מיליוני בני אדם מתים מדי שנה ממחלת לב כלילית. במחלה זו נוצרת היצרות של עורקים כליליים, המספקים דם לשריר הלב, מה שמוביל לירידה באספקת הדם אליו. אוטם שריר הלב (התקף לב) מתרחש כאשר עורק שכזה נחסם לחלוטין, ודם לא מצליח להגיע אל הלב. בעקבות התקף לב, תאי לב רבים נהרסים ובמקומם נוצרת רקמה צלקתית. מכיוון שתאי שריר הלב אינם מסוגלים להתרבות ושריר הלב מכיל תאי גזע (שיכולים להתמיין לתאים מסוגים שונים) מעטים בלבד, רקמת הלב כמעט אינה מתחדשת. לכן, לפי הסטטיסטיקה, כמחצית מהחולים שעוברים התקף לב חמור מתים בתוך חמש שנים. הפתרון היחיד הזמין כיום עבור אנשים שעברו התקף לב בדרגת חומרה גבוהה, שבו הלב ניזוק משמעותית, הוא השתלת לב. לכן נדרשות אסטרטגיות טיפול נוספות. הנדסת רקמת שריר לב היא אסטרטגיה שכזאת ומטרתה להחליף את הרקמה הפגועה. בגישה זו נזרעים תאי לב (שמקורם בתאים שנלקחו מהחולה ובהנדסה גנטית הפכו לתאי גזע ולאחר מכן מוינו לתאי לב) על פיגום המדמה את רשת הקולגן (חלבון המהווה את המרכיב העיקרי של רקמת החיבור בגוף) הטבעית שתומכת בהם. הפיגום – שנחשב למיקרו-סביבה של תאי הלב – מעניק להם תמיכה פיזית ומעביר להם אותות ביוכימיים ומבניים המשפיעים על תפקודם. אולם, הפיגומים שנפוצים כיום במחקר עשויים בעיקר מרקמות של חזיר והגוף האנושי עלול לדחות אותם (תגובה חיסונית נגד השתל). במחקרנו אנו מתמקדים בתכנון והנדסה של פיגומים שיהיו דומים ככל הניתן לרקמת הלב הטבעית. בשש שנות מחקר (שתוצאותיו פורסמו ב-24 מאמרים מדעיים), באמצעות טכנולוגיות בנייה מתקדמות, תכננו ובנינו פיגומים המורכבים מחומרים טבעיים (כגון קולגן שמקורו בחולים או בבעלי חיים, ג'לטין והחלבון אלבומין) או סינתטיים (כגון חומרים פלסטיים) שדומים לרקמת הלב. כלומר, כאלו שמחקים את המבנה והתכונות הכימיות והמכאניות של החומר החוץ-תאי שלו, שבנוי בעיקר מסיבי קולגן. על גבי הפיגומים הללו שתלנו תאי לב (כאלו שנלקחו מלבבות של חולדות או תאים שלקחנו מהחולים, הפכנו לתאי גזע ומיינו לתאי לב). תאי הלב מצליחים לתקשר עם הפיגום באמצעות חלבוני היצמדות וקולטנים שמבוטאים על שטח הפנים שלהם. בנוסף, עיטרנו את הפיגומים ברכיבים אלקטרוניים (כגון מיקרו-אלקטרודות עשויות זהב, שמסוגלות לקבל מידע מרקמות הגוף ולהתערב בפעילותן) ובמשקעי ננו-חלקיקים של זהב (שמוליך חשמל ואינו יוצר אינטראקציה מזיקה עם הרקמות). כך יצרנו טלאים היברידיים, שמתכווצים ומתרחבים ומעבירים אותות חשמליים ביעילות. בהמשך, הדפסנו במדפסת תלת-ממד מבנה אנטומי מוקטן של לב אדם. לקחנו תאי שומן מחולה, הפכנו אותם לתאי גזע, ומהם יצרנו תאים של שריר לב ותאים שיוצרים כלי דם. במקביל יצרנו מחומר קולגני (שמקורו ברקמת השומן) את הרשת שתתמוך בהם. ערבבנו את כל החומרים והזנו את התערובת למדפסת שהדפיסה לפי הוראות מחשב (על פי הדמיות MRI ו־CT של לב אנושי). הלב שהודפס הורכב מתאים שמתכווצים ומתרחבים ומבטאים תכונות של תאי לב. עם זאת, רקמתו עדיין לא הייתה בוגרת מספיק והתאים עדיין לא ייצרו התכווצות מסונכרנת – כזאת שקיימת בלב אמיתי. בניסויים הבאים אנו מתכננים להבשיל את רקמת הלב המודפס כך שתתפקד בדומה לרקמה הטבעית, ולאחר מכן להשתיל את הלב בבעלי חיים ולבחון את תפקודו. אנו מאמינים שבעתיד טכנולוגיה זו תייתר את הצורך בתרומת איברים; כשמטופלים יזדקקו להשתלה, יילקחו מגופם תאים ומהם יודפס איבר שמתאים להם בגודלו ובתכונותיו.