שיטה ייחודית המעודדת שחזור של שריר לב ושמירה עליו, בעקבות התקף-לב, פותחה על-ידי צוות חוקרים באוניברסיטת בן-גיוריון שבנגב, בראשותה של פרופ' סמדר כהן. באופן זה נמנעת ההתדרדרות החולה למצב של אי ספיקת לב ולעתים מוות. סדרת ניסויים בחזירים שבוצעה לאחרונה, הביאו לכך שיישום תוצאותיה עשוי להציל חיי אדם. השיטה שפורסמה בספרות המקצועית, נרשמה ואושרה כפטנט עולמי.
המחקר שבוצע במחלקות להנדסת ביוטכנולוגיה, הנדסה רפואית ובמכון למחקר יישומי במדעי החיים באוניברסיטת בן-גוריון, הוביל לבניית פיגום מלאכותי אשר בתכונותיו הוא מחקה את החומר המצוי בין תאים בגוף, וכך יכול לשמש כתחליף זמני לבניית רקמה חדשה, במקום הרקמה שנהרסה. הפיגום שמושתל בלב בעקבות אירוע של התקף לב, מספק סביבה תומכת לתאים המושתלים עם הפיגום ובנוסף מקבל את התאים המושתלים לאתר הפגוע. לאחר תקופה מסוימת, נספג הפיגום בגוף ומשאיר אחריו רקמה חיה ומתפקדת. בהקשר זה, יש חשיבות רבה מאוד לתהליך של היווצרות כלי דם קטנים באזור השתל. כלי דם אלה שומרים על חיוניותה של הרקמה החדשה לאורך זמן.
"במסגרת ניסויי החזירים", מספרת פרופ' כהן, "התברר כי לפיגום החדשני גם יכולת עידוד להתחדשות (רגנרציה) של סיבי שריר לב חדשים, הגדלים בכיוון אזור האוטם. סיבים אלה מונעים עיצוב פגום של הלב ופועלים להגברת יכולת התכווצות הלב. זהו ממצא חשוב, שכן הוא פותח אפיק חדש לטיפולים באוטם שריר הלב על-ידי השתלת פיגומים פולימריים ללא תאים ואשר ביכולתם להאיץ התחדשות שריר הלב". בעתיד, כאשר ניתן יהיה להשתיל תאי גזע או תאים שהתפתחו מתאי גזע, יהיה אפשר לשלבם עם השתלת הפיגומים כדי לקבל שחזור מלא של שריר הלב והחלפה מלאה של הצלקת הלא-מתכווצת.
התקף לב התקף לב מתרחש, כידוע, כאשר חלק מהתאים בשריר הלב - לרוב בחדר השמאלי - מתים מחוסר חמצן. ההתקף מותיר אזור צלקתי בשריר הלב, כאשר תאי השריר המתים מאבדים את כושרם להתכווץ, את גמישותם וחלק מנפחם. תפקוד הלב נפגע עד למצב של אי ספיקת-לב והטיפולים מתמקדים בתסמינים אך אינם מחזירים את המצב לקדמותו. שלא כמו רקמות אחרות בגוף האדם, הרקמה שנפגעה אינה מתחדשת מעצמה. הפתרון האפשרי היחיד, השתלת לב, הוא מסובך, ובעיקר מוגבל בשל מחסור חמור בתורמים. בשל כל אלה, איכות חייהם של החולים מתדרדרת בהתמדה ופחות מ-40% מהם נשארים בחיים חמש שנים לאחר ההתקף.
הפיגומים נבנו במעבדתה של פרופ' כהן וצוותה, מהרב-סוכר הטבעי (פוליסכריד) אלגינט, היוצר מבנה ג'ל עתיר מים בדומה לחומר המצוי בין תאים בגוף. כדי ליצור מבנה ספוגי תלת-מימדי, השתמשו החוקרים בטכניקה של ייבוש בהקפאה, שיצרה מבנה המכיל גבישים זעירים של קרח, שלאחר סילוקם בתהליך המראה השאירו חללים זעירים שצורתם כתמונת ראי של גבישי הקרח המקוריים. בצילום בעזרת מיקרוסקופ אלקטרוני ניתן לראות מבנה דמוי-ספוג, בנוי חללים מעוגלים או מוארכים המחוברים ביניהם. בשיטת ההכנה זו גם ניתן היה ליצור את הפיגומים בצורות וגדלים שונים על-ידי יציקתם בתבניות מתאימות.
