אנטוני אטאלה: הדפסה של כליה אנושית

אנו מצויים בעיצומו של משבר בריאות קשה הנוגע למחסור באיברים. החיים שלנו ארוכים יותר. הרפואה נחלה הצלחה רבה יותר בהארכת תוחלת החיים שלנו. אבל, ככל שאנו מזדקנים, גדל הסיכוי לכשל של האיברים שלנו. וכך אין היום מספיק איברים להשתלה. למעשה, בעשר השנים האחרונות מספר האנשים הזקוקים להשתלה הוכפל, בעוד מספרן של ההשתלות שבוצעו בפועל כמעט לא השתנה. וכעת אנו שרויים במשבר בריאות.

וכאן נכנס לתמונה התחום של הרפואה ההתחדשותית. תחום זה כולל, למעשה, מגוון נושאים. ניתן להשתמש ב"פיגומים" - ביו-חומרים - הם כמו חלק מחולצה - אבל עשויים מחומרים שניתן להשתיל במטופל ולעזור לו ליצור מחדש איברים. ניתן גם להשתמש בתאים בודדים - תאים שלכם או תאי גזע של אנשים אחרים. ניתן גם להשתמש בשתי השיטות. בשילוב של ביו-חומרים ותאים. וזהו השלב בו אנו נמצאים היום.

זהו לא תחום חדש. זהו ספר שיצא לאור ב-1938. הוא נקרא "The Culture of Organs." אחד המחברים, אלכסיס קארל, זכה בפרס נובל. הוא המציא חלק מהטכנולוגיות המשמשות עד היום לתפירת כלי דם. הוא גם תכנן חלק משתלי כלי הדם הנמצאים עד היום בשימוש. שימו לב למחבר השותף שלו: צ'רלס לינדברג. זהו אותו צ'רלס לינדברג שבילה את שארית ימיו בשיתוף פעולה עם אלכסיס במכון רוקפלר בניו יורק בתחום של תרביות איברים.

אז אם התחום קיים כל כך הרבה זמן, למה ההתקדמות בו כל כך קטנה? הסיבה היא שהוא כרוך באתגרים רבים ומגוונים. אציין שלושה מהם: הראשון הוא תכנון של חומרים שניתן להכניס לגוף ומחזיקים מעמד לאורך זמן. בתחום זה חלה התקדמות גדולה וכיום זה ניתן לביצוע. האתגר השני היה התאים. לא הצלחנו לגדל מספיק תאים מחוץ לגוף. ב-20 השנים האחרונות הצלחנו להתגבר גם עליו. מדענים רבים יכולים היום לגדל סוגים שונים של תאים. ובנוסף יש לנו גם תאי גזע. אבל גם היום, ב-2011, ישנם סוגי תאים שאנחנו לא מצליחים לגדל. תאי כבד, תאי עצב, תאי לבלב לא ניתנים לגידול גם היום. האתגר השלישי הוא כלי דם - אספקת דם כדי לאפשר לאיברים או לרקמות לשרוד ברגע שאנו יוצרים אותם.

כיום אנו יכולים להשתמש בביו-חומרים. זהו ביו-חומר. אנחנו יכולים לארוג אותם, לסרוג אותם, או להשתמש בהם כמו שרואים כאן. זוהי מכונה דומה למכונת צמר גפן מתוק. ראיתם את התרסיס נכנס. כמו הסיבים במכונת צמר גפן. הם יוצרים את המבנה הצינורי הזה. זהו ביו-חומר שאפשר להשתמש בו כדי לסייע לגוף שלכם ליצור איברים מתאים שלכם. וזה בדיוק מה שעשינו כאן.

