כמה עותקים מהאוזן להדפיס לך?

זאת אחת המהפכות הגדולות של עולם הרפואה. והיא עומדת לשנות את כל מה שאנחנו יודעים על התחום. הדפסת איברים בתלת-ממד.

כן, המבחנה הקטנה שהציג שלשום פרופ' טל דביר מאוניברסיטת תל-אביב ובתוכה לב אמיתי שהודפס בתלת-ממד - חשפה מיליוני אנשים ברחבי העולם למה שנעשה בשנים האחרונות באלפי מעבדות בישראל, אירופה וארצות-הברית. השיטה שבה יוצר הלב מאפשרת בעצם לייצר כל איבר בגוף בעזרת מדפסת תלת-ממד. ככל שהטכנולוגיה הזו תתפתח היא תהפוך את תעשיית ההשתלות למיותרת. במקום לחכות חודשים ושנים להשתלה, החולים פשוט יוכלו לקבל את האיבר שדרוש להם בהדפסה תלת-ממדית. נכון, אנחנו עדיין לא שם, אבל מה שנחשב עד לא מזמן למדע בדיוני - עומד להפוך בשנים הקרובות למציאות.

לפני שבע שנים הדפיסו חוקרים בארה"ב את מסתם אבי העורקים. גם סחוס, עצמות ורקמות אנושיות כבר הודפסו בתלת־ממד. והשמיים הם הגבול: אוזניים, אף, עיניים. כמעט כל איבר בגוף שניתן לחשוב עליו, יהפוך - לפי ההערכות - בתוך שני עשורים לזמין במדפסות תלת-ממד.

"בשנים האחרונות התחילו לשחק עם הדפסות תלת-ממד בעיקר של רקמות וכלי דם, לא של איברים שלמים. לקחת את היכולות של המדפסת התלת-ממדית למקומות של רפואה", אומר פרופ' טל דביר, האיש שאחראי לפריצת הדרך. דביר הוא ראש צוות החוקרים במרכז "סגול לביוטכנולוגיה רגנרטיבית" באוניברסיטת תל-אביב, ובקנה שלו עוד לא מעט פיתוחים מהפכניים. "פיתחנו טכנולוגיה של הדפסה תלת-ממדית של רקמות, רקמה של לב וגם של לב שלם. הטכנולוגיה הזו מבוססת על תאים וחומרים שמגיעים מהחולה עצמו. המטרה היא להחליף אזור פגוע בלב או להחליף לב שלם. במקום שאנשים יצטרכו לחכות זמן רב לתורמי לב, יוכלו להדפיס להם לב במעבדה או בבית החולים ולהשתיל אותו".

זה נשמע דמיוני. קשה לקלוט את מה שאתה אומר.

"החלום שלי הוא שבכל בית חולים תהיה מדפסת שלפי הצורך תוכל לקחת תאים וחומרים מהחולה ולבנות לו את הרקמה שהוא צריך ולהחליף את האיבר הפגוע. במקרה הזה את הלב. אני לא מדבר על העתיד הקרוב, אבל אני מאמין שבעוד 20 שנה לא נצטרך את כל התחום של השתלת איברים. אם נצטרך כבד, לב או כליה, פשוט נלך למדפסת ונדפיס משהו שמתאים במדויק לחולה שלנו ונחליף את האיבר הפגוע. כך אנשים לא יצטרכו לשבת ברשימות המתנה במשך שנים. המציאות היום היא שרבים מהם מתים לפני שהם מצליחים לקבל איבר להשתלה".

מה הבעיות שעדיין לא הצלחתם לפתור?

"יש הרבה אתגרים בתחום הדפסת האיברים, הראשון מביניהם הוא קודם כל ברמה הטכנית. אחד מהאתגרים זה איך ללמד את התאים לעבוד ביחד ולבצע את הפעילות המסונכרנת של הלב. זה משהו שיכול לקחת עוד כמה שנים. בנוסף, אנחנו עדיין מוגבלים במדפסות של היום בהדפסה של כלי הדם הקטנים. עדיין לא הגענו ללב מתפקד כמו שצריך, אנחנו עוד לא שם, אבל אנחנו בדרך.

כך הצלחנו להדפיס לב חי (צילום: טל שמעוני)

"אני מניח שהאיברים שהכי צריך הם לב, כליה וכבד, והם האיברים המורכבים. יש איברים שיהיה הרבה יותר קל להנדס אותם כמו עור, סחוס ועצמות שאני מאמין שיהיו נגישים לפני. צריך לצנן את ההתלהבות, אנחנו נמצאים בפריצת דרך, ואנחנו מאוד מרוצים, אבל הדרך עוד ממש ארוכה, וצריך לדעת את זה".

