מחקר בתחום הביולוגיה הסינטטית / צילום: Shutterstock
27 מיליארד דולר, זה היה השווי שבו נסחרה חברת הביולוגיה הסינתטית גינקגו ביו־וורקס (Ginkgo BioWorks) בשיאה, בנובמבר 2021. היום, אחרי נפילה כואבת מאוד של 80%, החברה נסחרת לפי שווי של 5.4 מיליארד דולר, עדיין גבוה ביחס להכנסותיה, שצפויות להגיע ל־375 מיליון דולר ב־2022. לא מעט חברות ביומד נפלו בשיעור כזה במקביל לגינקגו, אבל אצלה הירידות לוו בביקורת חריפה. דוח שורטיסטים טען שהיכולות שהיא מציעה בתחום ההנדסה הגנטית של חיידקים בהיקפים גדולים קיימות כבר שנים בתעשיית הביוטק. לא רק זאת, טענו נגדה שהיא יוצרת את הלקוחות של עצמה ומשקיעה בהם, "וכך הכסף של המשקיעים מהציבור הוא זה שחוזר אל החברה כהכנסות, במעין מודל פירמידה".
מאז אותו דוח, רשמה גינקגו גידול של מאות אחוזים בהכנסות, ואפילו קנתה את אחת החברות הבולטות בתחום, Zymergen, אך כדי להצדיק את שוויה הנוכחי, שלא לדבר על ההייפ שליווה את ימיה הראשונים, עליה לעמוד בהבטחתה: הביולוגיה הסינתטית תעשה מהפכה כמעט בכל תחום של ייצור תעשייתי. החזון שלה הוא שהקמת חברת ביולוגיה סינתטית על הפלטפורמה שלה תהיה עניין פשוט, "כמו להשיק אתר אינטרנט", כפי שהגדירו זאת אנשי החברה בעבר, בתגובה לביקורת שנמתחה נגדם. "אנחנו עוזרים לחברות להשיג הון ומשאבים ולהתחיל לפעול במהירות. איפה הבעיה?", הם אמרו.
בישראל, מביטים בתעשיית הביולוגיה הסינתטית בכלל ובמודל של גינקגו בפרט בעניין רב. ישראל נראית מתאימה מאוד לפיתוח תעשייה רב־תחומית, המשלבת בין ביוטק, הנדסה ותעשייה, בתחומים שונים. אבל היום אין בארץ חברות רבות הפועלות בתחום הביולוגיה הסינתטית, ואין בה חברה כמו גינקגו - חברת שירות שמייצרת מולקולות לסטארט־אפים בענף, ולעתים גם מנביטה סטארט־אפים בעצמה.
לפני כחודשיים הושקה, בתמיכת רשות החדשנות, חברת אלאג'ין (Alagene), שרואה בגינקגו מעין אם רוחנית. החברה היא שותפות של מעבדות חי, מפעלות המרכז הבינתחומי הרצליה בע"מ ומייקל אייזנברג, שותף בקרן אלף ונצ'רס. היא רוצה לספק תשתית שעליה יתפתחו חברות הסטארט־אפ בתחום, אבל הפעם בישראל.
חיידקים כחיישנים של העולם
פרופ' כריס מאיירס, מומחה בינלאומי ומחלוצי הביולוגיה הסינתטית, מחזיר אותנו לשאלה מדוע התחום הזה מעורר עניין רב כל כך. מאיירס היה התארח לאחרונה בכנס האקדמי הראשון בתחום בישראל, שערך איגוד הביולוגיה הסינתטית.
"ביולוגיה סינתטית משמעותה לתכנת את הגנטיקה כמו מחשב ולהנדס חומרים ביולוגיים ממש כמו חומרים מכל סוג אחר, או אפילו להשתמש ברכיבים ביולוגיים כמו מעגלים חשמליים. אמנם הדמיון בין הנדסה לביולוגיה אינו מושלם - מערכות ביולוגיות הן הרבה יותר רועשות ונוטות לטעויות, אך גם יודעות לחיות איתן ולתקן אותן", הוא אומר ל"גלובס".
