עם הפנים פנימה: הפתרונות שיש לחוקרים כדי לצפות עמוק לתוך גופנו

אחד ממאפייניה הבסיסיים ביותר של המחשבה הרציונלית המודרנית הוא ההתבססות על החושים בתהליך תפיסת המציאות. המהפכה המדעית, שהחלה אצל קופרניקוס כבר במאה ה־16, העניקה למראה העיניים מעמד חדש בתרבות המדעית, ומאז אנו מבינים את המציאות בעיקר בעזרת ניסויים ותצפיות. על הרקע הזה התפתחו ענפי המדעים כפי שאנו מכירים אותם היום, ובתוכם גם מדע הרפואה. אך מה עושה רופא, כשהוא נדרש לאבחן את מה שהוא לא יכול לראות?

לרכישת הגיליון חייגו 077-4304645 או לחצו כאן

"כשרופא רואה בעיניים משהו, או מצליח לחוש אותו ביד, משם מתחילה בעצם הדיאגנוסטיקה הבסיסית – דיאגנוסטיקה ויזואלית", אומר אלכס עובדיה, סמנכ"ל התפעול של הסטארט־אפ הרפואי Check-Cap. אחת המערכות הפנימיות המורכבות בגופנו, ושאותה לא יכול אף רופא לראות או לחוש, היא מערכת העיכול, ובעיקר המעיים. לכן, כשיש צורך לאבחן למשל את מצב בריאותו של המעי הגס, ולוודא שלא מתפתחים בו, חלילה, גידול או פוליפ, הרפואה נזקקת לכלים שיאפשרו לה להתבונן אל תוך גופנו. אחת הדרכים המוכרות ביותר היא בדיקת הקולונוסקופיה. "בסופו של דבר, מדובר בצינור ארוך שיש בקצהו מצלמה והוא מסוגל להגיע, באמצעות מניפולציה שהרופא עושה, עד לקצה המעי הגס. כשהרופא מושך את הקטטר הזה החוצה, הוא מסוגל לראות את המבנה הפנימי של המעי ולחפש שם אינדיקציות לאנומליה", מסביר עובדיה.

ומה הבעיה? ראשית, אחד מעשרת אלפים נבדקים ימצא את מותו במהלך הבדיקה, לפי הנתונים הסטטיסטיים המקובלים בעולם. שנית, מדובר בפעולה חודרנית ופולשנית שמצריכה אלחוש, ואנשים רבים נמנעים ממנה בשל כך. כמו כן, המעי הגס, כחלק מרכזי במערכת העיכול, חייב לעבור הכנה לבדיקה כזו – ניקוי וריקון מכל שיירי המזון על ידי נטילת חומרים משלשלים. "בארצות הברית כ־50% מהמופנים לבדיקה נמנעים ממנה בגלל זה, ובמקומות אחרים הסטטיסטיקה אף גדולה יותר", מספר עובדיה.

בלי מצלמה, בלי קרינה

כאן נכנסים פתרונות שמבקשים לספק תמונה ויזואלית שלא מתבססת על צילום, אלא על מיפוי. "אלו מערכות שמסוגלות להראות מידע חזותי, אבל לא כפי שהוא נראה בעין האנושית, אלא כפי שהוא נראה ברמת הארכיטקטורה והגיאומטריה – בדיקה אנטומית", מסביר עובדיה. אחד המכשירים המוכרים ביותר שעושים זאת הוא ה־CT, שבאמצעות קרני X, ממפה את האנטומיה של גופנו ומייצר הדמיה. אבל גם בדיקת CT היא לא פתרון אידיאלי לאבחון של גידולים במעי, משום שהחשיפה לקרני X במהלכה היא גבוהה מאוד, ובעבור בדיקה אבחונית בלבד, זה מחיר בריאותי שאנשים נוטים להימנע מלשלם.

שתי חברות ישראליות, Check-Cap ו־Given Imaging לפניה, פיתחו גלולות שמנסות לענות על הצורך הקיים. אך בעוד שהקפסולה של Given Imaging מתבססת על צילום באמצעות מצלמה זעירה שנעה בתוך מערכת העיכול, ובשל כך חסרונותיה דומים למדי לאלו של הקולונוסקופיה, הפתרון של Check-Cap שונה.

