אני, רובוט: בהרווארד יצרו רקמה חצי-אנושית חצי-רובוטית

הממשק המסקרן בין האדם לבין המכונה התקדם באחרונה בצורה משמעותית. צעד קטן לאדם, צעד גדול לטכנולוגיה. מדענים באוניברסיטת הרווארד חיברו לראשונה רקמה "ביונית" תלת ממדית.

מדובר ברקמה אנושית שבתוכה שזורים ננו-כבלים חשמליים. שני הרכיבים הללו מתקשרים האחד עם השני ומתפקדים כגוף אחד, "עד כדי כך שקשה לדעת היכן הרקמה הביולוגית מסתיימת והרכיב האלקטרוני מתחיל", אומרים המפתחים בהודעה שהוציאה אוניברסיטת הרווארד.

הקשר הקרוב ביותר בין אלקטרוניקה לבין רקמה חיה, התמצה עד היום במדידה ישירה של פעילות חשמלית בתאים, על-ידי אלקטרודות מיניאטוריות. הפעילות הזו זו פגעה בסופו של דבר בתא, מכשול שהמערכת הנוכחית מתיימרת לדלג מעליו.

פיגום תלת ממדי

הרקמה החדשנית תוארה לראשונה במאמר של החוקרים פרופ' צ'רלס מ. ליבר ודניאל קוהן, מהפקולטות לכימיה ורפואה בהרווארד, בכתב העת Nature Materials. החוקרים מציינים כי העולם הרפואי החל באחרונה לגדל רקמות ביולוגיות מתאי גזע, שנראות כמתאימות להשתלה. לדבריהם, ניתן כיום למדוד את המצב החשמלי של תאים ברקמה כשמגדלים אותה במעבדה, אך לא לאחר שתהליך הגידול וההשתלה כבר הסתיים.

בגוף האדם, מערכת העצבים הפריפריאלית אחראית לנטר את הרקמה ולדאוג לכל צרכיה מבחינת אספקת חמצן, רמות חומציות וכדומה. אחת הבעיות של רקמות מהונדסות מושתלות הייתה שלא תמיד מערכת העצבים המרכזית אכן התחברה אליהן ותמכה בהן בצורה כזו. החוקרים יצאו לדרך במטרה לפתח מערכת שהיא אמנם רקמה חיה, אך בו זמנית יכולה לדאוג באופן מלאכותי לצרכים הללו.

תוך חיקוי של העצבוב שקיים באיברים המקוריים, יצרו החוקרים מארג של כבלי סיליקון זעירים עם חיישנים. כשנוצר הפיגום התלת ממדי, גידלו עליו החוקרים את הרקמות המלאכותיות. במקומות שונים על גבי הפיגום נזרעו תאים, והם התרבו ויצרו את האיבר סביב המערכת החשמלית. עד היום בדרך כלל ניסו החוקרים קודם כל לגדל רקמה, ורק אחר כך להוסיף על גבי שטח הפנים שלה רכיבים חשמליים.

שינוי חשמלי

באמצעות הגישה הננומטרית והתלת ממדית, יצרו החוקרים רקמות לב (עדיין לא בצורה של לב אמיתי), מבלי להפריע לפעילות של הרקמה. הם הצליחו לקרוא את המתרחש בתוך הרקמה, ואת השינויים בפעילותה החשמלית והכימית בתגובה לתרופות שונות. הצוות הצליח בנוסף להנדס כלי דם בתוך הרקמה והשתמש בחיישנים כדי למדוד שינויים ברמת החומציות בתוך ומחוץ לכלי הדם.

בינתיים עוד אין כוונה להשתיל את הרקמות הללו, אלא להשתמש בהן בניסויים של תרופות, כדי להבין טוב יותר איך התרופה פועלת על הרקמה. היום ניסויי מעבדה נערכים בצלחות פטרי שבהן שכבות דקות של תאים.

שכבות דו ממדיות אלה אינן מייצגות במדויק את המתרחש בגוף, כיוון שברקמה תלת ממדית ישנה אינטראקציה ייחודית בין התאים.

ננו רפואה

תחום הרפואה הוא אחד מאלה שבהם הננוטכנולוגיה יכולה לעשות הבדל אמיתי. רכיב קטן יכול לטייל בגוף ואפילו להיכנס לתוך התאים. הגופים הללו יכולים, למשל, לשמש להולכת תרופות. כמו כן ניתן להשתמש בהם כדי לגרות את סביבת התא, ולשנות אותה באופן שיגרום גם לתאים להשתנות. שילוב של ננו חומרים בתוך חומרים אחרים יכול להפוך אותם לחזקים יותר, או לגמישים יותר, כך שיהיה להם תפקיד חשוב במכשירים רפואיים שייוצרו בעתיד, לרבות סטנטים או פרוטזות.