח העצם שהונדס כולו מתאי אדם. מודל זה עשוי להפוך לכלי בעל ערך לא רק לחקר סרטן הדם, אלא גם לבדיקת תרופות ופוטנציאל לטיפולים מותאמים אישית, כפי שדווח על ידי צוות חוקרים בראשות פרופסור איוון מרטין וד"ר אנדרס גרסיה גרסיה בכתב העת תא גזע של תא.
ארכיטקטורת מח עצם וגיוון תאים
מח העצם אינו אחיד, הוא מורכב ממספר מיקרו-סביבות מיוחדות, הידועות גם בשם "גומחות". נישה אחת שחשובה במיוחד ליצירת דם וקשורה לעמידות של סרטן הדם לטיפולים ממוקמת קרוב לפני העצם. הנישה המכונה אנדוסטלית כוללת כלי דם, תאי עצם, עצבים ותאי חיסון. עד כה, לא היה מודל של מח עצם אנושי שכלל את כל הרכיבים התאיים הללו.
צוות המחקר יצר כעת בהצלחה מודל כזה. הבסיס לרקמה מורכבת זו היה מבנה עצם מלאכותי העשוי מהידרוקסיאפטיט, מרכיב טבעי של עצמות ושיניים. הצוות השתמש בתאים אנושיים שתוכנתו מחדש לתאי גזע פלוריפוטנטיים בשיטות ביולוגיה מולקולרית. תאי גזע אלה שפותחו באופן מלאכותי יכולים לייצר סוגי תאים מיוחדים שונים בהתאם לאותות שהם מקבלים בסביבתם.
החוקרים שילבו את תאי הגזע הללו במבנה העצם המלאכותי והנחו אותם בתהליכי התמיינות ספציפיים כדי לייצר מגוון רחב של סוגי תאי מח עצם באופן שניתן לשחזר ומבוקר. הניתוח שלאחר מכן שלהם אישר כי המבנה התלת מימדי הזה דומה מאוד לגומחה האנדוסטלית האנושית והוא גדול יותר ממערכות קודמות, בגודל שמונה מילימטרים בקוטר ובעובי של ארבעה מילימטרים. המודל המתואר איפשר לחוקרים לקיים יצירת דם אנושי במעבדה במשך שבועות.
צעד לקראת החלפת כמה ניסויים בבעלי חיים
"למדנו הרבה מאוד על איך מח עצם פועל ממחקרי עכברים", אומר איוון מרטין. "עם זאת, המודל שלנו מקרב אותנו לביולוגיה של האורגניזם האנושי. הוא יכול לשמש השלמה לניסויים רבים בבעלי חיים בחקר היווצרות דם במצבים בריאים וחולים כאחד". זה מתיישב עם המאמצים של האוניברסיטה להחליף, לצמצם ולחדד ניסויים בבעלי חיים במידת האפשר.
המערכת יכולה לשמש גם בפיתוח תרופות בעתיד. "עם זאת, למטרה ספציפית זו, הגודל של מודל מח העצם שלנו עשוי להיות גדול מדי", מסביר אנדרס גרסיה גרסיה. על מנת לבדוק מספר תרכובות ומינונים במקביל, יהיה צורך למזער את המודל.
בטווח הארוך ניתן להעלות על הדעת גם שימוש במודל בהגדרת טיפולים מותאמים אישית לסרטן הדם, כאשר מודלים בודדים של מח עצם נוצרים באמצעות תאי המטופל על מנת לבדוק טיפולים שונים ולבחור את היעיל ביותר עבור כל מטופל. עם זאת, החוקרים מודים כי הדבר ידרוש גם פיתוח נוסף.