הפוטנציאל הוא עצום, וחורג מעולמות הרפואה. חיידקים יוכלו לבצע פוטוסינתזה טוב יותר מצמח, להיות חיישנים לניטור זיהום אוויר או זיהום בחומר רעיל כמו אנתרקס, ולהפריש סיבים כמו קורי עכביש או משי לתעשיית הטקסטיל.
בתחום הפארמה, אומר מנכ"ל אלאג'ין ד"ר רוני כהן, אפשר לייצר מולקולות פסיכואקטיביות שנמצאות בטבע, אבל באופן מסחרי ומפוקח במעבדה ביוטכנולוגית, ואפשר לתכנן באופן ממוחשב תרופות חדשות ולהנדס דנ"א שלא היה קיים קודם לכן, "כדי להביא לעולם בדיוק את החלבון שאנחנו צריכים".
חיסוני ה־mRNA של פייזר ומודרנה, לדוגמה, הם דוגמה לביולוגיה סינתטית. למעשה, אנחנו מהנדסים את התאים בגוף האדם כך שייצרו חלבון לפי רצף גנטי מדויק.
מה מייצרות היום החברות המסחריות בתחום?
"דלק ביולוגי, בשמים, תרופות. באופן מעט מאכזב, בינתיים מדובר רק בשיפור של תהליך הייצור ולא בבריאה של מוצר שלא יכול היה להגיע לעולם בדרך אחרת, אבל זה בהחלט מה שצפוי לנו בעתיד: חיידקים שהם מעין חיישנים ואנחנו יכולים לתכנן אותם כך שהם יגיבו לסביבתם, כלומר, יקלטו מידע, יעשו סוג של חישוב ויפרישו חומרים לפי הצורך. נוכל לאבחן כך מחלות בעת התרחשותן, לייצר צמחים שמשנים צבע כאשר הם חולים או להזריק לגוף תא שמפריש תרופה רק בסביבה של תא סרטני.
"היום אפשר כבר לגרום למערכות הללו לעבוד בסביבות מאוד מנוהלות ונשלטות. צריך להבין טוב יותר איך הן יעבדו בחיים האמיתיים, מחוץ למעבדה, בטמפרטורות שונות, בסביבת אורגניזמים שונים. אנחנו עדיין די גרועים בהבנת השפעת ההקשר על המכונה הביולוגית".
ביולוגיה סינתטית מתייחסת להרבה דברים - מתאים שמייצרים תרופות, כמו בביוטק הקלאסי, ועד מחשבי דנ"א ובניית תאים מאפס. האם מישהו כבר הצליח לבנות תא מאפס שהוא באמת חי?
מאיירס: "עד היום לא עשו זאת, אבל הצליחו להשתיל דנ"א סינתטי בתא אחר, כך שהוא עשה 'ריבוט' לתא. האתגר של התחום הוא שאנחנו לא מבינים עדיין מספיק את ההשפעה של הגנום על הפונקציונליות של התא. לכן אנחנו מנסים בהתחלה להחליף חלקים ולא לבנות משהו חדש מאפס".
האתגרים אינם רק טכנולוגיים. "היסטורית, ביולוגים ייצרו תרופות חדשות או מולקולות חדשות לתעשייה כמעשה אומנות. כל אחד רצה להיות ארטיזן", אומר מאיירס. אם היינו מתכננים גשר היום כמו שעושים ביולוגיה, היינו מייצרים גשר ורואים אם הוא נופל, ואז עוד אחד ורואים אם הוא נופל, ולא ככה עושים הנדסה. הגישה הזאת מעכבת את התחום.
"אבל", הוא מסייג באופטימיות, "זה נכון לגבי האקדמיה. בחברות המסחריות התמריצים הם אחרים והן לא חושפות את כל מה שהן עושות. אז אולי יש היום מי שכבר עובד על המהפכה במרתפי החברות המסחריות".
