פרופ' שולמית לבנברג, חברת סגל בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון, היא מהחוקרות המובילות בעולם בתחום הנדסת הרקמות. לתחום זה היא נכנסה כבר בפוסט-דוקטורט ב-MIT, בהנחיית פרופ' בוב לנגר, וההישג העיקרי שלה פורסם ב-Nature Biotechnology: פיתוח רקמת שריר מהונדסת עם רשת כלי דם. לדבריה, "הראינו שכשאנחנו משתילים בגוף רקמה מהונדסת המכילה כלי דם, הם מתאחים עם כלי הדם של הגוף והשתל נקלט במהירות רבה יותר ובאופן טוב יותר. זהו יתרון משמעותי מאוד ביישום הנדסת הרקמות בהשתלות".
בשנת 2004 הצטרפה פרופ' לבנברג לטכניון כחברת סגל בפקולטה להנדסה ביו-רפואית ומאז היא עוסקת במחקר ובהוראה בפקולטה. היא כיהנה כדיקנית הפקולטה וכיום היא עומדת בראש המרכז לביו-הדפסה תלת-ממדית להדפסת תאים וביו-חומרים ובראש מרכז רינה ואבנר שניאור לחקר הסוכרת. היא גם חברה ב- NAI האקדמיה הלאומית האמריקאית לממציאים ועמיתת המכון האמריקאי AIMBE להנדסה רפואית וביולוגית.
"אני מאמינה בכל לבי במחקר בין-תחומי", אומרת פרופ' לבנברג, "לרבות Bio-Convergence- הממשק בין מדעי החיים וההנדסה. הטכניון הוא מקום מתאים מאוד עם שילובים בין-תחומיים כאלה משום שיש כאן גוף ידע עצום במדעים ובהנדסה, עם ביולוגיה ורפואה. הפקולטה להנדסה ביו-רפואית מממשת את החזון הזה בערוצים שונים: במחקר בין-תחומי בתוך הפקולטה; בתוכניות לימוד בין-פקולטיות, כגון התוכנית המשולבת בהנדסה ביו-רפואית ובפיזיקה, והתוכנית המשולבת בהנדסה ביו-רפואית וברפואה, המכשירה רופאים-מהנדסים שרכשו בסיס טכנולוגי משמעותי; ובשיתופי פעולה עם תעשיית הביומד בארץ ובעולם".
הידוק הקשר בין אקדמיה לתעשייה
כפי שהיא מאמינה במחקר בין-תחומי בתוך האקדמיה היא מאמינה בהידוק הקשר בין אקדמיה לתעשייה. "לאקדמיה יש יכולת להתעמק במחקר ולגלות אורך רוח, ואילו לתעשייה יש משאבים רבים יותר וכמובן מוטיבציה עסקית ויישומית עצומה. השילוב בין שני המגזרים האלה מאפשר תרגום של המחקר המדעי האיכותי המתקיים בטכניון לכדי טכנולוגיות ומוצרים המשרתים את החברה האנושית". גם לה עצמה יש כמה תרומות חשובות בעניין זה - חברות שהוקמו על סמך הטכנולוגיות שפותחו במעבדתה בטכניון: אלף פארמס העוסקת בפיתוח בשר מתורבת, NanoSynex המציגה טכנולוגיה להתאמה אישית של אנטיביוטיקה למטופל, ו-NurExone Biologics, שמפתחת טכנולוגיה חדשנית לשיקום מפגיעות קשות במערכת העצבים.
פיתוחים והישגים
אלה כמה מהפיתוחים וההישגים של פרופ' לבנברג בשנים האחרונות:
הדפסה של אוזן (Biofabrication, 2021). יחד עם ד"ר שי דובדבני מהמרכז הרפואי שיבא והפוסט-דוקטורנטית ד"ר שירה לנדאו, פיתחה פרופ' לבנברג שתלי אפרכסת אסתטיים, מותאמים אישית, לשיקום אוזניים שלא התפתחו כראוי. שתלים אלה מיועדים לסובלים ממיקרוטיה - אוזן שהתפתחה באופן לא תקין. הטכנולוגיה החדשה משלבת הדפסה תלת-ממדית ומספקת התאמה מדויקת של מבנה האפרכסת. טכנולוגיה זו תאפשר לבצע את הניתוחים כבר בגיל צעיר יותר ותמנע סבל רב הכרוך בניתוחים היום (שכוללים קצירת סחוס מהצלעות).
