פיתוח ישראלי: "עור מהונדס" לטיפול בכוויות ולהחלמה מהירה

בעקבות המלחמה וריבוי הנפגעים מכוויות קשות עלה הצורך בפיתוח של "עור מהונדס" שניתן יהיה להשתיל במטופלים ושקצב ההחלמה יהיה מהיר הרבה יותר מהמקובל.

האתגר המדעי והרצון לסייע לחיילים הפצועים הוליד את שיתוף הפעולה בין צוותי המעבדה שלנו במעבדה לחומרים בהשראת הטבע וננו טכנולוגיה באוניברסיטת תל אביב ובנק הרקמות והנדסת שתלים במרכז הרפואי שיבא בתל השומר, ויחד הצלחנו לפתח עור מהונדס המיוצר מתאי המושתל – גמיש, חזק וקל יותר לשימוש מהטיפולים הקיימים.

בניסויים שערכנו בחיות מודל, העור המהונדס אף הראה סגירה מהירה פי שניים של פצעים וכעת אנו מקווים שבקרוב ניתן יהיה ליישם את הטכנולוגיה החדשנית גם במטופלים. פריצת הדרך המדעית שלנו פורסמה לאחרונה גם בכתב העת Advanced Functional Materials.

חסרונות השיטות המסורתיות לטיפול בכוויות קשות

כוויות מדרגה שנייה ומעלה מצריכות התערבות כירורגית כדי לאפשר לעור להתחדש ולהחלים, למנוע זיהומים ולהציל חיים. הטיפול הסטנדרטי נקרא "השתלת עור עצמי": לוקחים פיסת עור בריאה מאזור אחר בגופו של המטופל ומשתילים על הכוויה. לטיפול זה יש חסרונות רבים, והמרכזי שבהם הוא הצורך לפגוע ברקמת עור בריאה לשם הטיפול בכוויה, וכמובן שבמקרים של כוויות נרחבות, זמינות האזורים הבריאים מוגבלת.

אחת השיטות המתקדמות לטיפול בכוויות, הנמצאת בשימוש בישראל במרכז הרפואי שיבא, נקראת 'שתל אפידרמיס מתורבת": במקום לקחת רקמת עור גדולה, לוקחים מהמטופל ביופסיה קטנה בלבד, ממצים מתוכה את תאי הגזע ומגדלים אותם במעבדה ליצירת שתל עורי עצמי שמושתל חזרה למטופל.

אולם, גם לשיטה זו יש חסרונות. ראשית, מגדלים את תאי העור על גבי שכבת תאים מזינים ממקור עכברי, דבר שמחייב רגולציה קפדנית כדי לוודא שלא נותרות שאריות מהתאים העכבריים ברקמה המושתלת. שנית, ברגע שמנתקים את הרקמה האנושית מצלחת הגידול, היא מתכווצת ביותר מ-50%, כך שהניצולת נמוכה מאוד. כדי לכסות אזור אחד בגוף, כמו זרוע או רגל, נדרשים לעתים קרובות כ-30 שתלים. ולבסוף, העור הגדל במעבדה מורכב משכבת העור העליונה בלבד, האפידרמיס, ועל כן הרקמה שמתקבלת דקיקה מאוד, מתקפלת בקצוות ושברירית.

הצורך בפתרונות מתקדמים בולט במיוחד בישראל, שבה נפגעי כוויות כוללים גם חיילים רבים. עבור חיילים ואזרחים כאחד, שתל מהונדס ועמיד עשוי לשפר משמעותית את סיכויי ההחלמה ואת איכות החיים. מאז אוקטובר 2023, טופלו ב"שיבא" צעירים, חיילים ואזרחים רבים שסובלים מכוויות ובזמן כזה, הרצון שלנו להביא את הידע שנצבר במעבדה היישר למיטת החולה בבית החולים הופך למטרה דחופה ומוחשית.

