שיטה חדשה שתאיץ שיקום פציעות גפיים

בעולם יש מאות אלפי מקרים בשנה של פגיעה במערכת העצבים

העצבים הם מערכת התקשורת של המוח עם כל חלקי הגוף, המאפשרת שליטה על תנועה וחישה. מערכת העצבים דומה למערכת המסועפת של צינוריות הדם, רק שבמקום דם שזורם יש חוטים דקיקים (אקסונים) המובילים מידע מהמוח לגוף ולהפך, בעזרת איתותים חשמליים. אם אחד מהצינורות האלה נפגע או נקרע, מצב שכיח בפציעות גפיים, נגרמת פגיעה משמעותית בתפקוד היומיומי של האדם, ואיתה כאב ושיתוק.

במצבים כאלה, התערבות כירורגית הכרחית לשיקום העצב הפגוע. הטיפול המסורתי הוא לקיחת עצב מאזור הרגל והשתלתו באזור הפגיעה, כך שנוצר נזק במקום נוסף כחלק מהניסיון לשקם יכולות מוטוריות. קיימות היום שיטות המאפשרות איחוד מחדש של צינורות העצבים כדי לאפשר את איחוי הפצע ושיקום יכולות החישה והתנועה.

תפירה ישירה של חלקי העצב הקרועים או שיקום בעזרת עצב עצמי הן חלק מהשיטות, אולם הסיכוי להשיב את התפקוד למצב תרום פגיעה עדיין נמוך. 

אחת מהשיטות שקיימות בתחום הרפואה של סיבי עצב היא הוספת צינורית ריקה במקום שבו חסר מקטע של עצב ותפירתה לעצב קיים, ממש כמו שמוסיפים צינור חדש למערכת מים. על אף ההתקדמות בתחום, אחוזי הצלחת השיקום בניתוחים אילו אינם גבוהים. אחת מהבעיות המרכזיות המונעות את השיקום המיטיבי היא שלתאי העצב - אותם חוטים דקיקים שנמצאים בתוך העצב הקטוע - קשה לגדול מחדש ולהגיע לאזור הפגוע.

גם כשהם גדלים, עלולים תאי העצב לאבד כיוון ואינם עוברים את המקטע הפגוע. "כדי לעזור להם צריך לתת להם הוראות הגעה," מסבירה ד"ר מרב אנטמן-פסיג. "הוראות האלה צריכות להישאר בגוף לאורך זמן." 

בשיטה שפיתחו צוות חוקרים בהובלתם של ד"ר מרב אנטמן-פסיג וד"ר יונתן גירון במעבדתה של פרופ' אורית שפי מהפקולטה להנדסה, המרכז לננוטכנולוגיה והמרכז הרב-תחומי לחקר המוח באוניברסיטת בר-אילן, הוסיפו החוקרים לתוך צינורית ג'ל המכיל בתוכו מספר רכיבים, פיזיים וכימיים, שמנחים את העצב לגדול מחדש אל המטרה.

התוכנית לתואר שני במדעי החיים במגמת ננו-טכנולוגיה>>>

החוקרים החדירו לצינורית ג'ל קולגן, חלבון שנמצא באופן טבעי בגוף, שאותו הפכו לפני כן לבעל תכונות מכניות דומות לצינורית עצב טבעית. הג'ל משמש כפיגום לתאי העצב ומכוון את הגדילה שלהם. בצינורית יש גם חומר בשם NGF (Nerve growth factor – גורם גדילה עצבי) שכשמו כן הוא, חיוני לגדילה של מערכת העצבים.

"אפשר לדמיין שהשתלנו סימני דרך בתוך הג'ל, כמו פיתיונות המפוזרים באופן מסודר לתאים הגדלים," מסבירות ד"ר אנטמן ופרופ' שפי. "אקסון שמגיע אל הג'ל עוקב אחרי סימני דרך אלו ומוצא את הכיוון הנכון ביתר קלות. למעשה המערכת החדשנית משלבת כמה טכניקות לשיקום עצבי. אקסונים אוהבים לגדול על ואל סימנים שאפשר להשאיר להם, כמו פיגומי הקולגן.

החדשנות בשיטה שלנו היא בהנדסת ג'ל דמוי רקמה מסודרת המכיל רכיבים שעוזרים לשיקום העצבים, ובמיוחד בהארכת זמן הפעילות של הג'ל בגוף. כאשר מוסיפים קולגן ו-NGF, ממש כמו פיתיונות אמיתיים, תאים שונים אוכלים ולמעשה מפרקים אותם. לאחר מעט זמן לאקסונים שגדלים אין את סימני הדרך האלה.

התוכנית לתואר ראשון במדעי המוח>>>

בשיטה שאנחנו פיתחנו הארכנו את הזמן שבו הפקטורים זמינים לאקסונים בזמן השיקום. עשינו זאת באמצעות שילוב חלקיקים מגנטיים מצופים NGF שסידרנו למבנה הנכון בעזרת הפעלת שדה מגנטי. כך גם נוצר סידור של החלקיקים ושל הקולגן, שהם סימני הדרך לאקסונים.

החוקרים אפיינו את רכיבי הג'ל ולאחר מכן השתילו בצינוריות תאים ובחנו את כיוון גדילתם ואת השפעת הפלטפורמה. החוקרים מדדו את כיוון גדילת התאים ומצאו שבעזרת פיגומי הקולגן והחלקיקים הם הצליחו ליעל ולכוון את צמיחתם. בהמשך נבדקה האפקטיביות של הצינורית בשיקום חולדות עם קטיעה במערכת העצבים ברגל, שמנעה מהן ללכת בצורה תקינה.

מספר האקסונים שחדרו לצינורית הממולאת בג'ל החדשני וחצו בהצלחה את אזור הקטיעה היה רב יותר בהשוואה לצינורית ריקה, ובהתאם עלו גם שיעורי השיקום. החוקרים הראו שבעזרת השתלת הצינוריות והשימוש בג'ל הקולגן "המהונדס" קצב השיקום היה המהיר ביותר, בהשוואה לשימוש בצינוריות מסוגים אחרים ובהשוואה לצינורית שיש בה ג'ל שאינו מכיל רכיבים כיווניים.

החוקרים בוחנים כעת אפשרויות מסחור של הפיתוח ומקווים שהאצת השיקום העצבי תתרום לחזרה לתפקוד מלא של הנפגעים ואולי אף להפחתת השימוש במשככי כאב שפצועי גפיים נוטלים עד להחלמתם המלאה.

המחקר התפרסם בכתב העת Advanced Functional Materials