לפרק פלסטיק בתוך 48 שעות
מהו בעצם ההבדל בין ביוטכנולוגיה קלאסית לביולוגיה סינתטית? לדברי רוני כהן, מנכ"ל אלאג'ין, ההבדל טמון בין היתר בכניסתה של הביולוגיה החישובית לתמונה.
"אנחנו יכולים לבחון את החלבון שאנחנו רוצים, להנדס לאחור את הגן שמייצר אותו, לתכנן לתוך איזה תא־נשא להנדס אותו, ואז להפיק אותו", הוא אומר. "נניח שאני רוצה אנזים שמפרק פלסטיק. כבר יש כאלה בעולם, אבל הם אינם יעילים מספיק. באמצעות בינה מלאכותית, מדענים זיהו מתוך מיליון אפשרויות שלושה אנזימים שיכולים לעשות זאת. אלה אנזימים שכבר נמצאים בטבע אבל לא היה ידוע עד כמה הם יעילים למשימה הזאת. אם שמים את הפלסטיק במבחנה עם האנזים, בתוך 48 שעות אין פלסטיק".
ואם זה עדיין נשמע קצת כמו ביוטכנולוגיה קלאסית, הרי זה משום שמדובר בהתחלה בלבד. "העתיד הוא מעגלים ביולוגיים שלמים. לדוגמה, אם אנחנו רוצים לייצר קנבינואיד (חומר פעיל בצמח הקנאביס) בשמר, אנחנו צריכים לשלב נכון עד 14 גנים שונים שמייצרים אותו יחד. אנחנו צריכים ממש לפרוץ את הקוד של הביולוגיה, כדי לדעת איך לבנות 14 גנים של צמח קנאביס, אבל בתוך שמר".
רון מיאסניק, יועץ בקרן אלף ודירקטור באלאג'ין, מוסיף: "היתרון של עולם הביולוגיה על תחום המחשבים הוא שהטבע כבר הראה לנו מה אפשר לעשות. אנחנו יכולים לשלב 'תוכנות' קיימות שהאבולוציה פיתחה עבורנו, וגם ללמוד את מרכיביהן כדי לשנות אותן".
מדוע הביולוגיה הסינתטית פרצה דווקא בשנים האחרונות?
כהן: "כי נעשה זול יותר לבצע ריצוף גנטי וסינתזה. אני יכול לסנתז היום גנום שלם. לדוגמה, אני יכול לסנתז את וירוס קורונה כי אני יודע את הרצף שלו. אפשר לעשות זאת לווירוסים, לחיידקים ולצמחים".
מעבדת שירות לרעיונות חדשים
בישראל יש פוטנציאל רב בתחום, אבל בינתיים פועלות כאן מעט חברות, אומר כהן. "ברשות החדשנות חקרו את התחום בארה"ב, פגשו את כל הגורמים המובילים והגיעו למסקנה כי לישראל יתרונות תחרותיים, אבל אנחנו נמצאים בפיגור מסוים".
המסקנה הייתה שכדי להתקדם דרושה תשתית. רשות החדשנות הוציאה מכרז להקמת מעבדת שירות, בהשקעה של 40 מיליון שקל - 22 מהם במימון הרשות והשאר במימון השותפים להקמה. אלאג'ין זכתה במכרז הזה.
"הרעיון הוא לאפשר לגורמים שאין להם מעבדת מחקר, אבל יש להם רעיונות בתחום של הביולוגיה ההנדסית, לנסות אותם בהוצאה כספית סבירה", אומר כהן, שהגיע לאלאג'ין ממעבדות חי. שם שימש סמנכ"ל מעבדות השירות ועסק בבדיקות מהירות, תרפיה תאית, קנאביס ופיתוח תרופות.
