החיסון לדלקת פרקים: תאים מהונדסים שנלחמים במחלה בתוך הגוף

החיסון לדלקת פרקים: תאים מהונדסים שנלחמים במחלה בתוך הגוף

שמעתם על מכוניות אוטונומיות, זה ברור. כולם שמעו עליהן. אבל מה לגבי "תאים אוטונומיים" שמסתובבים בגוף ונלחמים בדלקת פרקים? ההמצאה הזו מפותחת ממש עכשיו, במעבדות מחקר באמריקה שם יצרו סוג חדש של תאים מתוכנתים, שזכו לכינוי "תאי סמארט" – שזה ראשי תיבות באנגלית ל- "תאי גזע משופרים לטיפול שיקומי אוטונומי". התאים הללו אמורים להיות מסוגלים להגן על הסחוס המתדלדל באמצעות הפרשת סחוס חדש במקום הפגיעה, ובנוסף לזאת – מפרישים גם חומר אנטי-דלקתי שמגן על המפרקים מנזקי דלקת הפרקים. וכל זאת, בזמן שהם נשארים בגוף לאורך זמן וממשיכים להגן עליו מדלקות בפרקים.

arthritis.jpg

דלקת פרקים, לא עלינו. אבל על מספיק אנשים – 23 אחוזים מהאוכלוסייה הבוגרת בארצות הברית. מקור: פליקר

"מטרתנו היא לארוז את תאי הגזע המתוכנתים כחיסון לדלקת פרקים, שיספק חומר אנטי-דלקתי למפרק המודלק, אבל רק כאשר יש בכך צורך." אמר פרשיד גוילק, פרופסור לאורתופדיה בבית הספר לרפואה באוניברסיטת וושינגטון. "כדי לעשות זאת, היינו צריכים ליצור תא חכם."

וזה בדיוק מה שעשו. החוקרים לקחו תאי עור מזנבותיהם של עכברים, וגרמו לתאים 'לחזור אחורנית בזמן' ולהפוך לתאי גזע. הם תכנתו מחדש את התאים באמצעות כלי חדשני להנדסה גנטית הידוע בשם CRISPR, והחדירו לתוכם גן שמופעל בכל פעם שהתאים חשים בדלקת מסביבם. ברגע שהגן מופעל, התאים המתוכנתים היו אמורים לשחרר חומר ביולוגי שישכך את הדלקת באזור.

רוב התרופות המשמשות כיום לטיפול בדלקת הפרקים, מתמקדות בסיכול ממוקד של מולקולה מסוימת – TNF- אלפא – הקיימת באזור הדלקת ומתגברת אותה. הבעיה היא שהתרופות הללו ניתנות באופן סיסטמטי – כלומר, הן נלקחות לרוב בצורה של כדור, ולכן רק חלק קטן מהכמות הנלקחת מגיעה למפרקים. כתוצאה מכך, התרופות פוגמות בפעילותה של מערכת החיסון בכל הגוף, וחושפות את החולה לזיהומים.

לאחר שתכנתו מחדש את תאי הגזע, החוקרים העניקו להם מספר ימים במהלכם התמיינו התאים לתאי סחוס וייצרו רקמת סחוס חדשה. ולא זאת בלבד, אלא שהחוקרים גילו שהתאים המתוכנתים מוגנים מפני דלקת.

כל זה טוב ויפה, אבל חשוב לזכור שיש עוד דרך ארוכה מאד מהדגמת היכולות של התאים במעבדה, ועד ליישומם בגוף האנושי. החוקרים מתחילים עכשיו לבחון את התאים המהונדסים בעכברים הלוקים בדלקת פרקים, אך גם אם יראו תוצאות חיוביות, יעבור לפחות עוד עשור (וזו הערכה נדיבה) לפני שיפותח חיסון לדלקת הפרקים האנושית.

אבל בואו נבין לרגע מה המשמעות של פיתוח שכזה.

