הגדלה מחדש של איבר חסר זה לא עניין גדול עבור יצורים הידועים ב"כוחות העל" המתחדשים שלהם כמו כוכבי ים או סלמנדרות.
אבל מה עם בני אדם?
תאים בודדים בגוף שלך מוחלפים כל הזמן כשהם נשחקים. לדוגמה, השכבה החיצונית של העור שלך נשירהבערך כל ארבעה שבועות.
עם זאת, חידוש איברים וחלקי גוף שלמים הוא מעבר לתחום הביולוגיה האנושית. עם זאת, בשנים האחרונות, מדענים הגדילו בהצלחה מגוון של העתקיםבמעבדה. אלה כוללים איברים מיניאטוריים, אואורגנואידים, שגדלים מתאי גזע, ואיבר-על-שבבמודלים, שבהם גדלים תאים מרקמות ספציפיות במכשירים בגודל כרטיס אשראי המחקים את התנאים הפיזיולוגיים של איבר בגוף.
גישות אלו מאפשרות למדענים לחקור איברים אנושיים במהלך בריאות ומחלות ברמת דיוק שלא הייתה אפשרית במודלים של בעלי חיים. ככזה, יש לקוות שהם יעזרו לזרז את.
הנה כמה דוגמאות מהתקופה האחרונה.
חצוצרות
בשנת 2015, מדענים השתמשו בתאי גזע בצלחת מעבדה כדי לגדל את השכבה התאית הפנימית ביותר של החצוצרות האנושיות, המבנים המחברים את השחלות והרחם. ב מלווההַצהָרָה, חוקרים תיארו את האורגנואידים שנוצרו כחולקים את התכונות של חצוצרות אמיתיות בגודל מלא, כמו צורתן האופיינית. הם אפילו הצליחו לזהות שני מסלולי איתות הדרושים לצמיחה מתמשכת של האורגנואידים, כלומר מדענים יכולים לחקור אותם לאורך זמן.
מוֹחַ
, חוקרים פיתחו במעבדה גרסאות מיניאטוריות תלת-ממדיות מתוחכמות יותר ויותר של המוח האנושי, או "מיני-מוח". מדענים גידלו דגמי מיני של, מיני מוחות שיש להםודגמים שגדלו במיוחד. אורגנואידים במוח אפילו גדלים בחלל כדי לחקור הזדקנות מואצת והתפתחות של מחלות נוירולוגיות כגון.
לֵב
בשנת 2024, מדענים השתמשו בתאי גזע כדי לגדול. ללבבות העתק אלו, שהם קטנים יותר מגרגר אורז, יש כלי דם וכל סוגי התאים שנמצאים בדרך כלל בלב האדם. הם אפילו הכו כמו הדבר האמיתי.
בנפרד, חוקרים מפתחים גם מה שנקראללמודמַחֲלַת לֵב, כמו גם איך הלבנרפא לאחר פציעה, וכדי להעריך אתבטיחות ויעילות של תרופות חדשות. מודלים כאלה היו גםלפענח כיצד מיקרו-כבידה משפיעה על הלב.
כִּליָה
,מדעניםגידל מיני כליה במעבדה. האורגנואיד, שהכיל את כל סוגי התאים השונים המצויים בכליה האנושית, גדל מתאי גזע תוך שימוש בשילוב של כימיקלים מעוררי גדילה. זה דומה לכליה של עובר מתפתח ויכול לשמש לבדיקות סמים, אמר הצוות שפיתח אותוהַצהָרָה.
ריאה
החוקרים גדלואורגני ריאות תלת מימדיים במעבדהשפיתחו מבנים של דרכי הנשימה הנקראים ברונכי ושקי ריאות קטנים הידועים בשם alveoli.
"מיני-ריאה אלו יכולות לחקות את התגובות של רקמות אמיתיות ויהוו מודל טוב לחקור כיצד איברים נוצרים [ו] משתנים עם מחלה, וכיצד הם עשויים להגיב לתרופות חדשות."ג'ייסון ספנס, מחבר מחקר בכיר ופרופסור לרפואה פנימית, הנדסה ביו-רפואית וביולוגיה של תאים והתפתחות בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת מישיגן, אמר בהַצהָרָה. המיני-ריאות שרדו במעבדה במשך יותר מ-100 ימים.
