כאשר אדם מאבד חלק משמעותי מעצם בעקבות תאונה קשה, פציעת מלחמה או ניתוח להסרת גידול סרטני, הרופאים ניצבים בפני אתגר מורכב: כיצד לשחזר את העצם החסרה בצורה שתאפשר למטופל לחזור לתפקוד מלא. כיום נעשה שימוש בשתלי טיטניום ובשתלי עצם, אך פעמים רבות הגוף מתקשה לייצר רקמת עצם בסמיכות לשתל, וההחלמה אינה מלאה. כעת מציגים חוקרים מאוניברסיטת תל אביב ומהמרכז הרפואי איכילוב טכנולוגיה חדשה שעשויה לשנות את המצב. במחקר שפורסם בכתב העת Advanced Healthcare Materials הם פיתחו שתל טיטניום מותאם אישית, המודפס בתלת ממד, ובתוכו חומר ביולוגי ייחודי שמעודד את הגוף לבנות עצם חדשה.
מחקר משותף לאקדמיה ולרפואה הקלינית
המחקר נערך בהובלת פרופ' ליהי אדלר אברמוביץ מבית הספר לרפואת שיניים, בפקולטה למדעי הרפואה והבריאות ע"ש גריי והמרכז לננו-מדע וננוטכנולוגיה באוניברסיטת תל אביב. את המחקר הוביל נועם רטנר, תלמיד מחקר (DMD-PhD) במעבדתה של פרופ' אדלר אברמוביץ, בשיתוף ד"ר שלמה דדיה, מומחה באורתופדיה אונקולוגית ומנהל מרכז לוין לחדשנות כירורגית והדפסת תלת ממד במרכז הרפואי איכילוב, וערן גולדן CTO של מרכז לוין. במחקר השתתפו גם ד"ר ולדימיר פרליס, ד"ר אריאל פוחוזייב, פרופ' רחל שריג, פרופ' יצחק בינדרמן וד"ר מיכל הלפרין שטרנפלד.
משתל שמחליף עצם - ומשתתף בריפוי
"שתלי טיטניום קיימים כבר שנים רבות והם חזקים מאוד, אבל מבחינה ביולוגית הם למעשה פסיביים", מסבירים החוקרים. "הם ממלאים את החסר בעצם, אך אינם מעודדים באופן פעיל את תהליך הריפוי. אנחנו רצינו להפוך את השתל עצמו לסביבה שמעודדת התחדשות". לשם כך פיתחו החוקרים מעין "פיגום ביולוגי" המבוסס על חומרים המדמים את הסביבה הטבעית שבה נוצרת עצם בגוף. הפיגום משולב בתוך המבנה הנקבובי של שתל הטיטניום ומספק לתאי הגוף תנאים נוחים להיצמד, להתרבות ולבנות רקמת עצם חדשה.
צמיחת עצם גם בלב האזור הפגוע
הממצא המשמעותי ביותר במחקר התקבל בניסויים שנערכו במודל של חסר עצם גדול. החוקרים גילו כי השתלים החדשים הובילו לצמיחה נרחבת של עצם חדשה בתוך השתל עצמו - כולל במרכז האזור הפגוע, שנחשב בדרך כלל לחלק הקשה ביותר לריפוי. בעוד שבשתלים רגילים צמיחת העצם מתרחשת בעיקר מהשוליים פנימה, בטכנולוגיה החדשה נרשמה צמיחה משמעותית של עצם בכל נפח השתל. לדברי החוקרים, זהו אחד הממצאים החשובים ביותר בעבודה. "במקרים רבים אנחנו מצליחים לקבל צמיחת עצם מסוימת סביב השתל, אבל החלקים הפנימיים נותרים חלולים יחסית. כאן ראינו שהגוף מצליח לייצר עצם גם במרכז האזור הפגוע, וזה קריטי ליציבות ארוכת הטווח של השיקום".
יותר כלי דם, פחות דלקת
בנוסף, נמצאו סביב השתלים החדשים יותר כלי דם, פחות סימני דלקת ויותר עדויות לתהליך ריפוי פעיל. שילוב זה חשוב במיוחד משום שרקמת עצם חדשה זקוקה לאספקת דם תקינה כדי לשרוד לאורך זמן. יתרון נוסף של הטכנולוגיה הוא פשטותה היחסית והפיתוח החדש אינו דורש שימוש בחומרים ביולוגיים מורכבים. במקום זאת, הוא מגייס את מנגנוני הריפוי הטבעיים של הגוף ומספק להם סביבה מתאימה לפעול בה.
צעד נוסף לעבר רפואה מותאמת אישית
החוקרים מאמינים כי בעתיד ניתן יהיה לייצר לכל מטופל שתל מותאם אישית על בסיס סריקות רפואיות, ולהשתמש בטכנולוגיה לשיקום פציעות מורכבות, שחזור עצם לאחר כריתת גידולים ואף במקרים שבהם כיום האפשרויות הטיפוליות מוגבלות. אם המחקר יצליח לעבור גם לניסויים קליניים בבני אדם, הוא עשוי לסמן דור חדש של שתלים רפואיים – כאלה שלא רק מחליפים עצם, אלא מסייעים לגוף לגדל אותה מחדש.
הגוף עובד בעצמו
"אחד האתגרים הגדולים ברפואת השיקום הוא לא רק להחליף את העצם שאבדה, אלא לגרום לגוף לבנות אותה מחדש. הפיתוח שלנו משלב בין החוזק והדיוק של שתל טיטניום המודפס בהתאמה אישית לבין סביבה ביולוגית שמעודדת את תהליכי הריפוי הטבעיים של הגוף. ייחודה של הטכנולוגיה הוא בפשטותה - ללא תאי גזע, ללא תרופות וללא גורמי גדילה. אנחנו מעניקים לגוף את התנאים הנכונים לבצע את העבודה בעצמו. התוצאות שקיבלנו מעידות על פוטנציאל משמעותי לשיפור הטיפול במטופלים הסובלים מחסרי עצם נרחבים בעקבות טראומה, מחלות או כריתת גידולים, ואנחנו מקווים שבעתיד ניתן יהיה לתרגם את הגישה הזו ליישומים קליניים שיסייעו לשקם עצמות בצורה יעילה ומדויקת יותר", מסבירה פרופ' ליהי אדלר אברמוביץ.
בשיתוף איכילוב ואוניברסיטת תל אביב