עור מהונדס שמרגיש ומתפקד כמו עור אמיתי

לפיכך, המטרה המשותפת שהגדרנו למשימה היא לפתח שתל שיכול באמת לשנות את סיפור ההחלמה ולמעשה ליצור עור מהונדס שמרגיש ומתפקד כמו עור אמיתי – עור רב תאי ורב שכבתי,  כזה שלא יתכווץ, שלא ייקרע במגע יד ושלא ידרוש תוספות מבעלי חיים.

במסגרת כך פיתחנו רשת ננו-סיבים מחומר פולימרי בשם PCL, שכבר מאושר לשימוש על ידי ה-FDA, ושילבנו לתוכה פפטיד, רצף קצר של חומצות אמינו, שמעודד תאים להיצמד, לגדול ולהתחלק כמו בעור אמיתי.

על מצע זה גידלנו תאי עור שנלקחו מביופסיה של מטופל. תאי המטופל גדלו ספונטנית על הסיבים בצורה טבעית, עם שכבה של פיברובלסטים בצד אחד וקרטנוציטים בצד האחר – ממש כמו בעור אנושי. כמו כן, רשתות הננו-סיבים מיוצרות בתהליך טוויה אשר ניתן לגמלון, ל-scale up, והן בנויות מחומרים זמינים וביו-קומפטביליים, דבר שיאפשר בעתיד לייצר יריעות סיבים בכמות גדולה ואף לשלב בהן חומרים נוספים שיסייעו בתהליך ההחלמה.

בנוסף, השתל שלנו מיוחד בכך שהוא עמיד, אינו מתכווץ, ויחד עם זאת הוא גמיש וקל לתפעול. כשהשתלנו אותו בחיות מודל, ראינו תוצאות מרשימות: גילינו שהעור המהונדס שלנו קיצר את תהליך ההחלמה. אם בשיטה המקובלת מחצית מגודל הכוויה נסגרת בתוך שמונה ימים, אצלנו זה ארך ארבעה ימים בלבד. בנוסף, ראינו התחלה של צמיחת מבני עור חיוניים כמו זקיקי שיער.

לסיכום, העור המהונדס שפיתחנו מהווה קפיצת מדרגה של ממש בתחום רפואת הכוויות, הוא מבוסס כולו על תאי המטופל, עמיד, גמיש, קל לתפעול ומקצר את תהליך ההחלמה.

מדובר בצעד משמעותי לעבר טיפולים מותאמים אישית, שיכולים לשפר באופן ניכר את סיכויי ההחלמה ואיכות החיים של נפגעי כוויות קשות – חיילים ואזרחים כאחד. בשלב הבא, אנו מתכננים לעבור לניסויים במודלים נוספים ולקדם במקביל את תהליכי הרגולציה הנדרשים עבור שילוב החומרים החדשניים, מתוך מטרה להנגיש את הטכנולוגיה לשימוש קליני כבר בעתיד הקרוב.

הפיתוח נערך בהובלת שלוש קבוצות מחקר שעבדו בשיתוף: פרופ' ליהי אדלר-אברמוביץ והדוקטורנטית דנה כהן-ג'רסי מהמעבדה לחומרים בהשראת הטבע וננו-טכנולוגיה בבית הספר לרפואת שיניים, בפקולטה לרפואה ומדעי הבריאות באוניברסיטת תל אביב, בשיתוף עם ד"ר אילת די סגני, מנהלת בנק הרקמות והנדסת שתלים ב"שיבא", ד"ר מרינה בן-שושן, מנהלת מחקר וד״ר עדי ליאאני חוקרת מהמעבדה להנדסת שתלי עור ע״ש גרין ב"שיבא", ד"ר מוטי חרץ, מנהל היחידה הארצית לטיפול נמרץ כוויות ב"שיבא" ופרופ' יוסי חייק מנהל המערך לכירורגיה פלסטית והמרכז הארצי לכוויות ב"שיבא" ועם ד"ר עמית סיט מבית הספר לכימיה באוניברסיטת תל אביב.