התקדמות הביולוגיה

קודם כל, הרשו לי להביע התלהבות כמי שעשה את התואר השני והשלישי שלו במעבדות ביו-רפואיות. אני לא מתלהב רק מהפיתוח החדש (למרות שיש לו באמת פוטנציאל גדול), אלא מהעובדה שכדי לגרום לו לקרות עשו החוקרים שימוש בשתי טכנולוגיות שכשאני התחלתי את הדוקטורט שלי, נראו כחלום או כמדע בדיוני לביולוגים מסביב לעולם. הרעיון לקחת תאים בוגרים בגוף ולהפוך אותם לתאי גזע, היה פנטזיה שרק בסוף העשור הראשון לשנות האלפיים הפך למציאות. היכולות ש- CRISPR מספקת לנו בהנדסה גנטית יעילה ופשוטה לביצוע, היו כאלו שאפשר היה רק לחלום עליהן עד לפני חמש שנים בערך. (ראו עוד כמה דוגמאות להתקדמות הרפואה והביו-טכנולוגיה, בקישור הזה ו- הזה בבלוג)

העובדה הזו – שהביולוגיה ממשיכה להתקדם בקצב מהיר, ושתוך עשר שנים השתנו לגמרי השיטות בהן משתמשים חוקרים במעבדות והפכו ליעילות ולמשוכללות יותר – קריטית להבנתנו את עתיד הביולוגיה והרפואה. המשמעות האמיתית של הרשומה הזו אינה לשווק סוג חדש של תאים מהונדסים. אלו ייכשלו בניסויים קליניים בסבירות גבוהה, כפי שקורה לרוב התרופות הפוטנציאליות המפותחות במעבדות המחקר. אבל התקדמות השיטות עצמן מוודאת שפיתוחים דומים ימשיכו להגיח מהמעבדות – ובמוקדם או במאוחר יצליחו כמה מהם ויגיעו לשימוש ברפואה המודרנית.

ואז מה?

חיסונים – להכל

כאמור, עוד ארוכה הדרך עד לפיתוח תאים מתוכנתים המסוגלים לשחות בזרם הדם, לשקם סחוס במקומות הנדרשים ולעצור את דלקת הפרקים עוד כשהיא מתחילה.

אבל התחלנו כבר לפסוע בדרך הזו. לאן היא תוביל אותנו?

ראשית, מדובר בטיפול למניעת הזדקנות. חד וחלק. דלקות פרקים פוגעות אמנם בכל האוכלוסייה (יותר מעשרים אחוזים מהמבוגרים בארצות הברית לוקים בסוג כלשהו של דלקת פרקים), אך הסיכוי לפתח דלקת פרקים עולה עם הגיל. אם נצליח לפתח חיסון כנגד דלקת פרקים, הרי שיהיה מדובר למעשה בטיפול נגד מחלת זקנה נפוצה שימנע אותה כליל. לאחר שיוזרקו התאים לגוף הם יוכלו להמשיך להתרבות בתוכו באופן מבוקר, ולספק חיסון מתמשך מהמחלה. אולי טיפול שכזה לא יאריך את משך חיי המטופל, אבל הוא בוודאי ישפר באופן משמעותי את איכותם.

אבל למה לעצור שם?

אם הביו-טכנולוגיה תתקדם לרמה בה אנו יכולים לפתח חיסונים על בסיס תאים המסתובבים בגוף ומבצעים פעולות חשובות, הרי שנוכל גם ליצור חיסונים לטרשת עורקים – מצב בו העורקים המובילים דם ללב נחסמים – באמצעות תאים שיפרקו את החסימות מדי יום, עוד כשהן נוצרות. נוכל ליצור חיסונים מפני שבצים. וכאשר נבין טוב יותר מחלות זקנה כמו אלצהיימר, נוכל בוודאי ליצור חיסונים גם כנגדן. וכן, גם כנגד רבים מסוגי הסרטן התוקפים את הגוף.