הגלולה החדשנית שסורקת את המעי הגס | צילום: Check-Cap

החברה, שהקים לפני כעשור ד"ר יואב קמחי, מפתחת גלולה שהיא למעשה סונר שמנתב את דרכו בתוך המעי הגס ומאתר בו גידולים. הרעיון הוא פשוט, אך מבריק – מדובר בגלולה שנעה בתוך מערכת העיכול באמצעות כיווצים טבעיים של המעי, ומשדרת בדרכה קרני X שמייצרות מיפוי פנימי שלו. המערכת נשלטת על ידי משדר שמודבק לגבו של הנבדק, והוא מתנייד איתו באין מפריע. משדר זה גם מעביר את המידע אל מחשבי החברה, וגם מורה לגלולה מתי לסרוק. כך נחסכת מהנבדק חשיפה לקרני X לאורך רוב שעות הבדיקה (שאורכה כמשך הזמן שלוקח למערכת העיכול לפלוט את הגלולה בדרך הטבעית החוצה).

כך, הגלולה של Check-Cap מייתרת את הצורך בהכנות, ויש ביכולתה לשרוד בתוך גוף הנבדק זמן רב מבלי להזדקק ליכולת הנעה עצמאית. "סדרי הגודל של קרני ה־X שנבדק ייחשף אליהן זהים לאלו של צילום חזה, או אפילו לכמות הקרינה הקוסמית שאדם נחשף אליה במהלך טיסה טרנס־אטלנטית", אומר עובדיה ומדגיש עד כמה השיעור שולי.

כיום החברה נמצאת בשלבים אחרונים של הכנות לקראת ביצוע של ניסוי קליני רשמי במטרה לקבל אישור CE (הסימון של האיחוד האירופי לתרופות מורשות), והיא מתכננת להתחיל עוד השנה ניסוי פיילוט בארצות הברית, שיתמקד בבטיחות ובפונקציונליות. בפברואר בשנה שעברה החליטו בחברה לצאת בהנפקה בנאסד"ק. "השוק האמריקאי גילה עניין בחברה. זה שוק שיודע לתת שווי יפה מאוד לחברות, והחלטנו ללכת להנפקה ציבורית בשל כך", מספר ליאור טורם, סמנכ"ל הכספים בחברה. "עוד לפני כן ביצענו סבב השקעות, שהמשקיעה העיקרית בו היתה Fosun Pharma, חברת הבת של קונגלומרט ההשקעות הסיני המוכר Fosun. אנחנו רואים בהם השקעה אסטרטגית, כי הם חברה שיכולה לעזור לנו מאוד גם בשוק הסיני", הוא מספר. גם חברת General Electric, הפעילה בתחום האימג'ינג, מלווה את החברה מיומה הראשון כמשקיעה.

לבחון כל תא ותא

פתרונות טכנולוגיים מכניים הם לא המוצא היחיד לאבחון של מה שהעין לא יכולה לראות. באופן טבעי, תרתי משמע, הביולוגיה יכולה להוות כלי יעיל מאוד. תחום האבחון באמצעות Bio-markers, כמו למשל בדיקות צואה, דם ובדיקות אימונולוגיות, מאפשר לרופאים לאבחן הימצאותם של תאים סרטניים בגוף. התחום יודע לאבחן בצורה טובה מאוד גידולים ממאירים – אך הוא פחות יעיל באופן משמעותי באיתור מקדים של גידולים שהם עדיין שפירים. מה היה קורה אילו היינו יכולים, כמו סוקרים שעוברים מדלת לדלת, לבחון כל תא ותא בגופנו ולבדוק האם הוא מכיל פוטנציאל סרטני או לא?

"מבחינה רעיונית, זה תמיד היה חלק מספרי מדע בדיוני. היו מדענים שכתבו איך כזה דבר יוכל להתרחש מבחינה תיאורטית, אבל זה נתפס רק כתיאוריה", אומר ד"ר תום רן, חוקר ויועץ במכון ויצמן למדע ומחלוצי המפתחים של מה שזכה לכינוי "המחשבים הביולוגיים". "ברמה הפרקטית, מזה בערך עשור וחצי חוקרים כבר מגששים בפועל בתחום, ולאט לאט הוא קורם עור וגידים", הוא מוסיף.