שיפור קליטת הגלוקוז בקרב חולי סוכרת מסוג 2 (Science Advances, 2021). הטיפולים המקובלים בסוכרת ובתנגודת לאינסולין מבוססים על צריכה של תרופות בהזרקה ובבליעה ומספקים מענה חלקי וקצר טווח. זה הרקע לניסיון לפתח פתרונות מערכתיים ארוכי טווח. הטכנולוגיה שפותחה במעבדת לבנברג, בהובלת הדוקטורנטית ריטה בקרמן, הובילה לגידול רקמת שריר מהונדסת המאופיינת בביטוי-יתר של GLUT4. השתלת רקמת השריר המהונדסת שיפרה את תפקודיהם של העכברים בניסוי והשיפור נשמר למשך חודשים ארוכים. גם כאשר בוצעה "העמסת סוכר", כלומר, צריכת יתר של גלוקוז, העכברים המטופלים התמודדו איתה היטב.
רקמת עצם מהונדסת המכילה כלי דם בשלים (Advanced Functional Materials, 2021). יחד עם הדוקטורנט ד"ר עידן רדנסקי פיתחה פרופ' לבנברג מתלה (שתל) מהונדס המשלב רקמה רכה ועצם המשתלב היטב באיבר המטרה, הן מבחינה מכנית והן מבחינה ביולוגית, והופך לחלק אינטגרלי בעצם. בכך אפשר יהיה לשקם רקמה פגועה ממקור עצמי (autograft) – בלי שיהיה צורך לקחת רקמה מאיבר אחר בגופו של המטופל.
מתלה רקמה עם רשת כלי דם מסועפת (Advanced Materials, 2021). במחקר זה, שהוביל הדוקטורנט ממעבדתה אריאל שקלני, הם הדפיסו מתלה מתקדם המכיל תאי לב ורשת כלי דם מסועפת, שבה מסתעפים מהעורק הראשי כלי דם ומתחברים לכלי דם מהונדסים קטנים שנוצרים ברקמה. לדברי פרופ' לבנברג, "אנחנו מאמינים שזהו צעד חשוב לקראת רפואה מותאמת אישית ורלוונטי גם לשאר רקמות הגוף. כעת אנחנו מקדמים הדפסה של רקמת שריר ורקמות שומן, שיוכלו לשמש להשלמת חסרים ברקמות בגוף, כגון לאחר פציעות או ניתוחים להסרת גידולים".
בלימת התכווצותן של רקמות מודפסות בתקופה הקודמת להשתלה (Advanced Science, 2022). יחד עם הדוקטורנט מג'ד משעור ועם קבוצת המחקר של פרופ' חבצלת ביאנקו פלד, מהפקולטה להנדסה כימית, הם פיתחו טכנולוגיה חדשה המונעת תהליך בעייתי המתרחש ברקמות מודפסות - התכווצות בתקופה הקודמת להשתלה. הפתרון שמצאו הוא print-and-grow, מיקרוג'ל חדשני המשמש כחומר תמיכה בתהליך וכן מונע מהרקמה להתכווץ לאחר ההדפסה ובכך משמר את גודלה של הרקמה וצורתה.
הדפסה בעזרת אולטרסאונד. לאחרונה פיתחה קבוצת המחקר של לבנברג שיטה חדשנית לביו-הדפסה של תאים חיים ורקמות בעומק הגוף בצורה לא פולשנית באמצעות השרייה של גלי קול מחוץ למטופל (Small methods 2024). בשיטה החדשנית, שפותחה בהובלת הפוסט-דוקטורנט ליאור דבי והדוקטורנט מג'ד משעור, תאים או תרופות מובלים בתוך דיו ביולוגי נוזלי ישירות לאזור המטופל בעומק הגוף באמצעות הזרקה ישירה או קטטר, ולאחר מכן הרקמה המהונדסת מודפסת באמצעות גלי-קול המושרים ממתמר אולטרסאונד חיצוני למטופל. כך יכולה להיבנות רקמה מהונדסת בעומק הגוף ללא חשיפת האתר המטופל.
פיתוח בשר מתורבת. את הניסיון הרב שלה בתחום הנדסת הרקמות רתמה פרופ' לבנברג בשנים האחרונות גם לעולם המזון, עם טכנולוגיות חדשות לייצור בשר מתורבת Nature Food 2020) Biomaterials 2022). "לשמחתי, המחקר שלנו בתחום הזה הוביל להקמת אחת החברות המובילות בתחום, אלף פארמס. בשנים האחרונות, בהובלת המנכ"ל דידיה טוביה, רשמנו כמה הצלחות משמעותיות, ובהן נתח האנטרקוט המתורבת הראשון בהיסטוריה, ובינואר 2024 אישר משרד הבריאות את שיווק הסטייקים המתורבתים שלנו בישראל".
