האם אתם יכולים לגדל עצמות מחוץ לגוף אנושי?
התשובה אולי תהיה כן בקרוב,
אבל לפני שנוכל להבין איך זה אפשרי,
אנחנו צריכים להביט באיך עצמות גדלות באופן טבעי בתוך הגוף.
רוב העצמות מתחילות בעובר גדל כסחוס רך וגמיש.
תאים מגדלי עצמות מחליפים את הסחוס עם תבנית מינרלית ספוגית
שעשויה מיסודות כמו סידן ופוספט.
התבנית הזו מתקשה, כשאוסיובלאסטים,
שהם תאים יוצרים עצמות מתמחים,
מפקידים יותר מינרלים, נותנים לעצמות את הכוח שלהם.
בעוד התבנית עצמה לא עשוייה מתאים חיים,
רשתות של תאי דם, עצבים ורקמות חיות אחרות
גדלות דרך נתיבים ומעברים מיוחדים.
ובמהלך ההתפתחות,
לגיון של אוסטיובלאסטים מחזק את השלד
שמגן על האברים שלנו, מאפשר לנו לנוע,
מייצר תאי דם ועוד.
אבל תהליך הבניה הראשוני הזה לבדו
לא מספיק לעשות את העצמות חזקות ומועילות.
אם הייתם לוקחים עצם שבנויה כך,
מחברים לה שריר,
ומנסים להתשמש בה, להרים משאות כבדים,
העצם כנראה היתה נשברת תחת הלחץ.
זה לא קורה לנו בדרך כלל
מפני שהתאים שלנו מחזקים כל הזמן
ובונים עצם במקום בו היא בשימוש,
עיקרון שאנחנו מתייחסים אליו כחוק וולף.
עם זאת, חומרי עצם הם משאב מוגבל
והעצם החדשה המחוזקת הזו
יכולה להווצר רק אם יש מספיק חומר זמין.
למרבה המזל, לאוסטיובלאסטים, הבנאים,
יש שותפים שנקראים אוסטיוקלאסטים, הממחזרים.
אוסטיוקלאסטים מפרקים את המינרלים הלא נחוצים בשימוש בחומצה ואנזימים
כך שהאוסטיובלאסטים יכולים אז להוסיף עוד חומר.
אחת מהסיבות העיקריות שאסטרונאוטים צריכים להתעמל כל הזמן בחלל
היא בשל חוסר מאמץ על השלד בנפילה חופשית.
כמו שנחזה לפי חוק וולף,
זה עושה את האוסטיוקלאסטים יותר אקטיביים מאוסטיובלאסטים,
מה שגורם לאיבוד מאסת וחוזק עצם.
כשעצם נשברת, לגוף שלכם יש יכולת מדהימה
לבנות מחדש את העצם הפגומה כאילו השבר מעולם לא התרחש.
במצבים מסויימים, כמו הסרת סרטן,
תאונות טראומטיות,
ופגמים גנטים עולים על יכולת התיקון הטבעית של הגוף.
פתרונות הסטוריים כאלו מילאו את החורים במתכת,
עצמות חיות,
או פיסות עצם מתורמים אנושיים,
אבל אף אחד מאלה הוא לא אופטימלי מאחר והם יכולים לגרום זיהומים
או דחייה על ידי מערכת החיסון,
והם לא יכולים לבצע את רוב התפקודים של עצם בריאה.
פיתרון אידיאלי יהיה לגדל עצם שעשויה מהתאים של החולה עצמו
שמותאמים לצורה המדוייקת של החור,
וזה בדיוק מה שמדענים מנסים לעשות כרגע.
כך זה עובד.
ראשית, רופאים שואבים תאי גזע מתאי שומן של החולה
ומבצעים סריקות CT כדי לקבוע את המידות המדוייקות של העצם החסרה.
הם אז בונים מודל של הצורה המדוייקת של החור,
או במדפסת תלת מימד,
או על ידי חריטת עצמות פרה שפרקו את תאיהן.
אלה העצמות מהן כל התאים הוסרו,
והשאירו רק את הרקמה הספוגית דמויית הסבכה.
הם מוסיפים את תאי הגזע של החולה לסבכה
ושמים אותה בכור ביולוגי,
מכשיר שידמה את כל התנאים שנמצאים בתוך הגוף.
טמפרטורה, לחות, חומציות והרכב מזינים
כולם צריכים להיות בדיוק מתאימים כדי שתאי הגזע יובדלו
לאוסטיובלאסטים ותאים אחרים,
לאכלס את הסבכה המינרלית,
ולמדל אותה מחדש עם רקמה חיה.
אבל יש רק דבר אחד חסר.
זוכרים את חוק וולף?
עצם מלאכותית צריכה לחוות לחץ אמיתי,
אחרת היא תצא חלשה ופריכה,
אז הכור הביולוגי כל הזמן שואב נוזלים סביב העצם,
והלחץ אומר לאוסטיובלאסטים להוסיף דחיסות עצם.
שימו את כל זה יחד, ותוך שלושה שבועות,
העצם החיה עכשיו מוכנה לצאת מהכור הביולוגי
ולהיות מושתלת בגוף החולה.
בעוד שזה לא בטוח עדיין שהשיטה הזו תעבוד על אנשים,
עצמות שגודלו במעבדה כבר הושתלו בהצלחה בחזירים
וחיות אחרות,
וניסויים באדם אולי יתחילו ב 2016.