הידרוג'ל מבוסס פפטידים מראה פוטנציאל לתיקון רקמות ואיברים

על ידי שילוב של דיוק ביו-רפואי והנדסה בהשראת הטבע, צוות מדענים בראשות אוניברסיטת אוטווה יצר חומר דמוי ג'ל המציג פוטנציאל עצום לתיקון מהיר של מגוון רחב של איברים ורקמות פגומים בגוף האדם.

מחקר חדשני בראשות פרופסור חבר בפקולטה לרפואה של אוניברסיטת אוטווה, ד"ר אמיליו א. אלארקון, עשוי להשפיע על חייהם של מיליוני אנשים בעתיד באמצעות הידרוג'לים פפטידיים שיכולים לאטום פצעי עור, לספק טיפולים לשריר לב פגום ולתקן קרניות פגועות.

"אנו משתמשים בפפטידים כדי ליצור פתרונות טיפוליים. הצוות שואב השראה מהטבע כדי לפתח פתרונות פשוטים לסגירת פצעים ולתיקון רקמות", אומר ד"ר אלרקון, מדען ומנהל קבוצת ההנדסה הביולוגית והפתרונות הטיפוליים (BEaTS) במכון הלב של אוניברסיטת אוטווה, שמחקרו החלוצי מתמקד בפיתוח חומרים חדשים בעלי יכולות התחדשות רקמות.

פפטידים הם מולקולות הנמצאות באורגניזמים חיים, והידרוג'לים הם חומר על בסיס מים בעל מרקם דמוי ג'ל שהוכח כיעיל למטרות טיפוליות.

הגישה בה נעשה שימוש במחקר, שפורסם ב-Advanced Functional Materials ובהובלת ד"ר אריק סאורונן וד"ר מארק רואל, היא ייחודית. רוב ההידרוג'לים הנחקרים בהנדסת רקמות הם ממקורות מן החי ומבוססי חלבון, אך החומר הביולוגי שנוצר על ידי הצוות המשותף משופר בפפטידים מהונדסים. זה הופך אותו ליישים יותר בפועל הקליני.

ד"ר רואל, פרופסור במחלקה לרפואה תאית ומולקולרית בפקולטה לרפואה של אוניברסיטת אוטווה ויו"ר המחקר בחטיבת כירורגיית לב במכון הלב של אוניברסיטת אוטווה, מאמין שממצאי המחקר עשויים להיות מהפכניים.

"למרות אלפי שנות אבולוציה, התגובה האנושית לריפוי פצעים נותרה לא מושלמת", אומר ד"ר רואל. "אנו רואים צלקות חריגות, החל מחתכים בעור, דרך פגיעות עיניים ועד לתיקון לב לאחר התקף לב. ד"ר אלארקון, ד"ר סאורונן ושאר חברי הצוות שלנו התמקדו בבעיה זו במשך כמעט שני עשורים. המאמר של ד"ר אלארקון בכתב העת Advanced Functional Materials מייצג דרך חדשה להפוך את ריפוי פצעים, ריפוי איברים ואפילו צלקות בסיסיות לאחר ניתוח להרבה יותר ניתנים לניהול טיפולי ולכן אופטימליים לבריאות האדם."

פפטידים סינתטיים לתיקון מיידי של רקמות רכות. חומרים פונקציונליים מתקדמים (2024). DOI: 10.1002/adfm.202402564

אכן, המפתח הוא היכולת לווסת את החומר הביולוגי הפפטידי. ההידרוג'לים של צוות אוניברסיטת אוטווה מתוכננים להיות ניתנים להתאמה אישית, מה שהופך את החומר הקשיח לניתן להתאמה לשימוש במגוון רחב של רקמות. בעיקרו של דבר, ניתן להתאים את המתכון הדו-רכיבי כדי להגביר את ההדבקה או להפחית רכיבים אחרים, בהתאם לחלק הגוף הדורש תיקון.

"הופתענו מאוד ממגוון היישומים שהחומרים שלנו יכולים להשיג", אומר ד"ר אלרקון. "הטכנולוגיה שלנו מציעה פתרון משולב המותאם אישית בהתאם לרקמת המטרה."

ד"ר אלארקון מציין גם כי מחקרים אלה מצביעים על כך שההשפעות הטיפוליות של הידרוג'לים ביומימטיים הן יעילות ביותר ושהשימוש בהם פשוט וחסכוני משמעותית בהשוואה לגישות אחרות לרגנרציה.

החומרים פותחו בעלות נמוכה ובפורמט הניתן להרחבה, שהוא תכונה קריטית עבור יישומים ביו-רפואיים רבים בקנה מידה גדול. הצוות פיתח גם מערכת סינון מהירה שהפחיתה משמעותית את עלויות הפיתוח ואת זמני הבדיקה.

"הפחתה משמעותית זו בעלות ובזמן לא רק הופכת את החומר שלנו לכדאי יותר מבחינה כלכלית, אלא גם מאיצה את הפוטנציאל שלו לשימוש קליני", אומר ד"ר אלרקון.

מהם הצעדים הבאים של צוות המחקר? הם יבצעו ניסויים גדולים בבעלי חיים כהכנה לניסויים בבני אדם. עד כה, נערכו ניסויים בלב ובעור במכרסמים, ומחקר הקרנית בוצע מחוץ לגוף (ex vivo).