המחקר שיוכל להזקין את המוח שלכם במעבדה - ולחזות את המחלות שתפגשו בעתיד

השיחה המתפרסמת כאן מבוססת על ראיון שנתנו פרופ' טל דביר וד"ר שי מלצר לפודקאסט "הצוללת של גלובס". מדי שבוע נפרסם כאן ב-G כתבות מתוך הפודקאסט. אתם מוזמנים להאזין לפרק הזה ולפרקים נוספים בכל אפליקציות הפודקאסטים.

פרופ' טל דביר, אנו מקיימים את השיחה הזאת במעבדה שלך באוניברסיטת תל אביב. ראינו לבבות של חולדות שהודפסו במדפסות תלת־ממד ואפילו מוחות קטנטנים. לא הפסקנו להגיד "וואו". מתי התחלתם?
"התחלנו לפני עשר שנים עם מדפסת קטנה שבנינו פה במעבדה. זה לא עבד כל כך טוב, אבל עם הזמן התקדמנו והיום אנחנו יכולים להדפיס לבבות, חוט שדרה (רקמת עצב שעוברת בעמוד השדרה - ה"ו וג"ו), כליות ואפילו מוח. הכוונה היא לחלקים של המוח שמשולבת בהם אלקטרוניקה".

● 40 שנה לאינטרנט בישראל: האנשים שמאחורי המהפכה
● השופט הפדרלי שמזכה את ישראל על דוכן הנאשמים
● מורעבים, תחת אש: כך הפך הורמוז לכלא הימי של עשרות אלפי מלחים

איך מדפיסים איברים? באיזה חומר משתמשים? זה נשמע כמו מדע בדיוני.
"אנחנו עובדים עם תאים אנושיים שנשמרים במעבדה, תאי עור או דם. עושים להם מניפולציה גנטית והופכים אותם לתאי גזע שדומים ביכולות שלהם לתאי גזע עובריים. עם ג'ל מותאם אישית הם מהווים את הדיו שלנו למדפסת. החומר יוצא מההדפסה כנוזל ואנחנו מוסיפים טריגר שהופך אותו לקשיח. התוצר הוא חומר ביולוגי לחלוטין".

איברים מודפסים עדיין לא מושתלים בבני אדם, אבל חלק מהאיברים שתיארת מושתלים בבעלי חיים. ספר על זה.
"אנחנו מדפיסים לב שלם עם תאי חדר, תאי עלייה, תאי קוצב לב, כלי דם - והלב הזה מתכווץ יפה מאוד. זה למעשה לב אנושי מוקטן שאחר כך אנחנו משתילים בחולדות, לצד הלב הרגיל. הוא מסייע לו לתפקד, ובמקביל מתבגר ועובד טוב יותר עם הזמן. הרעיון הוא שבעתיד נוכל להדפיס לבבות אנושיים גדולים יותר, כלומר שלמים, שיחליפו לב פגוע וכך יפתרו את כל בעיית המחסור בתורמים.

"אנחנו גם מדפיסים במעבדה פאצ'ים ללב, טלאים ביולוגיים שמיועדים להשתלה על הלב הפגוע. עשינו ניסויים בחזירים וראינו שיפור משמעותי בפעילות".

מתי נוכל להשתיל לב מודפס בבני אדם?
"לפחות עשר שנים יחלפו עד שנגיע לניסויים קליניים, ועוד יותר מזה - למוצר. אבל אנחנו בכיוון הנכון. המטרה היא לקחת ביופסיה של רקמה שומנית וממנה לבנות כל איבר שנרצה. יום אחד, ואני מקווה שהוא לא רחוק מאיתנו, נסתכל לאחור ונאמר לעצמנו: לא ייאמן שפעם היינו צריכים להתחנן בפני אנשים שיתרמו איברים. אגב, בשיטת ההדפסה אין סכנה לדחייה של האיברים כי החומרים והתאים מגיעים מהמטופל עצמו".