היום, גורם שיש לו רעיון להנדסה גנטית מועילה של מולקולה צריך לבקש את שירות הפיתוח והייצור מחו"ל. מדובר בתהליך יקר, שגם מעכב את החברות וגם מונע גיבוש של מאגר טאלנטים בתחומי הביולוגיה הסינתטית בארץ. המטרה של אלאג'ין היא "להיות קצת כמו גינקגו, אבל זולים יותר".
סוגיית הבעלות על הקניין הרוחני הייתה אחד הגורמים שתדלקו את הירידות בגינקגו, וזו סוגיה שתצטרך להעסיק גם את אלאג'ין.
מעבדה לניסוי של רעיונות חדשים
כשפעלתם למפות את התחום בישראל, באילו סקטורים מצאתם את ההזדמנות המלהיבה ביותר?
רון מיאסניק, יועץ בקרן אלף ודירקטור באלאג'ין: "תחום התרופות כמובן, תחום החומרים - לדוגמה חברת Seevix שמייצרת חומרים בהשראת קורי עכביש, אחד החומרים החזקים והגמישים בטבע ביחס למשקלו. תעשיית המזון המתורבת גם מאוד חזקה בארץ. אלאג'ין היא חברה חשובה שתפתח הזדמנויות ליישומים חדשים בתעשייה הזאת.
"כרגע התחום יחסית חדש בארץ, אבל אנחנו חושבים שישראל חייבת להיות חלוצה בו. זה סקטור רב־תחומי בהגדרה, שילוב בין הנדסה, ביולוגיה, תעשייה ותרבות יזמית".
אייזנברג: "ישראל צפויה לבלוט במיוחד בתחום הסייבר לביולוגיה. ברגע שהביוטק נהיה ממוחשב, אפשר גם לעשות לו האקינג. כחלק מהמיפוי שלנו את הסקטור הכרנו קבוצה בשם Smashing DNA, תותחים בסייבר והייטק שהלכו ללמוד את הבסיס של תחום הביולוגיה הסינתטית, כרגע ללא מטרה ספציפית של ייזום והקמת חברות, הם לא חממה, אבל הם כבר מעבירים את הידע בתחום לקבוצה שלישית של מהנדסים, שיכולים מחר להתברג בכל משרה".
מיאסניק: "העולם מתחיל להסתכל על תעשיית הביולוגיה הסינתטית בארץ ורוצה להיות חלק מהמהפכה, והשא לה היא מתי תיבנה ה־Broad Institute של ישראל - פלטפורמה אקדמית מסחרית.
"כל מהפכה לוקחת זמן. ייקח זמן להגיע לעשרות חברות בשווי מיליארדי דולרים בתחום הזה בארץ. אנחנו מאמינים שזה יכול לקרות אם התעשייה הזאת תחשוב מסחרית ובגדול. אנחנו רוצים לעזור לאקדמאים לחשוב באופן מסחרי, וליזמים מוצלחים להיכנס לעולם הביולוגיה הסינתטית. אלאג'ין היא הצעד הראשון בבניית התעשייה".
"התעשייה תוכל למשוך את הישראלים המבריקים בחו"ל"
אייזנברג מספר שהוא החל להתעמק בתחום הביולוגיה הסינתטית לפני חמש שנים, דרך פרופ' ג'וזף ג'ייקובסון מ־MIT, שבינתיים הפך למחותן שלו. "הוא אמר לי שהוא פוגש המון ישראלים מבריקים ב־MIT ובמכון ברוד, והם אומרים לו שאין להם לאן לחזור. הייתי נחוש להביא את התחום לארץ קודם כול כדי להחזיר את האקדמאים הללו. פעם חשבנו שהם יחזרו לאקדמיה, והיום אנחנו חושבים שדווקא התעשייה, עם המשאבים והשכר, יכולה למשוך אותם יותר. ואם בהתחלה חשבתי שהטאלנטים שלנו יגיעו רק מחו"ל, היום אני רואה התלהבות בקרב יוצאי היחידות הטכנולוגיות לעבור לביוטכנולוגיה עם הידע שלהם בתחום החישובי".