יחלפו אמנם עוד כמה שנים עד שהלב של פרופ' דביר יושתל בתוך גוף אנושי, אבל כבר כיום יש למדפסות התלת-ממד שימושים פורצי דרך שמצילים חיי אדם. "פיתחנו יכולת שמאפשרת לנו לקחת כל איבר בגוף ולהדפיס אותו בתלת-ממד במודל מפלסטיק ועל פי המודל הזה לתכנן מראש את הניתוח", אומרת דורין ברבי, מנהלת מרכז ההדפסות בתלת-ממד במרכז הרפואי רמב"ם בחיפה. "כמובן שבניתוחים מורכבים זה ממקסם את אחוזי ההצלחה כי יש לכירורג יכולת להתאמן על אמת – בזמן שאיבר, שדומה במאה אחוז לאיבר של החולה, נמצא בידיו עוד לפני הניתוח". 

את מתכוונת שניתן לייצר מודל ספציפי שמדמה את האיבר של המטופל עצמו?

כן, כעיקרון אני יכולה לקחת קובץ של צילום סי-טי, ולהפוך אותו לדגם תלת-ממד. אם מגיעים נניח מטופלים עם גידולים ממאירים או עיוותים באיבר מסוים, אנחנו יכולים להדפיס את האיבר עם הגידול או העיוות, לתכנן את הניתוח, להתאמן, לעשות סיעור מוחות עם רופאים נוספים. זה הרבה יותר קל כשמרגישים את המודל בידיים. במקרים מסוימים אנחנו יכולים להיעזר במודלים האלה כדי להחליף שתלים אמיתיים. זה משהו שאנחנו מפתחים ואפילו הצלחנו יחד עם מחלקות נוספות בבית החולים לייצר מודל מרשת טיטניום ולהחליף שתלים בעזרת הדפסת תלת-ממד".

איך זה עובד?

"זה כמו תבנית של גבס, שילדים עובדים איתה ליצירה. אנחנו לוקחים, למשל, חלק בגולגולת שיש בו פגם או חסר, משתמשים בגולגולת כתבנית, מדפיסים אותה בתלת-ממד, לוקחים רשת טיטניום, יוצקים אותה ומקבלים את הצורה של הגולגולת, וכך חוסכים את הצורך בשתל".

אתם מדפיסים גם איברים בעזרת חומר ביולוגי, דוגמת הלב שהודפס במעבדה של ד"ר דביר?

"בהחלט. אנחנו מפתחים היום חומרים ביולוגיים שיוכלו להיות מודפסים בתלת-ממד כדי לקדם פתרונות רפואיים. זה בשלב פיתוח, כבר הגענו לכמה פריצות דרך גדולות בתחום, ואני מקווה שבשנה הקרובה נוכל לבשר על פתרון גדול בעולם הרפואה הטכנולוגית".

את צופה את היום שבו נוכל להדפיס כל איבר?

"כן. הדרך להגיע להדפסת איברים היא על ידי שילוב מספר עולמות תוכן. דרוש ידע קליני, ידע טכנולוגי, בעיקר בתחום ההנדסה הביו-רפואית, וידע בהדפסת רקמות. אני מאמינה שנוכל לפתח מוצרים פורצי דרך שיעזרו למיליוני מטופלים בעולם שממתינים כיום בתור להשתלות".

נוכל לדעתך להדפיס גם חלקים במוח?

"אולי לא בזמן הקרוב, כי אנחנו עוד לא יודעים איך המוח עובד באופן מושלם אבל איברים אחרים נוכל להדפיס ולהשתיל".

"אחת הבעיות הגדולות בקרדיולוגיה המודרנית היא אי-ספיקת לב", אומר פרופ' חיים לוטן, מנהל מערך הלב בהדסה עין כרם. "כשהיא סופנית אחד הפתרונות זה השתלת לב. יש לנו שתי בעיות מרכזיות עם השתלות לב - חוסר גדול בתורמים ובאיברים, וגם אם אנחנו מוצאים תורם יש בעיה של דחיית האיבר המושתל מכיוון שהוא מגיע מתורם זר. הפתרונות היחידים שיש לנו היום מלבד השתלות הם לבבות מכניים שגם איתם יש הרבה בעיות כמו זיהומים. כך שאין פתרון מושלם, ולכן אנחנו מנסים למצוא פתרונות יותר טובים. הפתרון הזה של הדפסת לב הוא צעד גדול קדימה. אם אני אוכל להדפיס איברים במדפסת, אני אפתור את הבעיה של הזמינות ואם אני אוכל ליצור לב מהרקמה של החולה עצמו אני אתגבר על הבעיה של הדחייה".

מה בעצם החידוש הטכנולוגי של הלב שהציג פרופ' דביר?

