אורגנואיד

אורגנואיד הוא גרסה ממוזערת של איבר חי, בשלושה ממדים ועם מיקרו-אנטומיה דומה במבנה ובתפקוד לזו של האיבר המקורי. האורגנואיד מחקה את פעילות ומבנה של רקמה או איברים ספציפיים. ניתן ליצור "אורגנואידים" על ידי תאים מהרקמה המקורית, תאי גזע עובריים או תאי גזע ממקור אחר, כאלו שיש להם יכולת להתחדשות עצמית והתפתחות לתאי יעד מוגדרים. אפשר לעקוב אחריהם לאורך זמן.

היכולת לייצר "אורגנואידים" נחשבת לאחת מפריצות הדרך המדעיות החשובות מאז 2013. לאורגנואידים יתרונות רבים. מעצם היותם "הדמיה" לריקמות ואיברים, קיימת היכולת לבצע מגוון בדיקות וניסויים in-vitro כדי למצוא פתרונות ביולוגים למחלות, אפשר ליצור טיפולים במסגרת רפואה אישית (פיתוח אורגנואידים מתאי גזע של פרט מסוים) וכך אפשר להסתמך פחות על ניסויים בבע"ח.

"אורגנואידים" משמשים את המדענים למחקרים בתחום הביולוגיה ההתפתחותית, למחקר מחלות ולפיתוח טיפולים במחלות. ב-2019 התפרסמה עבודת מחקר של קבוצת חוקרים בהרווארד ולפיה, הם מצליחים לגדל "אורגנואידים" של מוח אדם.

היסטוריה
אירועי מפתח בהתפתחות האורגנואידים

1907: נמצא כי תאים של ספוג יכולים להתארגן באופן עצמאי כדי לחדש אורגניזם שלם.

1960: נערכו ניסויים בדיסוציאציה והרכבה מחדש של רקמות עובריות

1987: נמצא כי תאים אפיתליאלים מרקמת שד יכולים ליצור מבנים תלת-ממדיים.

1998: מדענים הצליחו לבודד ולגדל בפעם הראשונה תאי גזע עובריים שמקורם בבלסטוציסטים של אדם.

2006: חוקרים הדגימו יצירת אורגנואיד של כלי דם שהחזיק מעמד במבחנה למעלה מ־50 ימים.

2008: הראו כי תאי גזע עצביים יכולים להתאגד לכדורים שמסודרים בשכבות המזכירות רקמת מוח.

2009 : פותחו האורגנואידים הראשונים מתאי גזע ממעי של עכברים בוגרים.

2010 : הדגימו יצירת אורגנואידים של כליה מתאי גזע עובריים של עכבר.

2013: הצליחו לפתח אורגנואידים מקליפת המוח ומאיברים נוספים.

2015-2019: הוקמו בנקים ביולוגיים של אורגנואידים לגידולים שונים לצורך יישומים ברפואה מותאמת אישית.

מאז 2020 חלה התקדמות משמעותית בשימוש באורגנואידים במודלים לתרופות חדשות ובדיקות רעילות ויעילות של תרופות. זה מאפשר התבטאות תכונות רקמה באדם בצורה מדויקת יותר ויכולת להפחית את התלות בניסויים בבעלי חיים.

שימוש נוסף וחשוב הוא גידול אורגנואידים ממקור עצמי של המטופל לצורך יצירת  "טביעות אצבע ביולוגית" של גידולים, ובחינת אפשרות לטיפול מותאם אישית באמצעות בחינת יעילות תרופות מחוץ לגוף.

בשנת 2022 הושתלו אורגנואידים של מעי באדם עם קוליטיס.

בשנת 2025 פותחו אורגנואידים המדמים מוח של עובר אדם בגיל 40 יום, אורגנואידים כאה יכולים לפתוח צוהר למחקר של מחלות התפתחותיות ומחלות התנוונותיות.
ממוזער|היסטוריה של הפתחות האורגנואידים

תכונות
לנקסטר וקנובליך מגדירים את ה"אורגנואיד" כאוסף של תאי איבר ייחודיים, המתפתחים מתאי גזע, או, מתאים מקוריים של איבר היעד, מתארגנים באופן עצמאי באמצעות מיון עצמי של התאים, מתפתחים במרחב ובעלי, לכל הפחות, התכונות שלהלן:
האורגנואיד מכיל יותר מסוג אחד של תאי איבר ייחודיים
האורגנואיד יודע לתפקד כמו לפחות אחד מהתפקודים של איבר המקור (למשל, פעימה או התכווצות וכדומה)
התאים של ה"אורגנואיד" מאורגנים בקבוצות ומאורגנים במרחב בצורה דומה לאיבר המקורי.