כבר לפני לפחות 15 שנה ראינו תאים פועמים בצלוחית. מדוע עבר זמן כה רב עד שהצלחנו להגיע לכדי הדפסה?
"תאים פועמים זה לא מספיק. לקח לנו זמן להבין איך לגרום להם להתארגן בצורה נכונה לכדי רקמה מתפקדת - שתוכל להתכווץ ולייצר כוח. נוסף על כך, צריך לגרום לתאים להתבגר ולרקמה להתפתח. ואחרי כל זה, ישנה הטכנולוגיה של ההדפסה, שגם היא הייתה צריכה להתקדם ולהגיע אל המקום שבו היא נמצאת היום".

אנחנו מניחות שהמוחות שמודפסים במעבדה הם לא להשתלה.
"לא מדובר במוח שלם, אלא בחלק של המוח, לדוגמה פיסה לתיקון אחרי הנזק שנוצר משבץ או טראומה או רקמת מוח שמפרישה דופמין ותוכל לעזור בהתמודדות עם מחלת הפרקינסון (שמאופיינת במחסור בדופמין - ה"ו וג"ו). כרגע אנחנו יכולים להדפיס את החלקים הללו ואפילו לשלב אלקטרוניקה בתוך הרקמות. אנחנו מכוונים להשתלה של חלקי המוח האלה בבעלי החיים ואחר כך, בתקווה, גם בבני אדם. כמובן, לא מדובר בהשתלת מוח שלם".

 לב מודפס שהושתל בחולדה. בעתיד ייוצר גם לב אנושי בגודל מלא / צילום: גלי וינרב

הזכרת אלקטרוניקה שמשולבת במיני־מוחות שאתם מדפיסים, והמשמעות למעשה היא ממשק מוח־מכונה. למה סוג כזה של ממשק יכול להוביל?
"הנוירונים במוח מתקשרים באמצעות אותות חשמליים, שהם בעצם מידע שמועבר מתא לתא. המידע הזה יכול להיות זיכרונות, מחשבות ורצונות. דרך ממשק מוח־מכונה ייתכן שבעתיד נצליח לשמור את המידע הזה ולעבד אותו. כלומר, ייתכן שנוכל אפילו לשחזר זיכרונות מצד אחד ולהכניס מידע למוח מצד שני".

"בבורסה לא מעריכים ביוטק"

פרופ' דביר, בכובע אחר שלך אתה המדען הראשי של מטריסלף, חברה בורסאית שצפויה להתחיל בקרוב ניסוי קליני פורץ דרך ולהשתיל חוט שדרה, שהונדס מחומרים ביולוגיים, בבני אדם עם שיתוק. משותקים שעד היום לא היה להם שום סיכוי לחזור ללכת יוכלו בעתיד לעמוד שוב על הרגליים?
"אנחנו מקווים שזה מה שיקרה. אגב, השתלים שאנחנו מייצרים לא נוצרים בהדפסה, אלא בשיטות הנדסה אחרות. אנחנו לוקחים חומרים ותאים של המטופל עצמו ובונים מהם את הרקמה הרצויה, וכך הם מותאמים לו אישית".

תסביר איך זה בדיוק עובד.
"אנחנו לוקחים רקמת שומן, מפיקים ממנה ביו־חומרים - קולגן וסוכרים - ויוצרים מהם ג'ל. במקביל לוקחים תאי דם ועושים להם תכנות מחדש, כדי שיהפכו להיות כמו תאי גזע עובריים, שיכולים להפוך לכל סוג תא. את תאי הגזע האלה מכניסים לג'ל המיוחד שאנחנו בונים, ומחקים את ההתפתחות העוברית של חוט השדרה. לאחר חודש אנחנו מקבלים רקמות קטנטנות של חוט שדרה, ואותן אנחנו משתילים. הרעיון הוא להוציא את הרקמה הצלקתית שנוצרת באזור הפגוע ולמלא את החלל ברקמה מתפקדת".