זהו מטופל שהגיע עם איבר לא מתפקד. יצרנו אחד מהביו-חומרים החכמים האלה, והשתמשנו בו כדי להחליף ולתקן את המבנה של המטופל הזה. למעשה, בנינו מהביו-חומר גשר, כך שהתאים של האיבר הזה יכלו לעבור עליו, לגשר על הפער וליצור מחדש את הרקמה. זהו תצלום רנטגן של המטופל לאחר 6 חודשים. ניתן לראות את הרקמה שנוצרה מחדש. ניתן לראות שהרקמה נוצרה מחדש באופן מלא בבדיקה מתחת למיקרוסקופ. אנו יכולים להשתמש גם בתאים בודדים. אלו תאים שהשגנו. אלו תאי גזע שיצרנו ממקורות מסויימים. אנו יכולים לגרום להם להפוך לתאי לב. הם מתחילים לפעום בתרבית. הם יודעים מה תפקידם. התאים יודעים באופן גנטי מה תפקידם, והם מתחילים לפעום ביחד. היום ניסויים קליניים רבים משתמשים בסוגים שונים של תאי גזע לטיפול במחלות לב. זה כבר נמצא בשימוש בטיפול בשטח.

אם נשתמש במבנים גדולים יותר כדי להחליף מבנים גדולים יותר, נוכל להשתמש בתאים של המטופל, או באוכלוסיית תאים מסויימת בשילוב עם ביו-חומרים שישמשו כפיגומים. הרעיון הוא כזה: אם איבר מפסיק לתפקד או נפגע - לוקחים חתיכה קטנה מהרקמה שלו, בחצי הגודל של בול דואר, מפרידים בין התאים ומגדלים אותם מחוץ לגוף. לאחר מכן לוקחים פיגום, ביו-חומר. זה נראה כמו פיסת חולצה. מעצבים את החומר הזה, ומשתמשים בתאים כדי לכסות את החומר שכבה אחר שכבה - כמו שאופים עוגת שכבות. לאחר מכן מכניסים אותו למתקן דמוי תנור. כך אנו יכולים ליצור את המבנה. זהו שסתום לב שאנחנו הנדסנו. כמו שניתן לראות, יש לנו מבנה של שסתום לב. זרענו עליו תאים והכנסנו אותו לפעולה. ניתן לראות את העלעלים של השסתום נפתחים ונסגרים. נושא זה נמצא כרגע בשלבי ניסוי.

טכנולוגיה נוספת נמצאת בשימוש במטופלים לטיפול בשלפוחיות שתן. אנו לוקחים פיסה קטנה מאוד משלפוחית השתן של המטופל -- בחצי הגודל של בול דואר. מגדלים את התאים מחוץ לגוף, לוקחים את הפיגום, מצפים אותו בתאים של המטופל - שני סוגים שונים של תאים, ומכניסים אותו למתקן דמוי תנור. יש בו תנאים דומים לתנאי הגוף האנושי - 35 מעלות, 95 אחוז חמצן. כעבור כמה שבועות, מתקבל האיבר המהונדס שמתאים להשתלה בחזרה בגופו של המטופל. במטופלים האלה אנחנו פשוט תופרים את החומרים. אנחנו משתמשים בניתוח דימות תלת מימדי אבל, למעשה, יצרנו את הביו-חומרים באופן ידני.

היום יש לנו דרכים משופרות ליצור את המבנים האלה עם התאים. היום אנו משתמשים בכמה טכנולוגיות. עבור איברים מוצקים, כמו הכבד לדוגמא, אנחנו לוקחים כבדים שלא ניתן לעשות בהם שימוש. כידוע לכם, ישנם איברים רבים שלא ניתן לעשות בהם שימוש. אנחנו לוקחים את מבני הכבד האלה, שאין בהם צורך ומכניסים אותם למתקן דמוי מכונת כביסה שמסלק את התאים. לאחר שבועיים מתקבל משהו שנראה כמו כבד. יש לו צורה של כבד אבל אין בו תאים. זהו שלד של כבד. ואז ניתן להזליף עליו תאים תוך שימור של עץ כלי הדם. בשלב הראשון מזליפים על עץ כלי הדם תאים מכלי הדם של המטופל. לאחר מכן מחדירים לפרנכימה תאי כבד. בחודש האחרון הצלחנו להדגים יצירה של רקמת כבד אנושי בעזרת הטכנולוגיה הזאת.

