שחזור איברים ורקמות פגועים במעבדה נחשב לאחד האתגרים הגדולים ביותר בטכנולוגיה הרפואית כיום. אחד המכשולים המרכזיים בדרך לשם הוא יצירת רשתות מורכבות של כלי דם ונימים דקים – שחלקם דקים פי 34 משערת אדם ומאפשרים למרכיבי הדם לעבור בהם בזה אחר זה. כעת, צוות חוקרים בהובלת המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, ובשיתוף חוקרים ממוסדות נוספים, פרסם מחקר חדש בכתב העת "PNAS" המציג פיתוח פורץ דרך המאפשר לתכנת ולכוון את צמיחתם של כלי דם מלאכותיים בדיוק רב מאי פעם.
2+השיטה החדשה מבוססת על התאמה של טכנולוגיה שבה השתמשו החוקרים בעבר כדי ליצור שרירים ועצבים מלאכותיים. הטכניקה עושה שימוש בכוחות מגנטיים המותחים ומושכים בעדינות תאים הבונים כלי דם, אשר גודלו במעבדה ורוסנו בתוך ג'ל קולגן. בתוך שבב זעיר שולב מגנט קטן, שנשלט בתלת-ממד על ידי מגנטים חיצוניים סביבו. שינוי עוצמת הכוח המגנטי אפשר לחוקרים לשלוט באופן מדויק באורך ובכמות של כלי הדם החדשים שצמחו בתהליך המכונה אנגיוגנזה.
מובילת המחקר, מהנדסת המכונות ריטו רמן מ-MIT, ציינה כי מתיחת תאי כלי הדם הלוך ושוב מחזקת את התפתחות הנימים ומעניקה למדענים שליטה חסרת תקדים על כיוון הצמיחה, האורך והכמות שלהם. לדבריה, היכולת לתכנת את צמיחת כלי הדם באמצעות גירויים פיזיקליים עשויה לאפשר ייצור ניתן לשכפול וסקלבילי של רקמות מהונדסות להשתלה.
2+בחינה מעמיקה של המנגנון הביולוגי שמאחורי התהליך – שאותו הובילו חוקרים נוספים בהם מהנדסת הביו-רפואה ג'סיקה שאה ושותפים נוספים למחקר – חשפה את חשיבותם של מנגנונים תאיים. כאשר החוקרים חזרו על הניסויים באמצעות תאים שמהם נוטרל גן בשם PIEZO1, האחראי על תעלות יונים בתאי הגוף המגיבות ללחץ מכני, נוצר מספר נמוך בהרבה של כלי דם, עובדה המעידה על כך שהפעלת תעלות אלו קריטית להצלחת התהליך.
בשלב הבא של המחקר, הצוות מתכוון לבדוק כיצד דם זורם בפועל בעורקים, בוורידים ובנימים שנוצרו על השבב, במטרה להרחיב את הטכנולוגיה סביב מבנה תאי הדם ולהתקדם לעבר גידול איברים ורקמות פונקציונליים מלאים – החל מרקמת שריר.