כשמטריסלף הונפקה ב־2019 היה סביבה המון עניין. אך כיום הוא דעך ושווי השוק שלה נמוך יחסית - 84 מיליון שקל, ירידה של 61% מאז ההנפקה. למה, אם כן, אתם עדיין בבורסה בתל אביב?
"בבורסה בישראל המשקיעים מחפשים רווחים מהירים ולא כל כך מעריכים את תחום הביוטק. הרבה חברות ישראליות בתחום רוצות לעבור מתל אביב לנאסד"ק, וגם אנחנו שואפים לשם. ב־2019 היו הזדמנויות טובות מאוד לגיוס בבורסה וניצלנו אותן".

פוטנציאל כלכלי לישראל

שי מלצר, המעבדה של פרופ' דביר היא דוגמה לתחום חדש שמכונה ביו־קונברג'נס ויש אפילו תוכנית לאומית חדשה בתחום, שפועלת עם עוד חמישה שותפים מלבדכם: משרד האוצר, משרד המדע והטכנולוגיה, ות"ת, מפא"ת ומשרד הבריאות. תסביר בפשטות מה זה.
"זה התחום שבו ביולוגיה נפגשת עם הנדסה וחישוביות, ושני הכיוונים מזינים זה את זה. חוד החנית של ההייטק הישראלי דוחף קדימה את המחקר הביולוגי, והביולוגיה מצדה מוציאה את המיטב מעולמות החישוביות וההנדסה. הסיבה פשוטה: 2-1.5 מיליארד שנות אבולוציה הביאו את המערכות הביולוגיות למקום שהנדסת האדם עדיין לא מגיעה אליו".

תן דוגמה.
"יש חברה בשם SpotitEarly מקיבוץ המעפיל שמאבחנת סרטן באמצעות כלבים, משום ששום חיישן טכנולוגי אינו מתקרב לרגישות האף הכלבי. מה לעשות, לא בכל דבר ההנדסה יכולה להחליף את הביולוגיה. כשמשלבים ביניהן, רצים הרבה יותר רחוק. בדיוק בגלל זה יזמנו את התוכנית הלאומית".

יש מונחים רבים רלוונטיים שמתארים את השילוב שבין ביולוגיה להנדסה, כמו הנדסה ביו־רפואית, ביולוגיה חישובית וביולוגיה סינטטית. באמת צריך מונח חדש?
דביר: "עוד כשלמדתי ב־MIT ב־2008 היו קורסים בביו־קונברג'נס, זה לא מונח חדש".

מלצר: "בדיוק, המונח קיים שנים רבות, אבל בישראל זו הפעם הראשונה שיש תוכנית לאומית עם הכותרת הזאת. אנו מאמינים ביכולת של התחום הטכנולוגי הזה לשמש כמנוע כלכלי. ישראל מאוד טובה במחקר ביולוגי, נקודה; מאוד טובה בהנדסה, נקודה. מאוד טובה בחישוביות, נקודה. המקום שבו כל אלה נפגשים יכול ליצור בעבורנו נקודת פריצה כלכלית. למעשה, ישראל יכולה להיות מובילה עולמית בתחום".

תדייקו עוד את היתרון שיש לישראל בתחום.
דביר: "המחקר שנעשה בארץ לא נופל משום מקום אחר בעולם, אפילו לא ממוסדות עילית כמו MIT והרווארד. אנחנו מאוד יצירתיים, ועושים את זה עם הרבה פחות כסף. החוקרים הישראלים מפרסמים מאמרים יפים, מפתחים טכנולוגיות מתקדמות ומעניקים רישיונות שימוש לחברות שלוקחות אותן קדימה. מבחינת חדשנות אנחנו בחזית הטכנולוגיה. בכל הנוגע להדפסת לב שלם במעבדה למשל ישראל היא מובילה עולמית ונמצאת באותה השורה, ואולי קצת לפני, עם מעבדה אחת שעוסקת בכך בהרווארד ועוד אחת בקרנגי מלון".