"מבחינה רעיונית, זה תמיד היה חלק מספרי מדע בדיוני. ד"ר תום רן | צילום: שי שבירו

את הפרויקט הזה, אחד מפרויקטי הדגל של מכון ויצמן, הגה פרופ' אהוד שפירא, שבזכות המצאתו זו זכה בשיא גינס כמי שייצר את המחשב הקטן ביותר בעולם, ואת המחשב הביולוגי הראשון. "הרעיון הוא שברגע שמסתכלים על הביולוגיה דרך משקפיים של איש מדעי המחשב, היא מתבררת כעוד מערכת לעיבוד מידע. מחשב רגיל מקודד מידע באמצעות הספרות אפס ואחת, כמו ברקודים של תעודות זהות, וגם ל־DNA יש קוד. אמנם הוא מורכב יותר, אבל זה לא ממש משנה", מסביר ד"ר רן.

"מה שאנחנו עושים זה להזמין מקטעי DNA קצרים מחנות אינטרנטית, עם רצפים שאנחנו בוחרים. מגיע אליך שליח עם מעטפה, שבתוכה יש מבחנה עם אבקה לבנה, שהיא בעצם המון עותקים של אותו גדיל DNA שבחרת יום קודם לפי רצף. למשל, רצף שהוא גן לחלבון שזורח בצבע ירוק. יכולה להיות לרצף שתזמין משמעות ביולוגית, וייתכן שלא תהיה לו כזו, אבל המטרה היא לייצר רצף שיוכל לעבור אינטראקציה עם תאים בתוך הגוף, סרטניים או בריאים, ויידע לאבחן מי הוא מי. בסוף, לתא סרטני יש מאפיינים פיזיים שונים מתא בריא – יהיו לו מוטציות שונות, חלבונים שונים, מיקרו RNA שונים. המחשבים יידעו ממש לאבחן מיהו תא סרטני, כמו טיל ממוקד שפוגע במטרה בלי לפגוע בתאים הבריאים".

מגלים ומחסלים

אין להבין מכך שזה יהיה מזור לכל צרות העולם – המחשבים הביולוגיים דורשים, כמו כל מחשב, הגדרות והוראות עבודה: יהיה ניתן להטעין אותם במידע על תאים סרטניים שניתן לאפיין בהם מאפיינים ייחודיים, רק אז הם יידעו להתמודד איתם. "יש סוגי סרטן שהם נורא נפוצים, כמו סרטן השד או סרטן הערמונית, ושם כבר ידוע מה יש למצוא", הוא אומר.

הגדולה של הפיתוח הזה היא שהוא לוקח את התחום מעבר לדיאגנוסטיקה. "כאן הרעיון הוא שאתה יכול לצמד את האבחון עם פעולה טיפולית", מסביר רן. "המחשבים, שיהיו חמושים בהמון ידע רפואי, ייכנסו לגוף, ישוטטו בין התאים, וישאלו בכל תא האם הוא עומד בקריטריונים שהוגדרו לתא סרטני. אם כן – הם משחררים שם משהו שהורג את התא. ככה מקבלים שחרור סלקטיבי של רעלים רק בתוך התאים הסרטניים".

משמעות הדבר היא שכשאדם נוטל תרופה כזו, הוא בכלל לא צריך לדעת שיש לו סרטן. "היום הסיפור הוא אחר לגמרי – בנאדם צריך להיות מודע שיש לו איזשהו גוש, כלומר שזה כבר לא שלב ראשוני. אחר כך הוא הולך לרופא, ששולח אותו לכל מיני בדיקות – זה שלב האבחון. רק אז, על סמך התוצאות של הבדיקות, הוא מתחיל לקבל סוף סוף את הטיפול עצמו, כשהחשש כמובן שזה יכול להיות מאוחר מדי. לעומת זאת, המחשב הביולוגי יכול לכלול גם את שלב האבחון וגם את הטיפול, ולכן הנבדק בכלל לא חייב להיות מודע לקיומה של המחלה", מסביר ד"ר רן את עליונותה של ההמצאה הזו על הכלים האבחוניים הקיימים כיום.