"עד היום השתמשנו במדפסת תלת-ממדית אבל רק כדי להדפיס לבבות מפלסטיק כי לא הייתה לנו ממש רקמה של לב לעבוד איתה. הגדולה של הפיתוח החדש היא שהחוקרים לקחו ביופסיה של רקמת שומן מהחולה, החזירו אותה למצב של תאי גזע, והעבירו אותם הבשלה לתאי לב. זה צעד וחשוב, אבל הדרך עדיין מאוד ארוכה. צריך לראות אם הלב יכול לגדול, האם כלי הדם יגדלו איתו ביחד, האם ללב תהיה אספקת דם, האם כל התאים יתכווצו בצורה סינכרונית, האם תיווצר מערכת חשמלית שתאפשר מתן גירוי שיפעיל את כל הלב".

אחרי הלב יגיע תורם של עוד איברים?

"עובדים כבר על הדפסה של עצמות, על הדפסה של אוזניים. יש הרבה איברים שמנסים להדפיס אבל הלב הוא אחד האיברים הכי מורכבים שיש, וזה ההישג הגדול". 

ד"ר שי מריצקי, מנכ"ל בונוס ביוגרופ, משתמש בשיטה קצת אחרת כדי לייצר איברים. "אנחנו מתעסקים בגידול של עצמות, לא בהדפסה אלא בגידול של רקמה אנושית חיה מחוץ לגוף. לא מדפיסים אותם אלא מגדלים אותם".

איך זה עובד?

"אנחנו לוקחים רקמת שומן מהחולה, מפיקים ממנה כמה סוגי תאים שאותם אנחנו צריכים לצורך בנייה של עצם, מגדלים עצם אנושית מחוץ לגוף, ואחרי שבועיים מחזירים לחולה עצם שגודלה מהתאים שלו. כך נוצר שתל שמתאים לחולה מכל הבחינות — גם מבחינת גודל, גם מבחינה כימית וגם מבחינה מבנית. אנחנו נמצאים בשלבים מתקדמים, מדובר בטיפול שכרגע בניסוי קליני. כבר טיפלנו בארץ בעשרות מקרים. אני מעריך שהטיפול שלנו יהיה זמין לכולם בתוך שנים בודדות. "טיפלנו בבחור צעיר יחסית שהיה מיועד לקטיעה של הרגל, ושנה אחרי הניתוח הוא עשה את איש הברזל. זה פתרון שיעזור למיליוני אנשים, לא פחות".

"הצורך בלב הוא ללא ספק אדיר", אומר ד"ר ליאור פרל, קרדיולוג בכיר במערך הקרדיולוגי של בילינסון ומנהל חממת החדשנות של המרכז הרפואי. "מה שעשו הצוות של פרופ' דביר ושותפיו הוא מרשים מאוד. יש 23 מיליון חולי אי-ספיקת לב בעולם מדי שנה, כך שברור שיש פה צורך בפתרון זמין, שניתן להתאמה אישית מבחינת הגודל, הצורה והגיל. היכולת לייצר לב במעבדה בבית החולים, להדפיס במדפסת ולהשתיל במטופלים הוא צורך שזקוק למענה וזה מדהים".

מה החידושים שזמינים כבר היום?

"במחלקת כירורגיית פה ולסת, למשל, מדפיסים כיום באמצעות אבקה מיוחדת חלקים של לסת ומשתמשים בהם להשתלה מלאה. כלומר התחום של פה ולסת כבר לגמרי שם. יש כיום אנשים שמסתובבים עם חלקים שהודפסו במדפסת התלת-ממד בבילינסון ומסוגלים לאכול בזכות השתל". לדבריו, תחום ההדפסה התלת-ממדית הוא רק אחד הכלים הטכנולוגיים הקיימים היום לבצע קפיצת דרך משמעותית בתחום הטכנולוגיה הרפואית. "במעבדה של פרופ' דביר, למשל, השתמשו לא רק במדפסת תלת-ממד אלא גם בהידרו ג'ל, שזה תחום משמעותי שהולך ומתפתח. מדובר בג'ל עם תכונות מיוחדות שיכולות להשתלב ברקמה האנושית. הטכנולוגיה בתחום מורכבת מתחומים רבים: הנדסת חומרים, תקשורת אלחוטית ועוד. אני בטוח שבעתיד נדע לעשות שימוש עוד יותר טוב בתחום הדפסת התלת-ממד, ואני בטוח שבשנים הקרובות הפיתוחים יואצו ויביאו לשינוי אדיר ביכולת שלנו לרפא אנשים. ישראל היא מוקד מאוד פעיל וחשוב בתחום. המשאב האנושי שלנו אדיר וצריך לעשות שינוי תפיסה - מרכזים רפואיים לא צריכים לעסוק רק בתחום שלשמו נוצרו, הצלת חיי אדם וטיפול רפואי, אלא גם להוביל במהפכות מדעיות שישנו את עולם הרפואה".