מוח זקן ייצר מוח צעיר

בהנחה שיום יבוא וניתן יהיה להחליף איברים פגומים בבני אדם בקלות יחסית, אילו חוליים בכל זאת יעצרו אותנו כאנושות?
דביר: "יש את נושא המחלות הדגנרטיביות, כמו אלצהיימר, ובתחום זה נערך אצלי במעבדה מחקר חדש בשיתוף פרופ' דן פרנקל מהאוניברסיטה. מדובר ברקמת מוח שנוכל לגרום לה להזדקן במהירות במעבדה. כך נוכל לגדל במקביל 'מוח צעיר' לצד 'מוח זקן' של אותו אדם. המטרה היא לבחון אילו מחלות 'המוח הזקן' עשוי לפגוש בעתיד, ואולי גם לנסות עליו תרופות שיעכבו את ההזדקנות".

כלומר, המוח "שלנו" יזדקן במעבדה, ואם יתברר שהוא מפתח פרקינסון או אלצהיימר, תהיה אפשרות להתערב מראש.
מלצר: "נכון. מטרת הרפואה כיום היא לא רק להאריך חיים, אלא גם לדאוג שאיכות החיים בגיל המבוגר תהיה טובה. הביו־קונבקג'נס יכול לסייע בכך, אם באבחון מוקדם ואם בשיטות טיפול מתקדמות".

לפני כמה חודשים אמר לצוללת ד"ר ליאור ניסים מהאוניברסיטה העברית, חוקר ביולוגיה סינטטית: "כשהנכדים שלנו ישמעו שאנשים מתו מסרטן, זה ייראה להם מוזר". לדעתכם הוא נסחף?
מלצר: "לדעתי האמירה הזאת לא מופרכת. יש היום תרופות יעילות לסוגים מסוימים של סרטן, ועם שיטות חישוביות אפשר לפתח תרופות חדשות. בסרטן זה בולט במיוחד. הביו־קונברג'נס נותן ערך רב גם בגילוי מוקדם של מגוון מחלות. הוא מאפשר לסמן חולים פוטנציאליים הרבה לפני שהמחלה מתפרצת. במחלת האלצהיימר, למשל, יש יותר ויותר הבנה בשנים האחרונות שמה שנחשב כגורם למחלה שבו צריך לטפל - פלאקים במוח (משקעים של חלבון בשם בטא עמילואיד - ה"ו וג"ו) - הוא למעשה התוצר שלה. אם אכן כך, אזי יעילות תרופות שפותחו עד היום על בסיס הנחה שצריך לסלק פלאקים - מוטלות בספק.

"תובנות חדשות כאלה, עם כלים חישוביים, יכולים לייצר דור חדש של תרופות. כל פעם שבה כלי חישובי מתערבב עם מנגנון ביולוגי, זה בדיוק מה שאנחנו מכנים ביו־קונברג'נס. אם נחזור לסרטן, בציר של 30 שנה, לא מופרך להניח שרוב הסרטנים יהפכו לבעיה כרונית נשלטת".

דביר: "אומרים שהאדם שיחיה עד גיל 200 כבר נולד. אולי כל הדברים יחד מביאים לשם".

מסר לסיום?
מלצר: "אני מפנה מסר לצעירים שעוד לא יודעים מה יעשו כשיהיו גדולים. פעם זה היה פשוט: אני רוצה להיות רופאה או ביולוג. היום העולם מורכב יותר, ולכן בעתיד אנחנו צפויים לראות יותר ויותר שילובים רב־תחומיים מסוג ביו־קונברג'נס. אני מעודד צעירים ומדענים בכלל לשקול שילוב בין תחומי מדע שונים, ולא להסתפק בתחום אחד, למשל אנשי מחשבים שילמדו ביולוגיה, ביולוגים שיציצו לעולמות המידע, רופאים שיבינו גם בהנדסה או לפחות ילמדו את הז'רגון. זה הכיוון שאליו העולם שלנו הולך, ומי שיחלוש על כמה תחומים מדעיים, יהיה לו הרבה יותר קל".