קרנית מלאכותית ראשונה

מדענים ביצעו לראשונה ביו-הנדסה של קרנית אנושית באמצעות טכניקת הדפסה תלת מימדית שיכולה להוות דחיפה להשתלות קרנית.

קרנית היא שָׁקוּף השכבה החיצונית ביותר של העין בצורת כיפה. הקרנית היא העדשה הראשונה שדרכה עובר האור לפני הפגיעה ברשתית בחלק האחורי של העין. לקרנית תפקיד חשוב מאוד במיקוד הראייה על ידי העברת אור נשבר. הוא גם מספק הגנה לעין שלנו וכל נזק או פציעה עלולים לגרום לפגיעה חמורה בראייה ואף לעיוורון. לפי ארגון הבריאות העולמי, כ-10 מיליון אנשים ברחבי העולם זקוקים לניתוח למניעת עיוורון קרנית הנגרם כתוצאה ממחלה כמו טרכומה או משהו עין הפרעה. חמישה מיליון אנשים סובלים מעיוורון מוחלט הנגרם מצלקות בקרנית עקב כוויות, שחיקה או מצב אחר. הטיפול היחיד בקרנית פגומה הוא קבלת א השתלת הקרניתעם זאת, הביקוש עולה על ההיצע בהשתלות קרנית. כמו כן, ישנם סיכונים/סיבוכים רבים הקשורים להשתלות קרנית כולל דלקת עיניים, שימוש בתפרים וכו'. הבעיה המשמעותית והחמורה ביותר היא שלפעמים רקמת התורם (של הקרנית) נדחית לאחר ביצוע ההשתלה. זהו מצב מעורער ולמרות שהוא נדיר זה קורה ב-5 עד 30 אחוזים חולים.

קרנית אנושית ראשונה מודפסת בתלת מימד

במחקר שפורסם ב חקר עיניים ניסיוני, מדענים מאוניברסיטת ניוקאסל, בריטניה השתמשו בינתיים בטכניקת ההדפסה התלת מימדית (תלת מימד) כדי לייצר או 'לייצר' קרנית לעין האנושית וזה יכול להיות ברכה עבור קבלת קרניות להשתלה. באמצעות טכנולוגיית ההדפסה הביולוגית התלת-ממדית המבוססת, החוקרים השתמשו בתאי גזע (של קרנית אנושית) מקרנית תורמת בריאה והם ערבבו אותם עם אלגינט וקולגן כדי ליצור פתרון שניתן להדפיס. הפתרון הזה שנקרא ביו-דיו הוא הדרישה החשובה ביותר להדפסת כל דבר בתלת מימד. הדפסה ביולוגית היא הרחבה של הדפסת תלת מימד מסורתית אך מיושמת על חומרים חיים ביולוגיים וזו הסיבה שבמקום זאת יש להשתמש ביו-דיו המורכב מ"מבני תאים חיים". הג'ל הייחודי שלהם - המורכב מאלגינט וקולגן - מסוגל לשמור על תאי גזע בחיים ובו בזמן לייצר חומר מוצק מספיק כדי להישאר בצורה אבל עדיין רך כדי שניתן יהיה לסחוט אותו ממדפסת תלת מימד. החוקרים השתמשו במדפסת ביו תלת מימדית פשוטה וזולה שבה דיו הביולוגי שהכינו אורגן בהצלחה במעגלים קונצנטריים כדי ליצור צורת כיפה של קרנית מלאכותית. הושגה ה'צורה המעוקלת' הייחודית של הקרנית, מה שהופך את המחקר הזה להצלחה. הליך הדפסה זה ארך פחות מ-10 דקות. אז נראה כי תאי הגזע גדלים.