"במסגרת המחקר" מספרת פרופ' כהן "נערכה שורה של ניסויים, במהלכם נבדק כיצד נוכל לשלוט בצפיפותם, גודלם וצורתם של החללים וכן במידת הקישור ביניהם. בזמן 'זריעת' התאים בפיגום, עלינו להבטיח התפזרות שווה ואחידה ככל האפשר, של התאים בחלל, כיוון שיש לכך השפעה מכרעת על צמיחתם של כלי דם חדשים אל תוך הרקמה המתהווה. הפיגום מהחומר הביולוגי, אינו רעיל ואינו מפעיל את המערכת החיסונית, בעל עמידות מכנית טובה ויכולת להתפרק בגוף בתוך פרק זמן סביר. באמצעים כימיים ופיזיקליים פשוטים יחסית ניתן להקנות לו את מגוון התכונות הרצויות על-מנת שיהווה תחליף לתבנית החוץ-תאית החסרה".
הפיגומים מאלגינט נמצאו מתאימים כמצע תמיכה תלת-מימדי לתאים עובריים משריר לב המעודד אותם ליצור רקמת שריר לב מתפקדת בניסויים בחולדות מעבדה. הפיגומים הושתלו בחולדות שעברו אוטם שריר הלב באזור הצלקת, שבעה ימים לאחר האירוע. תוצאות ההשתלה נבדקו תשעה שבועות לאחר הניתוח בהשוואה לקבוצת ביקורת שנבחרה באופן אקראי ועברה ניתוח-דמה.
התופעה הבולטת ביותר שנצפתה הייתה צמיחה מסיבית של כלי דם חדשים אל תוך הפיגום. השתלים היו מכוסים רקמת חיבור דקה, עשירה בכלי דם שיצאו מתוך מערכת הדם הכלילית הרגילה. לאחר חודשיים, נמצא שהשתלים המלאכותיים התחברו היטב לרקמה המקורית והפיגומים החלו להיספג ולהיעלם, כאשר החומר המצוי בין תאים באופן טבעי תפס את מקום הפיגום המלאכותי. התאים העובריים התארגנו בצורת סיבי שרי לב בוגרים שחלקם הסתדרו במבנה מקביל, בדומה לרקמה נורמלית, והתכווצו באופן ספונטני וקצבי. בין התאים נוצרו חיבורים מכניים וחשמליים כמו ברקמה טבעית.
אחת ההפתעות במחקר זה הייתה צמיחה של כלי דם חדשים גם בהשתלה של פיגומים ריקים: עצם הימצאותו של הפיגום עודדה צמיחה של כלי דם באזור שנפגע באוטם ובכך כבר סייעה לשיפור תפקודו של הלב. בניסויי החזירים שבוצעו, נמצא גם שישנו תהליך של התחדשות שריר לב ויצירת סיבי שריר חדשים.
כהן: "על מנת להעריך את השפעת ההשתלה של הפיגומים על תפקוד הלב, נערכו לחזירים בדיקות הדמיה באולטרה-סאונד ("אקו לב") ואלקטרו-קרדיוגרפיה (א-ק-ג), לפני ההשתלה וחודשיים לאחריה. בקבוצת הביקורת נצפה מהלך אופייני של הידרדרות בתפקוד הלב לאחר אוטם שהובילה לתמותה של 40% מהחזירים. בקבוצה המושתלת, לעומת זאת, שמרו כל המשתנים של תפקוד הלב על מצבם ההתחלתי או קרוב לכך. נראה כי עידוד הצמיחה של סיבי שריר לב וכלי דם חדשים, כמו גם עיבוי אזור הצלקת, מנעה את הפגיעה בשריר הלב בעקבות העיצוב מחדש של הלב ושמרה על תפקודו".
הניסויים בחזירים נערכו על-ידי פרופ' יהונתן ליאור במכון לחקר הלב ע"ש נויפלד בתל-השומר, בתמיכת קרן ישעיהו, המנוהלת על-ידי ב.ג.נגב, חברת היישום של אוניברסיטת בן-גוריון.