ואם כל זה לא מספיק לכם כדי להתרגש, שימו לב לנקודה הבאה: החיסונים הקיימים כיום זולים מטבעם, גם מכיוון שהם ניתנים פעם אחת או פעמיים בלבד לאורך החיים, וגם מכיוון שרוב הממשלות מסבסדות את מתן החיסונים כדי למנוע התפרצות מחלות שיפגעו באוכלוסייה, בכח העבודה ובכלכלה. הוצאות הבריאות של הממשלות כיום אסטרונומיות, ורק עתידות לעלות בעשורים הקרובים ולהמשיך לפגוע בכלכלה. מסיבה זו, ממשלות ירצו לסבסד כל חיסון שיפותח כנגד מחלות הזקנה ויאפשר גם לאנשים בני שישים ומעלה להמשיך לעבוד ולהתקיים בכבוד.

סיכום – ואזהרה

עם כל ההתלהבות, אני מרגיש צורך לסיים עדיין בסיכום ובאזהרה: כל הטיפולים האלו עדיין אינם בנמצא. קל לנופף בידיים ולהשתפך על העתיד המרגש שצפוי לנו, אבל הוא יגיע כתוצאה מעבודתם המאומצת של אלפי חוקרים במעבדותיהם, שיצטרכו לפענח כיצד לתכנת את התאים וכיצד להימנע מבאגים בתכנות. הם יצטרכו לבחון את התאים המהונדסים על שפע של חיות מודל ולבסוף גם על נבדקים אנושיים. הם יצטרכו להבין איך להכווין את התאים בדיוק למטרה כך שלא יפעלו במקומות בהם הם עלולים לגרום לנזק, איך לשרוד בגוף לאורך זמן מבלי להתחלק יותר מדי כפי שעושים תאים סרטניים, ואיך לנטרל אותם בתוך הגוף במידה ויש בכך צורך.

בקיצור, בדרך צפויות לנו עוד מהמורות רבות וקשיים לא-פשוטים, אבל אם הטכנולוגיות ימשיכו להתקדם ולהתפתח בקצב הנוכחי, עוד נזכה לחיות בעולם עם חיסונים לרוב המחלות. ואם לא אנו, אז ילדינו.

מקור: ידיעה לעיתונות מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת וושינגטון

מקור לתמונת השער: אתר MedicalNewsToday.com

איך שבבי האיברים ישנו את הרפואה

איך שבבי האיברים ישנו את הרפואה

לפני כמה חודשים פתחתי בסקירה של "עשר הטכנולוגיות המפציעות של 2016", לפי דו"ח שהוציא הפורום הכלכלי העולמי בנושא. אני מודה שהתעכבתי יותר מהרגיל – בינתיים הספקתי לכסות רק חמש טכנולוגיות – אבל עדיף מאוחר מאשר לעולם לא! וכך, אני גאה להציג לכם את הטכנולוגיה המפציעה הבאה ברשימה: איברים על שבבים, או כפי שאני אוהב לקרוא להם בקיצור – "שבבי איברים".

 

שבבי איברים הופכים לסחורה חמה באקדמיה בעשור האחרון. הרעיון מטעה בפשטותו: החוקרים מנסים ליצור 'שבבים' – סביבות גידול זעירות לתאים, המחקות את התנאים הפיזיולוגיים הקיימים באיברים שונים מהגוף. חלק מהשבבים מחקים את סביבת המחיה שבריאות, בעוד שאחרים מחקים את פעילות הכליות, הכבד, ואפילו המוח. וכמובן, קיימים ניסיונות לחבר אפילו כמה מיקרו-סביבות כאלו זו לזו כדי ליצור 'אדם על שבב'.

כפי שאפשר להבין מהופעת הטכנולוגיה ברשימה היוקרתית של הפורום הכלכלי העולמי, מדובר בתחום פורץ דרך, שחוקרי הנדסה ביו-רפואית מכל העולם מעורבים בו.

אבל למה בכלל צריך את השבבים האלו?

