טכנולוגיה חדשה לשיקום עצבים

(0)
לדרג

טבעות האולימפיאדה מתאי עצב חיים

מאת: טבעות האולימפיאדה מתאי עצב חיים

בעוד סולט לייק סיטי מתכוננת למשחקי חורף 2002, ביו-מהנדסים באוניברסיטת יוטה יצרו את טבעות האולימפיאדה מתאי עצב על מנת להדגים טכנולוגיה שביום מן הימים תשקם פגיעות בחוט השדרה מתאונות או בשל נזק מוחי במחלת האלצהיימר, פרקינסון ומחלות אחרות.
"הציבור רואה את רמת ההישגים של קהילת המחקר, בדיוק כמו שבמשחקים האולימפיים רואים את רמת ההישגים בתחום האתלטי" אומר פטריק טרסקו, פרופסור מן המניין לביו-הנדסה וראש המחקר ע"ש קק להנדסת רקמות.
סמל "הטבעות החיות" הוא בן 3.4 מ"מ. כל תא עצב, זוהר באדום מבריק בתמונה מיקרוסקופית של הטבעות, עומד על כ 20 מיקרונים, עובי שווה לשתי חמישיות השערה. כל סיב עצבי או אקסון בטבעות הוא ברוחב של מיקרון אחד.
תאי העצב גודלו במעין פיגום שעבר הנדסה ביולוגית, המורכב מתאים אחרים שגדלו על חומר פלסטי.
הטבעות החיות נוצרו בדצמבר על ידי סטודנט לתואר שני מייק מאנוורינג, תושב יוטה, כפתרון לאתגר שטרסקו הציב לצוות המעבדה.
"מטרת המעבדה היא לשלוט בהתנהגות התאים על מצעים שונים" אומר טרסקו. "האתגר שהצבתי לקבוצה היה ליצור סמל חי של המשחקים האולימפיים תוך שימוש בתאי עצב חיים ובטכנולוגיה להנדסת רקמות."
טרסקו הציג צילום של הטבעות החיות למושל יוטה מייק ליוויט כאשר המושל ערך סיור במעבדה של טרסקו ב 20 בדצמבר.
בשנים הבאות תתפתח הטכנולוגיה במעבדות כמו של טרסקו, וניתן יהיה לחבר מחדש תאים פגועים אצל בני אדם שעברו פגיעת מוח טראומטית או פגיעה בחוט השדרה, ואף לשקם פגועי מחלות כגון פרקינסון או אלצהיימר.
"אנחנו עדין מצויים בשלבים הראשונים, אבל אנחנו מאוד מקווים שתהיה המרה של התגליות הביולוגיות וההנדסיות לטכנולוגיה של שיקום מערכת העצבים האנושית בעתיד" אומר טרסקו.
הוא מעריך שיעבור לפחות עשור והשקעות תקציביות גדולות לפני שניתן יהיה לחבר חוט שדרה פגוע או לשקם מערכות עצבים פגועות. יש עדין מספר מכשולים, כולל "חוסר הידע שלנו לגבי הדרך בה מתחברת מערכת העצבים", הוא אומר.
"זה דבר אחד לגרום לתאים לגדול בכלי כמו אצלנו" אומר טרסקו. "זה פי כמה וכמה יותר מסובך לגרום לזה לקרות במערכת עצבים פגועה. בראש ובראשונה, אין לנו תכנית מסודרת המתארת כיצד כל העצבים מתחברים היום למערכת."
טרסקו אומר שהטכנולוגיה תיושם במספר דרכים:
* גשר של חומר ביו-הנדסי: אולי כג'ל מוזרק או חבילה שלמה של חומר ביו-הנדסי מסיס, שימוקם ליד חוט השדרה הקרוע או איזורים פגועים אחרים, על מנת לאפשר לסיבי עצב חדשים לגדול באמצעות הגשר ולעקוף את האזור הפגוע.
* תאי גבעול או תאי עובר שיכולים לגדול לתוך רקמות מערכת העצבים יכולים להיות מושתלים על מנת להחליף עצבים פגועים. תאים כאלה יכולים לסייע לאותו גשר ביו-הנדסי.
אתגר של ממש עבור החוקרים כולל את ההבנה "כיצד לגרום לתאים לגדול בכיוונים מוגדר" אומר טרסקו.
הטבעות החיות נעשו תוך שימוש בחומרים שבמקרים מסויימים היו שונים מהחומרים בהם ישתמשו על מנת לשקם פגיעה במערכת העצבים בבני אדם.
השלבים הראשונים ביצירת הטבעות נעשו בתבנית שנעשתה בתהליך פוטוליטוגרפי המשמש ליצירת לוחות חשמליים או עצמים זעירים במערכות מיקרואלקטרומכניות.
1. מדפסת באיכות גבוהה יצרה דוגמה בצורת הטבעות.
2. פולימר דמוי פלסטיק רוסס על פיסת ברונזה.
3. הדגם המודפס הונח על הברונזה המרוססת. הברונזה לאחר מכן נחשפה לאור אולטרה-סגול לכמה דקות, כתוצאה מכך הפולימר הוצמד לברונזה פרט למקום שבו הונח הדגם המודפס. וכך נוצרה התבנית.
4. סיליקון צמיגי נוצק לתוך התבנית, ונוצר דגם זעיר של הטבעות.
5. פלסטיק שקוף (פוליסטרן) הוצמד לסיליקון, וחומם כך שניתן היה לעבד אותו לדגם נוסף, שקף, של הטבעות.
6. חלבון פיברונקטין הוצמד לתבנית. פיברונקטין הוא חלבון שנמצא בדרך כלל בתוך וסביב לתאים במספר רקמות בגוף.
7. לאחר מכן תבנית הטבעות הונחה בכלי תרבית עם נוזל מעודד גדילה. הוספו תאים שיוצרים את הרקמה המקשרת סביב למוח ולחוט השדרה. התאים גדלו במשך ארבעה ימים עם תבנית הטבעות המצופה בפיברונקטין. כתוצאה, התאים התאימו את עצמם וגדלו בתוך התבנית, ליצירת חמישה פיגומים בצורת הטבעות האולימפיות.
8. תאי עצב או נוירונים נלקחו מחולדות בוגרות, ובמיוחד תאים המצויים בקרבת חוט השדרה המעבירים מידע חושי כמו טמפרטוקה ולחץ מהשרירים והעור למוח. תאי העצב הונחו בכלי התרבית לצד הפיגומים בצורת הטבעות. תאי העצב גדלו במשך 96 שעות, ובזמן זה נצמדו לתאים וגידלו סיבים חדשים בצורת הטבעות.
9. כדי לצלם את הטבעות החיות נוגדנים מסומנים בצבע אדום זרחני הוספו לתרבית. הנוגדנים מתחברים לחלבונים שנוצרים על ידי תאי העצב החיים. הטבעות החיות הונחו מתחת למיקרוסקופ מחובר למצלמה. המיקרוסקופ מציג רק את הצבע האדום. הצילום מראה את הטבעות החיות כשתאי העצב זוהרים באדום בוהק, וסיבי העצב נראים באדום פחות מבריק.

רוצה לדרג?
זה יעזור לכל מי שייחפש מידע רפואי על התחום

עוד בתחום