מאז הפופולריות של 3D ההדפסה הביולוגית עלתה, חוקרים חיפשו למצוא את הביו-דיו האידיאלי המתאים ביותר לייצור קרניות בצורה ישימה ויעילה. הקבוצה הזו באוניברסיטת ניוקאסל לקחה את ההובלה והשיגה אותה. אותה קבוצת חוקרים הראתה קודם לכן שהחזיקו תאים בחיים במשך מספר שבועות בטמפרטורת החדר בתוך ג'ל פשוט של אלגינט וקולגן. עם מחקר זה הם הצליחו להעביר את הקרנית השמישה הזו עם תאים שנותרו קיימא ב-83 אחוז למשך שבוע אחד. לכן, ניתן להדפיס רקמות ללא חשש אם הן יגדלו או לא (כלומר יישארו בחיים) שכן שני הדברים ניתנים להשגה באותו מדיום.

יצירת קרנית ספציפית למטופל

חוקרים גם הראו במחקר זה שניתן לבנות את הקרנית כך שתתאים לדרישות הייחודיות של כל מטופל. ראשית, נסרקת העין של המטופל אשר מייצרת נתונים כדי להתאים את 'קרנית ההדפסה' לצורה ולגודל המדויקים הנדרשים. המידות נלקחות מהקרנית עצמה, מה שהופך את ההדפסה למדויקת וניתנת לביצוע. טכנולוגיית הדפסת תלת מימד נבדקה בייצור מלאכותי לב ועוד כמה רקמות. רקמות שטוחות נוצרו בעבר, אך על פי המחברים זו הפעם הראשונה שמייצרים קרניות 'בצורת'. למרות ששיטה זו עדיין דורשת קרנית תורם בריאה, תאי גזע משמשים בהצלחה כדי לצמוח ליותר תאים בקרנית מלאכותית. קרנית בריאה אחת פשוט לא 'תחליף' קרנית פגומה, אבל נוכל לגדל מספיק תאים מקרנית שנתרמה אחת כדי להדפיס 50 קרניות מלאכותיות. זה יהיה תרחיש הרבה יותר מועיל מאשר רק ביצוע השתלה בודדת.

שלנו

מחקר זה נמצא עדיין בשלב ראשוני ויש צורך להעריך עוד יותר את הקרניות המודפסות בתלת מימד. חוקרים מצהירים שעבודתם ייקח מספר שנים עד שניתן יהיה להשתמש בקרנית מלאכותית כזו להשתלות, משום שעדיין יש לבצע ניסויים בבעלי חיים ובבני אדם. זה גם צריך להיבדק אם החומר הזה הוא פונקציונלי ויש צורך בהרבה כוונון עדין. החוקרים בטוחים שקרניות מלאכותיות אלו יהיו זמינות לשימוש מעשי במהלך 3 השנים הבאות. הזמינות של טכנולוגיית הדפסה תלת מימדית אינה מהווה בעיה כעת מכיוון שהיא הופכת לזולה וההדפסה הביולוגית מתפתחת היטב וייתכן שיהיו נהלים סטנדרטיים זמינים בעוד מספר שנים. התמקדות רבה יותר היא כעת שימוש בתאי גזע לבנייה מחדש או החלפה של רקמות פגועות, בעוד היבט ההדפסה של השיטה הוא לרוב יעיל.

מחקר זה הוא צעד משמעותי לקראת פתרון שיכול לתת לנו היצע בלתי מוגבל של קרניות להשתלה ברחבי העולם. יתר על כן, חוקרים בחברה איטלקית חושבים בכיוון ליצור בסופו של דבר 'עיניים מודפסות בתלת מימד' שייבנו בצורה דומה על ידי שימוש ביו-דיו פוטנציאלי המקיף את התאים הברורים הנדרשים כדי להחליף את אלה שנמצאים בקבוצה טבעית של עיניים. . ניתן לגוון את הביו-דיו בשילובים שונים בהתאם לדרישה הספציפית. הם שואפים לקבל את "העיניים המלאכותיות" הללו בשוק עד שנת 3. המחקר יצר את הצורה המתקדמת ביותר של קרנית מלאכותית והדגיש הדפסה ביולוגית כפתרון פוטנציאלי למחסור באיברים ורקמות.

***

{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}

מקור (ים)

Isaacson A et al. 2018. הדפסה ביולוגית תלת מימדית של מקבילה לסטרומה של הקרנית. חקר עיניים ניסיוני.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010