באמצעות חלבונים מעוצבים במחשב, החוקרים הראו כעת שהם מסוגלים לכוון תאי גזע אנושיים ליצור כלי דם חדשים במעבדה. אבן דרך זו ברפואה רגנרטיבית מציעה תקווה חדשה לתיקון לבבות, כליות ואיברים פגומים.
מדענים מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת וושינגטון הובילו את הפרויקט. שֶׁלָהֶם פורסמו ממצאים 10 ביוני ביומן תָא.
בין אם באמצעות התקף לב, סוכרת ותהליך ההזדקנות הטבעי, כולנו צוברים נזקים ברקמות הגוף שלנו. דרך אחת לתקן חלק מהנזק הזה עשויה להיות להניע את היווצרותם של כלי דם חדשים באזורים הזקוקים לשיקום אספקת דם בריאה.
Hannele Ruohola-Baker, סופרת בכירה ללימודים ופרופסור, ביוכימיה, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת וושינגטון
היא גם המנהלת המשותפת של המכון לתאי גזע ורפואה רגנרטיבית ב-UW Medicine.
גורמי גדילה ממלאים תפקידי מפתח בהתפתחות רקמות, ריפוי פצעים וסרטן. על ידי קשירה לקולטנים בחלק החיצוני של התאים, מולקולות אלו מניעות שינויים פנימה. חוקרים ניסו במשך עשרות שנים ליישם מחדש את גורמי הגדילה הטבעיים כתרופות רגנרטיביות עם הצלחה מוגבלת מסוימת, אך רבים מהטיפולים הניסיוניים הללו נכשלו עקב חוסר דיוק.
"יצאנו ליצור חלבונים מותאמים אישית שיתקשרו עם קולטנים של גורמי גדילה תאי בדרכים מדויקות ביותר. כאשר יצרנו את המולקולות הללו במעבדה וטיפלנו בהן בתאי גזע אנושיים, ראינו סוגים שונים של כלי דם מתפתחים בהתאם לחלבונים בהם השתמשנו. זו רמה חדשה לגמרי של שליטה", הסבירה נטשה אדמן, מחברת ראשית של המחקר ובוגרת לאחרונה של התוכנית להכשרת מדעני רפואה.
החוקרים השתמשו במחשבים כדי לעצב חלבונים בצורת טבעת, שכל אחד מהם מכוון עד שמונה קולטנים של גורמי גדילה פיברובלסטים. הם גילו שעל ידי שינוי גודל הטבעות ותכונות חלבון אחרות, הם יכולים לשלוט כיצד תאי גזע מבשילים בתנאי מעבדה.
רשתות כלי הדם שהתקבלו היו פונקציונליות ובוגרות. הם יצרו צינורות, נרפאו כאשר נשרטו, וספגו חומרים מזינים מסביבתם כצפוי. כשהושתלו בעכברים, הקורים הזעירים הללו של כלי דם אנושיים יצרו קשרים למערכת הדם של החיה תוך שלושה שבועות.
"מחקר זה מראה שניתן ליצור חלבונים מותאמים אישית עם פונקציות ביולוגיות מעולות על ידי תכנון. זה יעזור למדענים להבין את הביולוגיה ובסופו של דבר למנוע ולתקן מחלות", אמר הסופר הבכיר דיוויד בייקר, חוקר המכון הרפואי הווארד יוז, פרופסור לביוכימיה ומנהל של המכון לעיצוב חלבון בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת וושינגטון.
"החלטנו להתמקד תחילה בבניית כלי דם, אבל אותה טכנולוגיה אמורה לעבוד עבור סוגים רבים אחרים של רקמות. זה פותח דרך חדשה לחקור את התפתחות הרקמות ויכול להוביל לסוג חדש של תרופות לפציעת חוט השדרה ולמצבים אחרים שאין להם היום אפשרויות טיפול טובות", אמר אשיש פאל, מחבר מחקרים ראשי ודוקטור להנדסה ביולוגית. מועמד ב-UW.
מחקר זה בוצע במכון לעיצוב חלבונים ובמכון לרפואה של תאי גזע ורפואה רגנרטיבית ב-UW Medicine וכלל משתפי פעולה מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת ניו יורק, אוניברסיטת טהראן למדעי הרפואה, בית הספר לרפואה של אוניברסיטת ייל, מכון ברוטמן ביי לרפואה מדויקת , ו-Allen Discovery Center למעקב אחר שושלת תאים.