בֶּטֶן
, מדענים גידלו מיני קיבות בצלחת מעבדה. לאורגנואידים לקח כחודש להתפתח ויצרו "מבנים חלולים בצורת אליפסה" בעלי פנים עם קפלים כמו אלה שרואים בבטן האדם,ג'ים וולס, אחד החוקרים שפיתחו אותו ופרופסור לביולוגיה התפתחותית במרכז הרפואי של בית החולים לילדים בסינסינטי,.
הקיבה הקטנטנה, שקוטרם היה כ-0.1 אינץ' (3 מילימטר), תעזור במיוחד למדענים החוקרים את ההשפעות של זן מסוים של חיידקים הנקראיםהליקובקטר פילורישגורםמחלת קיבה, אמר וולס.
זה בגללהליקובקטר פילוריהוא מתנהג בצורה שונה בבעלי חיים מאשר בבני אדם.
נַרְתִיק
בשנת 2014 פורסם מחקר בכתב העתה-Lancetתיאר אתבארבעה מטופלים בגילאי 13 עד 18. האורגנואידים נוצרו על ידי טיפוח תאי המטופלים על פיגום בצורת נרתיק במעבדה. הם הושתלו בחולים בתקווה לתקן פגם מולד שבו הנרתיק והרחם היו חסרים או לא מפותחים.
בני הנוער נבדקו מדי שנה במשך שמונה שנים לאחר ניתוח ההשתלה, שבמהלכן האיברים פעלו כרגיל, ואיפשרו קיום יחסי מין ללא כאבים, דיווח הצוות.
כמעט עשור לאחר מכן, מדענים פיתחו את ה"ראשון בעולם"אורכו של המכשיר היה בסביבות 1 אינץ' (2.54 סנטימטרים) והכיל תאים אנושיים חיים שניתן היה לחסן אותם בחיידקים השוכנים בדרך כלל בנרתיק האנושי.
פִּין
מדענים גם גידלו רקמת זיקפה של הפין במעבדה באמצעות תאים מארנבות. הפין שגדל במעבדה, שהיו, ניתן להשתיל בארנבות זכרים, שהמשיכו להזדווג בהצלחה. המטרה היא שאפשר לתת את האורגנואידים של הפין האלה לגברים עם פציעות במפשעה או מומים מולדים, כמו חיילים שנפצעו בלחימה.
עם זאת, באותו זמן, המחקר עדיין היה בשלב הניסוי שלו, עם אישור ממינהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA) שנדרש לצוות להרחיב את עבודתו ולשלב רקמות אנושיות ונבדקים.
אֹזֶן
למדענים יששנעשו מגידול תאים חיים סביב תבנית בצורת אוזניים במשך כשלושה חודשים. התבנית נוצרה על ידי מודל אוזן של ילד באמצעות תוכנת תלת מימד ולאחר מכן שליחת הדגם למדפסת תלת מימד.
לאחר מכן זרעו החוקרים את התבנית המודפסת בתלת-ממד עם קוקטייל של תאי אוזני פרה חיים, כמו גם קולגן מזנבות חולדה כדי לתמוך בצמיחת התאים. לאחר מכן, האוזניים המלאכותיות הושתלו בחולדות במשך חודש עד שלושה חודשים, בעוד מדענים העריכו כיצד האיברים השתנו בגודל ובצורה עם גדילתם. השלב הבא יהיה להסתכל על השימוש בתאי אוזניים אנושיים, ולא בתאי אוזניים של פרות. התקווה היא ליצור בסופו של דבר אוזן תחליף לילדים שנולדים עםמיקרוטיה, עיוות מולד שבו האוזן החיצונית אינה מתפתחת כראוי, מה שמוביל לרוב לאובדן שמיעה.
מְעִי גַס
בשנת 2024, מדענים יצרומתאי גזע של עכברים שעוררו להתבגר בצלחת מעבדה באמצעות כימיקלים מעוררי צמיחה.
לאחר מכן, הצוות עורר סרטן המעי הגס באורגנואידים על ידי הפעלת גנים ספציפיים הקשורים לסרטן ברקמה. ניתן לגדל את הגידולים הללו במשך מספר שבועות בצלחת מעבדה ודמו לסרטן שנראה בעכברים. זה איפשר לחוקרים לחקור את התפתחות המחלה ביתר פירוט מאי פעם.