בנוסף עשינו שימוש בטכנולוגיה של הדפסה. זוהי מדפסת הזרקת דיו. אבל במקום בדיו אנחנו משתמשים בתאים. זהו ראש ההדפסה שמדפיס את המבנה הזה. זמן ההדפסה של המבנה הוא כ-40 דקות. זוהי מעלית תלת מימדית שיורדת שכבה אחר שכבה בכל מעבר של ראש ההדפסה. ולבסוף מתקבל המבנה הזה. ניתן לשלוף אותו מהמדפסת ולהשתיל אותו. בשקופית זו ניתן לראות פיסת עצם שיצרנו בעזרת המדפסת ושתלנו במטופל. כל העצם שהושתלה נוצרה באמצעות הטכניקות האלה.

כיום אנו בודקים טכנולוגיה מתקדמת יותר, הדור הבא של הטכנולוגיה שלנו הוא מדפסות מתוחכמות יותר. המדפסת שאנחנו מתכננים עכשיו יכולה להדפיס ישירות על המטופל. ניתן לראות כאן -- אולי זה נשמע מצחיק אבל ככה זה עובד. מכיוון שבמציאות, אנחנו רוצים שהמטופל ישכב על המיטה עם הפצע שלו, ויהיה לנו סורק הדומה לסורק שולחני. ניתן לראות זאת בצד ימין: זהו סורק שבשלב הראשון סורק את הפצע של המטופל ולאחר מכן חוזר עם ראשי הדפסה שמדפיסים את השכבות הדרושות ישירות על המטופל.

זאת צורת העבודה שלו. כאן הסורק עובר מעל הפצע וסורק אותו. בסיום הסריקה, הוא שולח נתונים לגבי מיקומן של השכבות השונות של התאים. וכאן תוכלו לראות הדגמה על הדמיה של פצע. אנו מבצעים זאת באמצעות ג'ל שניתן להרים אותו. ברגע שהתאים נמצאים על המטופל הם נדבקים למקום המיועד להם. זוהי טכנולוגיה חדשה שעדיין נמצאת בשלבי פיתוח.

בנוסף, אנו חוקרים מדפסות מתוחכמות יותר. במציאות, האתגר הגדול ביותר שלנו הוא איברים מוצקים. אולי אתם לא מודעים לכך, אבל 90 אחוז מהמטופלים שממתינים להשתלה ממתינים לכליה. כל יום מטופלים מתים כי אין לנו מספיק כליות להשתלה. זהו אתגר גדול יותר -- איבר גדול, עם כלי דם - הרבה מאוד כלי דם שמספקים דם, והרבה מאוד תאים. האסטרטגיה כאן היא -- זהו תצלום CT, קרני X -- ואנחנו עוברים שכבה אחר שכבה, בעזרת ניתוח דימות מורפומטרי ממוחשב ושחזור תלת מימדי של הכליות של המטופל עצמו. אנו מבצעים הדמיה שלהן, מבצעים סיבוב של 360 מעלות כדי לנתח את הכליה ואת כל מאפייני הנפח שלה. לאחר מכן אנחנו יכולים לאסוף את כל הנתונים ולסרוק אותם לפורמט של הדפסה ממוחשבת. אנחנו עוברים שכבה אחר שכבה של האיבר, ומבצעים ניתוח של כל שכבה. וכפי שאתם רואים כאן, לאחר מכן אנחנו שולחים את הנתונים אל המחשב ומבצעים תכנון של האיבר עבור המטופל. זוהי המדפסת. וזוהי ההדפסה.

יש לי מדפסת כזו כאן. בזמן ההרצאות היום תוכלו לראות אותה כאן באחורי הבמה. זוהי המדפסת. היא מדפיסה כרגע מבנה של כליה. הדפסת כליה אורכת כ-7 שעות. זהו המצב לאחר כ-3 שעות. אני מזמין את ד"ר קאנג אל הבמה. נציג בפניכם כליה שהדפסנו מוקדם יותר היום. אני זקוק לכפפות. תודה. תטה את זה אחורה. הכפפות קצת קטנות מדי, אבל הרי היא לפניכם. הכליה הזאת הודפסה מוקדם יותר היום.

[מחיאות כפיים]

יש לה מידה מסויימת של מוצקות. זהו ד"ר קאנג שעובד איתנו על הפרוייקט הזה ומהווה חלק מהצוות שלנו. תודה לך ד"ר קאנג.