כדי להבין את התשובה, נערוך ניסוי מחשבתי מהיר. שימו עצמכם בנעליו של חוקר שמאמין שחומר כימי מסוים יכול לטפל בהצלחה במחלה קשה. לא ניכנס למנגנון המדויק בו פועלת התרופה – בכל זאת, אתם לא רוצים לחשוף את המחקר שלכם למתחרים! – אבל נאמר רק שאתם בטוחים שיש לחומר שפיתחתם פוטנציאל גדול. אם תרצו להוציא אותו לשוק, הרי שתצטרכו קודם לבצע מבחני רעילות מתקדמים, במהלכם תנסו את החומר במינונים שונים על חיות מעבדה רבות. זהו הליך יקר. עכברי מעבדה פשוטים אמנם אינם עולים הרבה, אך במקרים רבים יש צורך להשתמש בעכברים או בחיות שהונדסו גנטית במיוחד לצרכי הניסוי. וגם את העכברים הפשוטים ביותר יש צורך לגדל ולהאכיל, וכמובן – לדאוג לבריאותם ולמנוע מהם כאב וסבל מיותרים.

המשמעות של כל הגורמים הללו היא שרק במעבדות ממומנות היטב ניתן לערוך ניסויים מעמיקים בבעלי-חיים ולבחון תרופות חדשות אפשריות. כולם מסכימים שתחום הביולוגיה והרפואה יוכל רק להרוויח ממצב בו יפותחו כלים זולים ויעילים יותר לבדיקת תרופות פוטנציאליות, ואם אפשר – רצוי שגם לא יעלו בחייהם של חיות מכל סוג שהוא.

וכאן בדיוק נכנסים שבבי האיברים. במקום לגדל עכברי מעבדה וחיות ניסוי אחרות, שבבי האיברים מספקים לכם כחוקרים את היכולת להתמקד רק באיבר אחד עליו אתם רוצים להשפיע, ולבחון כיצד מגיבים התאים הגדלים בתוך השבב, בסביבה הדומה לזו הקיימת באותו איבר בגוף האנושי. במקום להקריב מאות ואלפי עכברים כדי לקבל תוצאות משמעותיות סטטיסטית, אפשר להעמיד שורה של שבבי איברים זה לצד זה, ולקבל תשובות מכולם במהירות. ובמקום לערוך לעכברים נתיחות לאחר המוות, אפשר לבחון במיקרוסקופ ובכלים אחרים ישירות את המתרחש בתוך השבבים.

נפלא, לא?

אלא שיש עדיין בעיה אחת קטנה: השבבים האלו, בפשטות, עדיין לא עובדים.

 

טכנולוגיה בפיתוח

אולי המשפט האחרון היה הגזמה. יותר נכון לומר ששבבי האיברים מצליחים לספק תוצאות מעניינות, אבל קשה לדעת מראש האם התוצאות הללו יתאימו בדיוק לאלו שנראה במערכות מורכבות יותר, כמו בגוף האנושי השלם. כמובן, גם עכברים וחיות מעבדה אחרות אינם מושלמים לבדיקת תרופות חדשות, אבל לפחות בהם יש לנו ידע כללי בנוגע לדרך בה הם שונים מבני-אדם. ובשבבי האיברים? שם קשה הרבה יותר לדעת למה לצפות.

ניקח כדוגמה את אחת הטרגדיות הגדולות של הרפואה המודרנית: התרופה הידועה בשם תלידומיד. היא שווקה במקור בסוף שנות החמישים בגרמניה המערבית, כדרך לטפל בבחילות בוקר. שלא במפתיע, נשים הרות חטפו את התרופה מהמדפים. לרוע המזל, התרופה התגלתה כ- 'טרטוגנית' – חומר המזיק להתפתחות העובר בעודו ברחם. קרוב לעשרת אלפים תינוקות נולדו ללא גפיים, או עם גפיים קצרות במיוחד בהשפעת התלידומיד. התופעה הייתה רחבה כל-כך עד שילדים אלו זכו לשם "ילדי התלידומיד".

