במחקר שבו ציפו תאי דם אדומים בצורן (סיליקון), תאי הדם המצופים שמרו על תכונותיהם החשובות – הובלת חמצן ופחמן דו-חמצני, הפגינו קשיחות וגמישות מספקות, ולא עוררו תגובה חיסונית למרות הבדלים בסוג הדם.
צֹרָן (סיליקון) הוא אחד היסודות השכיחים ביותר בטבע. הוא נפוץ מאוד בחול, באבק ובקרום כדור הארץ, וגם ביצורים חיים מסוימים, ביניהם צמחים כגון אורז, בעלי חיים כמו ספוגים, וגם אצות צוֹרָניות (diatoms) – יצורים חד תאיים, שהצורן בדופן התא החיצונית שלהם מעניק להם קשיחות והגנה. במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת PNAS פיתחו חוקרים שיטה לצפות תאי דם אדומים במעטפת צורן, בדומה לאצות הצורניות, וכך להקנות גם להם קשיחות והגנה. התכונות הללו עשויות לקדם מאוד את השימוש בתאי הדם לצרכים רפואיים.
במאמר מתוארת שיטה לצפות תאי דם אדומים בשכבת צורן שיוצרת סביבם מעין רשת. רשת הצורן העניקה לתאי הדם האדומים קשיחות והגנה מפני נזקים, בלי לפגוע בגמישות התאים ובפעילותם. רשת הצורן לא פגעה בקרום התא, בחלבונים שבתוכו, בחילוף החומרים או ביכולת שלו לקשור חמצן – התכונה החשובה ביותר של תאי דם אדומים. בהמשך, החוקרים מצאו שציפוי הצורן הגן על תאי הדם האדומים מפני רעלנים וננו-חלקיקים שעלולים להרוס תאי דם אדומים רגילים, או כאלה שצופו בצורן רק חלקית.
קשיחות וגמישות של תאי דם
עם הגידול באוכלוסייה האנושית והארכת תוחלת החיים, לצד התפתחות הטכנולוגיה הרפואית, הפך השימוש בדם נפוץ במיוחד – אך הביקוש לו תמיד עולה על ההיצע במידה ניכרת. תרומות דם, עירויי דם מתורמים והשתלת איברים עשויים להציל חיים, אך לא תמיד אפשר לשמרם בתנאים הנדרשים לשם כך. כיום רוב תרומות הדם נשמרות בקירור לתקופה של עד חודש וחצי, אך אחריה אי אפשר עוד לעשות בהן שימוש, והצוותים הרפואיים נאלצים לזרוק דם יקר. דוגמה בולטת היא איברים להשתלה, שיש לשמרם בחיים בין מות התורם להשתלה עצמה, אולם המערכת שמסייעת בכך עלולה לפגוע בתאי הדם או לגרום לסיבוכים רפואיים.
אם נוכל להקפיא תאי דם אדומים לטווח ארוך, תהיה לכך השפעה דרמטית על זמן ההישרדות הצפוי להם, ועל האפשרות לנצל את הדם מתרומות במלואו. אלא שבמהלך ההקפאה נוצרים גבישי קרח, והם עלולים לפגוע בקרומי התא ולפוצץ את התאים. לכן, על מנת להקפיא תאי דם מוסיפים להם חומרים שפוגעים בתהליך הקיפאון, אך עלולים בעצמם להזיק לתאים, או לרקמות שהדם עובר דרכן. החוקרים בדקו, אם כן, עד כמה ציפוי הצורן מגן על תא הדם מפני הקפאה. הם נוכחו לדעת שרק 38 אחוזים מהם שרדו הקפאה והפשרה כשלא צופו כלל, ורק 49 אחוזים שרדו כשנוסף להם ציפוי חלקי. לעומת זאת, ציפוי מלא של צורן מנע את הפגיעה בתא הדם, כך ש-97 אחוזים מהם שרדו לאחר ההפשרה. החוקרים מייחסים את ההגנה הזו לקשיחות פני השטח של התא, שמנעה היווצרות גבישי קרח.
לצד הקשיחות, תאי הדם צריכים להיות גמישים דיים כדי להידחק דרך נימי הדם הצרים מבלי להיתקע או להתפוצץ. החוקרים מצאו שככל שריכוז הצורן בציפוי התאים גבוה יותר, כך הגמישות יורדת. ריכוז נמוך שיוצר ציפוי חלקי לא שינה את מידת הגמישות. בריכוז גבוה פי שניים נוצר ציפוי מלא, שהפחית מאוד את הגמישות, אך עדיין אִפשר לתאי הדם האדומים לעבור דרך צינוריות דקיקות. ציפוי בריכוזי צורן גבוהים יותר, פי אחד וחצי עד פי שניים מהריכוז שיצר ציפוי מלא, כבר הקשיח את התאים במידה שמנעה מהם לעבור בצינוריות.
בשלב הזה פנו החוקרים לניסויים על בעלי חיים, והשתמשו בתאי הדם המצופים צורן בתהליך שימור כבד של חולדה. הכבד השתמר כיאות, ממש כאילו היו אלה תאי דם רגילים. הדם זרם כהלכה ללא הפרעה, הכבד נראה חיוני והתרחשו בו תהליכי חילוף חומרים שגרתיים, כגון נשימה תאית והפרשת מיצי מרה. לא נמצא נזק לכבד כתוצאה מהשימוש בתאים עטופי-הצורן.
חוסר התאמה בשל סוגי דם שונים
אחת הבעיות העיקריות בתרומות דם היא חוסר התאמה בשל סוגי הדם השונים. לבני אדם יש מספר סוגי דם, והם נבדלים זה מזה בסוכרים שעל קרום התא שלהם, שמשמשים את מערכת החיסון לזיהויים. אם תינתן לנתרם מנת דם שאינה תואמת את סוג הדם שלו, תופעל תגובה חיסונית חזקה נגד תאי הדם הנתרמים, שתפוצץ אותם ותפגע בפעילות הכבד והכליות. בניסוי על ארנבים, החוקרים מצאו שציפוי הצורן על תאי הדם “הסתיר” ממערכת החיסון את סימני הזיהוי שלהם: מתן דם עטוף צורן – גם דם מסוג לא תואם – לא עורר תגובה חיסונית, ולא נצפו פגיעות בכבד או בכליות. בניסוי אחר החוקרים נתנו לעכברים עירוי של תאי דם אנושיים מצופי צורן. גם במקרה הזה לא התעוררה תגובה חיסונית ולא נגרם נזק לכבד או לכליות, על אף שהדם הגיע מבעל חיים אחר לגמרי.
התוצאות הביאו את החוקרים להציע שימוש בציפוי הצורן לא רק להסוואת שוני בסוג הדם בין בני אדם שונים, אלא גם לעירויי דם מבעלי חיים לבני אדם. עם זאת, יש פער תהומי בין ניסוי על חיות מעבדה שכלל כמויות דם קטנות, לבין חזרה המונית על התהליך, ושימוש בכמויות דם גדולות שיתאימו לבני אדם.
מאת: דר' גל חיימוביץ'
באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
https://davidson.weizmann.ac.il/