[מחיאות כפיים]

זהו דור חדש. זוהי המדפסת שנמצאת כאן על הבמה. זוהי טכנולוגיה חדשה שאנו מפתחים כעת. יש לנו היסטוריה ארוכה מאוד. אציג בפניכם סרטון על הטכנולוגיות שהשתמשנו בהן עבור מטופלים.

זהו סרטון קצר, כ-30 שניות, של מטופל שקיבל איבר.

[וידאו] לוק מסלה: הייתי חולה מאוד. בקושי יכולתי לצאת מהמיטה. לא הלכתי לבית ספר. זה היה נורא. לא יכולתי לצאת לחצר ולשחק כדורסל בהפסקות. הייתי מרגיש שאני עומד להתעלף כשחזרתי פנימה. הרגשתי כל כך רע. הייתי אמור לעבור דיאליזות כל החיים שלי. ואני לא רוצה לחשוב איך החיים שלי היו נראים אם זה היה המצב. אחרי הניתוח החיים שלי השתפרו מאוד. יכולתי לעשות הרבה יותר דברים. בתיכון יכולתי להתאבק. הייתי הקפטן של הנבחרת וזה היה נהדר. יכולתי להיות ילד נורמלי עם חברים. ובגלל שהם השתמשו בתאים שלי בשביל לבנות את שלפוחית השתן, היא תשאר איתי. יש לי אותה למשך כל החיים שלי, אז אני מסודר.

[מחיאות כפיים]

חואן אנריקז: הניסויים האלה לפעמים מצליחים, וזה נהדר כשזה קורה. לוק, אתה מוזמן אל הבמה.

[מחיאות כפיים]

לוק, לפני הלילה האחרון, מתי ראית את טוני בפעם האחרונה?

ל.מ.: לפני 10 שנים, כשעברתי ניתוח -- וזה ממש כיף לראות אותו...

[צחוק]

[מחיאות כפיים]

ח.א.: ספר לנו קצת על עצמך.

ל.מ.: אני לומד באוניברסיטת קונטיקט. אני בשנה שניה. אני לומד תקשורת, טלויזיה ותקשורת המונים. ואני מנסה לחיות כמו כל בחור נורמלי. זה מה שתמיד רציתי כשהייתי ילד. אבל זה היה בלתי אפשרי כי נולדתי עם שדרה שסועה והכליות ושלפוחית השתן שלי לא תפקדו. עברתי 16 ניתוחים וזה נראה בלתי אפשרי כשהכליות שלי כשלו כשהייתי בן 10. ואז הגיע הניתוח הזה והפך אותי למי שאני היום והציל את החיים שלי.

[מחיאות כפיים]

ח.א.: וטוני ביצע מאות ניתוחים כאלה?

ל.מ.: לפי מה שאני יודע הוא עובד ממש קשה במעבדה שלו וממציא דברים מדהימים. אני הייתי אחד מ-10 האנשים הראשונים שעברו את הניתוח הזה. וכשהייתי בן 10, לא הבנתי כמה זה מדהים. הייתי ילד קטן, וחשבתי לי, "נו, טוב, בסדר. אני אעבור את הניתוח הזה." [צחוק] כל מה שעניין אותי זה להרגיש יותר טוב, ולא הבנתי כמה זה היה מדהים עד עכשיו כשאני רואה את הדברים המדהימים שהוא עושה.

ח.א.: כשהשיחת טלפון נפלה עליך מהשמיים -- טוני מאוד ביישן, והיה דרוש שכנוע רב כדי לקבל רשות מאדם צנוע כמו טוני להביא את לוק לכאן. אז לוק, אתה פונה אל המרצים לתקשורת -- זהו התחום הראשי שלך -- ומבקש מהם רשות להגיע ל-TED, שאולי קצת קשור לענייני תקשורת... מה היתה התגובה שלהם?

למ: רוב המרצים התלהבו ואמרו, "תביא תמונות ותראה לנו את הסרטון," ו"אנחנו שמחים בשבילך." כמה מהם היו עקשנים, אבל דיברתי איתם. לקחתי אותם הצידה.

ח.א.: לכבוד הוא לנו לפגוש אותך. תודה רבה. (למ: תודה לך.)

ח.א.: תודה לך, טוני.

[מחיאות כפיים]