ילדי התלידומיד

ילדי התלידומיד

בראייה לאחור אנו יודעים שהתלידומיד לא נחקרה היטב בבעלי-חיים. בעקבות המקרה עלו הסטנדרטים רמה, ותרופה שמיועדת לנשים בהיריון נבדקת גם על נקבות הרות. אך האם שבבי האיברים היו יכולים לזהות מראש את הסכנה שבתרופה, אם היינו משתמשים בהם כדי לבדוק אותה?

התשובה כנראה שלילית. לפרודות (מולקולות) התלידומיד קיימות שני נגזרות – R ו- S. הראשונה בטוחה לגמרי, אך השנייה מזיקה לגוף העובר. מסתבר שגם אם מזריקים לדם רק את תצורת R הבטוחה, הרי שהיא יכולה לשנות את צורתה בתוך הגוף ולהפוך לנגזרת S. האם היינו רואים מהפך שכזה מתחולל גם בשבבי האיברים? כנראה שלא, מכיוון שלפחות בשלבים מוקדמים אלו, השבבים מנסים לחקות רק תת-סביבות מסוימות ומוגבלות, ולכן אינם יכולים עדיין לחקות את מלוא התנאים הקיימים בגוף האנושי.

המשמעות היא שלפחות כרגע, שבבי האיברים עדיין אינם יכולים להחליף לגמרי את חיות הניסוי, אך בוודאי אפשר להתחיל כבר היום להשתמש בהם כדי לקבל רמזים בנוגע להשפעתם של חומרים מסוימים על תאים, רקמות ואיברים – ולאשש את הרמזים האלו בניסויים בחיות מעבדה.

ומה בעתיד הרחוק?

 

משבבים למחשבים

בעתיד הרחוק, כאשר השבבים הללו ישתכללו עוד יותר, נוכל להחליף חלק הולך וגדל מחיות הניסוי בניסויים על שבבי איברים. ההחלפה תתרחש בוודאי בעיקר במקרים בהם יש צורך לבדוק תרופות שאנו מכירים היטב את השפעותיהן, אבל רוצים לוודא שלא נפלו שגיאות בתהליך הייצור. ייתכן בהחלט שמתוך סך כל בעלי-החיים המשמשים לניסויים באירופה, ניתן יהיה להחליף את 15.3 האחוזים המעורבים בניסויי בטיחות ויעילות בחיסונים, למשל.

בעשורים הקרובים, קרוב לוודאי שהתועלת הגדולה ביותר משבבי האיברים תגיע מכך שהם יורידו באופן דרמטי את עלות הניסויים הנדרשים כיום להכנסת תרופה חדשה לשוק. מכיוון שכך, מעבדות קטנות רבות מסביב לעולם יוכלו להיכנס למירוץ לפיתוח ושכלול תרופות חדשות, ומדע הרפואה יתקדם במהירות רבה יותר.

ומה בטווח הרחוק עוד יותר – נאמר, עוד חמישים שנים?

זה יהיה השלב בו נעביר כבר את השבבים למחשב. כוחות המחשוב שיהיו ברשותנו באותו הזמן אמורים להספיק כדי ליצור סימולציה של כל התאים בגוף והאינטראקציות ביניהם. סימולציה כזו תהיה מוגבלת כמובן בהתאם לידע המדעי עליו היא מבוססת, אך היא עדיין תאפשר לחוקרים רבים להריץ ניסויים ראשוניים במחשב כדי לדעת האם השערותיהם עולות בקנה אחד עם הידע הקיים על הגוף האנושי. סימולציות מתקדמות מסוג זה יהיו פתוחות לכולם – מחוקרים אקדמיים ארוכי-זקן, ועד לתלמידי תיכון שאפתניים במיוחד. כולם יוכלו לנסות ולבחון את רעיונותיהם במחשב, וכתוצאה – נראה גידול דרמטי עוד יותר במספר ההמצאות והפיתוחים בתחום הרפואה.

וכל זה מתחיל היום, עם שבבי האיברים.