תהליך
בדרך כלל, יצירת ה"אורגנואיד" מבוססת על "שלד תלת־ממדי" שעליו "זורעים" את תאי הגזע (או, במקרים מסוימים, תאים בוגרים של איבר היעד). כדי לאפשר ל"אורגנואיד" להתפתח, "טובלים" את הקומפלקס כולו בתמיסה עם חומרי מזון וחומרים כימיים מתאימים שמאפשרים ל"אורגנואיד" להתפתח. בין השאר, הצליחו כך לגדל גם תאים סרטניים לטובת מחקר של המחלה.

סוגים
אורגנואיד של מוח אדם
תרשים זרימה המייצג את תהליך יצירת אורגנואיד של מוח האדם.

אורגנואידים אלה מהונדסים בעזרת ביוריאקטורים והם משמשים למחקר של מגוון פתולוגיות וביניהם אוטיזם קלאסי, מחלת אלצהיימר ומחלות נוספות.

אורגנואיד של המעי
יצירת המעי, במהלך התפתחותו של העובר האנושי, כרוכה ביצירת צינור שמתפצל-מתמיין לאזור הלוע ועד לקיבה, לאזור המעי הדק ולאזור המעי הגס. בהתאם, קבוצות שונות בעולם פועלות ליצירת "אורגנואידים" של שלושת אזורים אלה.

אורגנואיד של הלשון
מספר קבוצות מחקר מנסות לגדל אורגנואידים עם תכונות של הלשון. בתחילת הדרך, אורגנואידים אלו לא כללו "חיישני טעם" ואולם כיום, יודעים לייצר אורגנואידים הכוללים גם את המרכיב הזה.

 אורגנואיד של מערכת ההרחה 
תאים במערכת הריח מתחדשים לאורך החיים כדי להילחם בנזקים הנגרמים מזיהומים כמו COVID-19, חשיפה לרעלנים או הזדקנות. עם זאת, היעדר מודלים נגישים וחזקים של תרבית הגביל את הבנת החוקרים את הנוירוגנזה המתמשכת הזו ואת הירידה שלה במחלות ובהזדקנות.

חוסר היכולת לגדל תאי ריח בתרבית הייתה אתגר גדול. די להתגבר על כך, חוקרים פיתחו אורגנואיד של אפיתל הריח של עכבר בוגר, שמחקה את הסביבה in vivo. הם השתמשו בו כדי לזהות את אוכלוסיית תאי הגזע החיונית לנוירוגנזה של עכברים בוגרים, שהיא חשובה לחוש הריח. האורגנואידים מאפשרים לחקור את הגורמים התאיים המשפיעים על חוש הריח בחלל האף ועשויות להנחות את פיתוחם של טיפולים לאובדן ריח.

אורגנואידים נוספים
בלוטת התימוס (הבלוטה שבה ככל הנראה, נוצרים התאים של המערכת החיסונית).
לבלב
כליות
ריאות
לב
רשתית
כבד.

מחקר בסיסי
אורגנואידים משמשים כמודלים לבחינת מחלות ואמצעי ריפוי אפשריים שלהן, בין היתר על ידי עריכת DNA באמצעות טכנולוגיית קריספר.

פעילות בישראל ורפואה מותאמת אישית
אורנואידים מאפשרים לגדל "מודל" של אדם ספציפי ו"לתפור" עבורו טיפול המותאם לו אישית ורק אחרי שיעילות הטיפול הוכחה על ה"אורגנואיד", לבצע את הטיפול על האדם.

בספטמבר 2024, רשות החדשנות הישראלית הקימה מאגד שעניינו קידום נושא האורגנואידים בכלל והשימוש בהם כדי לקדם רפואה מותאמת אישית ובפרט, בהקשר לגידולים סרטניים. במאגד משתתפים בין השאר: מרכז רפואי הדסה, אוניברסיטת בר-אילן, המרכז הרפואי ע"ש חיים שיבא – תל השומר והחברות Rhenium, Protai, Nectin Therapeutics, Biond Biologics, Teva, Merck KGaA, Tissue Dynamics, Aummune, PreCure

מודלים למחקר ביולוגיה התפתחותית

קישורים חיצוניים



הערות שוליים

קטגוריה:תא גזע