בעתיד מחשבים ביולוגיים חמושים בידע רפואי ייכנסו לגוף וישוטטו בו | צילום: fotolia

"אם אתה חושב היום על כימותרפיה, היא בעצם הורגת תאים שמתחלקים. כי זה הרי תא סרטני – תא שמתחלק יותר מדי. הבעיה היא שגם המון תאים בריאים מתחלקים: תאי שיער למשל מתחלקים כל הזמן בשביל לצמוח; תאים במערכת החיסון מתחלקים כל הזמן, ובאמת אנשים בכימו מאבדים את שערותיהם, ומערכת החיסון שלהם כמעט נמחקת". כאן יש דור חדש של תרופות שאיתן יהיה אפשר לא רק לטפל באמצעות כימיה פשוטה, אלא כמו במחשב – להגדיר להן פרמטרים ספציפיים לפעולה.

כמו תוסף מזון

היות שמדובר בכלי שיאבחן את הצרה עוד לפני שהיא הופכת לצרה – הקדמה של תרופה למכה הלכה למעשה – הצריכה של תרופה מהסוג הזה לא תהיה שונה בהרבה מצריכה של תוספי מזון. "כמו מדללי דם שאדם לוקח כדי למנוע התקף לב. משהו שהוא ייקח כל יום. יש הרבה מצבים, מחלות או פתולוגיות כאלו, שלוקחים בהם תרופות למניעה או לניהול של מחלה".

המחשבים הביולוגיים מצטיירים, אם כן, כגורם משנה משחק ברפואה. שוו בנפשכם מצב שבו הרופאים יודעים לאבחן את המחלות שלנו עוד בטרם יש לנו אותן – זה משנה לגמרי את כל תפיסת הריפוי כפי שאנו מכירים אותה. אבל במחשב כמו במחשב, בסוף צריך אדם שיתכנת אותו, וד"ר רן מרגיע לגבי עתידו של הרופא: "בסוף אנחנו ניזונים מהרופאים. אנחנו בונים את המחשבים, אבל הם אלה שמספקים מה יהיה המידע שיהיה עליהם. הרופאים הם תמיד השכבה הראשונה והחשובה ביותר".

כיום יש מספר מעבדות בעולם שכבר מתעסקות בתחום. כדי לעבור את שלבי האישור של הרגולטור, ה־FDA, לוקח בערך שבע שנים, ולכן ד"ר רן מעריך שבמקרה הטוב, תרופות שמבוססות על מחשבים ביולוגיים יגיעו לשוק בתוך כ־12־10 שנים. עבור בנאדם שחולה היום זה המון, אבל בסקאלה של האנושות שמתקדמת במאבקה בסרטן, זה ממש מעבר לפינה.

ד"ר רן הוא מעין עוף מוזר באקדמיה, וכך הוא מעיד על עצמו. יש לו שישה תארים אקדמיים, מהם שלושה תארים ראשונים (ביולוגיה, מדעי המחשב ופסיכולוגיה). למכון ויצמן הוא הגיע במסגרת תואר שני במדעי המוח, ושם שמע (בשיחת קפיטריה) על הפרויקט החדש של המחשבים הביולוגיים. "חשבתי מיד שאני רוצה להיכנס לזה, כי זה משהו שישלב גם את הביולוגיה וגם את המחשבים". כך הוא התחיל את המסלול הישיר לדוקטורט בתחום של מחשבים ביולוגיים. "בעזרת הידע שלי בפילוסופיה ובפסיכולוגיה, יכולתי להכניס עקרונות חדשים לתחום. אני מאמין שמישהו, שהוא מומחה במשהו ועובר לתחום אחר, יוכל דווקא לתרום שם המון. אינטרדיסציפלינריות זה המפתח היום באקדמיה, ובגלל זה התחום של ביולוגיה סינתטית רלוונטי להמון דברים מעבר למישור הרפואי".

הכתבה מופיעה בגיליון הרופאים הטובים ביותר של פורבס

לרכישת הגיליון חייגו 077-4304645 או לחצו כאן

לרכישת מנוי למגזין פורבס

לכל העדכונים, הכתבות והדירוגים: עשו לנו לייק בפייסבוק