בשלב הבא, הצוות מתכנן לגדל את המיני-קולונים הללו באמצעות תאים מחולי סרטן המעי הגס כדי להפוך את העבודה למתאימה יותר לבני אדם.
אשכים
גרסאות מיניאטוריות תלת-ממדיות של אשכים מגיעות גם לרשימת חלקי הגוף שמדענים גידלו במעבדה.
האורגנואידים גודלו בפעם הראשונהבשנת 2024 מתאי עכברים בעזרת כימיקלים מעוררי גדילה. הם שרדו בצלחת מעבדה עד תשעה שבועות והסתכלו. חוקרים אומרים כי ניתן להשתמש באורגנואידים אלה כדי לחקור מצבים שבהם תפקוד האשכים מופרע, כגוןהפרעות בהתפתחות המיןואי פוריות גברית.
שִׁליָה
מדענים גם עיצבו מודל של השליה במעבדה על מנת לחקור כיצד האיבר מתפתח במהלך ההריון ומה גורם לסיבוכים חמורים להתעורר.
בשנת 2018, מדענים יצרו מיני-שלייות תלת-ממדיות המורכבות ממגוון של תאים ומבני איברים. האורגנואידים אפילו הפרישו הורמונים שיכולים לייצר תוצאה חיובית, מצאו חוקרים.
שש שנים מאוחר יותר, אותו צוות השתמש במודל מעט יותר מפותח כדי לזהות חלבונים שהם חיוניים עבורם. חלבונים אלו משפיעים על זרימת הדם ועל השתלת השליה ברחם. הבנה נוספת על חוסר התפקוד שלהם יכולה לספק תובנות חשובות לגבי הפרעות הריון כגוןרעלת הריון, אמר הצוות.
לַחמִית
חוקרים גידלו מודל תלת מימד של העין- מבנה המכונה הלחמית.
האורגנואיד נוצר באמצעות תאי גזע מרקמת הלחמית שסופקו על ידי תורמי איברים וחולים שעברו ניתוח עיניים. האורגנואיד הכיל את כל סוגי התאים השונים שבדרך כלל יימצאו בלחמית האדם, כולל אלו הדרושים ליצירת דמעות עשירות בריר. הוא אפילו הכיל סוג של תא משטח שלא נמצא בעבר בלחמית, אבל זה היהקשור לאלרגיות.
עם פיתוח נוסף, החוקרים מקווים שהאורגנואיד ישמש בסופו של דבר לייצור לחמיות חלופיות לאנשים עם כוויות בעיניים או סרטן, למשל.
מדענים פיתחו גם דרך לגדולמודלים תלת מימדיים של הרשתית, או האזור הרגיש לאור בחלק האחורי של העין, בצורה מהירה ועקבית. ניתן היה להתרגל לאורגנואידים הללולפתח טיפולים חדשיםלמחלות ניווניות ברשתית, אומרים הצוות.
כלי דם
תוספת נוספת לרשימת חלקי הגוף שגודלו במעבדה היא כלי דם. בשנת 2024, מדענים יצרו ""אשר חיקה את צורת כלי הדם והציג כיצד הדם זורם דרכם.
המודל התלת מימדי הכיל תאים המצפים את כלי הדם האנושיים, יחד עם המסגרת הפיזית התומכת בהם.
הצוות מקווה שהוא ישמש כדי לחקור את ההשפעות העלולות להיות קטלניות של ארס נחשים ולהאיץ את הפיתוח של אנטי ארס חדשים.
גידול
מדענים דגמו גם גידולים אנושיים במעבדה.בשנת 2024, למשל, צוות מחקר גידל אורגנואידים שלגליובלסטומות, שהם הסוג האגרסיבי ביותר של סרטן המוח. הם השתמשו במודלים כדי לבדוק במהירות ובדייקנות כיצד מגיבים גידולים מסוג זהטיפול בתאי T CAR- טיפול הכולל תכנות מחדש של מטופללתקוף תאים סרטניים.
מודלים כאלה מועילים מכיוון שקשה למדוד בדיוק כיצד מטופל מגיב לטיפול בסרטן נתון, ברמה התאית, אמר הצוות ב-הַצהָרָה. הסיבה לכך היא שאי אפשר לקחת דגימות רקמה רגילות מהמוח, וקשה להבחין בין גידול גידול לדלקת הקשורה לטיפולהדמיית תהודה מגנטיתסריקות (MRI), אמרו.
