משבבים ביולוגיים זעירים המדמים פעילות פיזיולוגית של איבר, ועד ננו-חלקיקים חכמים ומיקרו התקנים להולכת תרופות, טכנולוגיות מפציעות לטיפול במחלות, ומחקרים המבחינים בדפוסים שהם מעבר ליכולת האנושית
דמיינו עולם שבו אבחון וטיפול בסרטן אינם עוד מסע ארוך ומתיש של ניסוי וטעייה, אלא תהליך מהיר ומדויק המותאם אישית לכל מטופל. עולם שבו הסיכוי להחלמה גדל משמעותית, ותופעות הלוואי מהטיפול מצטמצמות דרמטית. עולם שבו סרטן נחשב למחלה כרונית שאנשים חיים איתה. זה העתיד שפרופ’ עפרה בני וצוותה מהאוניברסיטה העברית פועלים להביא, באמצעות טכנולוגיות פורצות דרך וביניהן שבבים ביולוגיים זעירים, מיקרו התקן המשמש כלי מחקרי המדמה פעילות פיזיולוגית של איבר או שילוב של כמה איברים (המכונה “אדם על שבב”). באמצעות כלי מחקרי זה, במקום לנסות טיפולים שונים על המטופל עצמו, החוקרים במעבדה יכולים לדמות את התגובה לעשרות טיפולים שונים בו-זמנית, על שבב זעיר, ולספק תשובות תוך ימים ספורים. טכנולוגיה פורצת דרך נוספת שפרופ’ בני וצוותה עובדים עליה היא ננו-חלקיקים “חכמים” להולכת תרופות, המאפשרת להוליך את התרופה ישירות לאיבר בו היא נדרשת, בלי להזיק לשאר איברי הגוף, לצד שימוש בכמות קטנה יותר של תרופה ויתרונות נוספים. ננו-חומרים אלה הם גם תוצר של שימוש בכלים של בינה מלאכותית שמאפשרת דיוק בפעילות החלקיקים וגם בהנדסת חומרים שמאפשרת תגובתיות שלהם באמצעים פיזיקליים לא פולשניים כמו מגנטיות או אמצעים אופטים.
תרופות המשמידות כלי דם נגועים
נקודת מפנה משמעותית בקריירה של פרופ’ בני, היתה במהלך הפוסט-דוקטורט תחת הנחייתו של פרופ’ יהודה פולקמן, חלוץ בתחום האנגיוגנזה בסרטן. “פרופ’ פולקמן גילה שגידולים סרטניים מפתחים תלות במערכת כלי דם שהם מפתחים לעצמם, וכי אחת הדרכים לפגוע בגידול סרטני היא יצירת תרופות אנטי-אנגיוגניות המשמידות כלי דם”, היא מסבירה. “הרעיון פתח עולם חדש של אפשרויות להילחם בסרטן דרך המיקרו-סביבה התומכת שלו – ואפשר להבין בצורה עמוקה יותר את התהליכים הביולוגיים האחראים לאותן מחלות מורכבות”.
תקופה זו חשפה את פרופ’ בני גם לחשיבות הקשר בין המחקר האקדמי לקליניקה, המאפשר הסתכלות-על שכוללת את ההקשרים היישומיים של התעשייה ואת ההקשרים הקליניים כאחד”.
הנדסת רקמות, ננו-חלקיקים וסרטן
מעבדת המחקר הרב-תחומית שפרופ’ בני מובילה כיום, משלבת הנדסת חומרים, הדפסות תלת-מימד, ננו-טכנולוגיה, ושיטות חישוביות של בינה מלאכותית ולמידת מכונה. “מכיוון שאני עוסקת במדע יישומי, אני רואה ברשות החדשנות מקפצה מאוד חשובה”, מציינת פרופ’ בני, וגם בעזרה של חברת המסחור של האוניברסיטה העברית ושל הדסה. מספר רב מהפרויקטים שלי נמצאים בשלבי מסחור וחלקם הבשילו והפכו לסטארט-אפים או בדרך לשם. כמעט לכולם יש קשר לרשות החדשנות: כרגע שלושה מהם נמצאים בחממות. לכל אחד מהפרויקטים הללו, הממוקדים מאוד בפתרון אתגרים קליניים משמעותיים באמצעות ביו-הנדסה או ביו-קונברג’נס, יש פוטנציאל להפוך לטכנולוגיה פורצת דרך”, סבורה פרופ’ בני.
במעבדה של פרופ’ בני מפתחים מספר טכנולוגיות הנותנות מענה בהסתכלות הוליסטית על הגידול הסרטני כיצור מורכב מאוד, הכולל בין היתר כלי דם, גידול תלת מימדי ותקשורת בין תאים. במסגרת המחקר מפותחות תרופות שחוסמות כלי דם ופוגעות בתקשורת בין התאים ומובלות בנשאי תרופות יעילות.
מרעילות עורית ועד לעיוורון
“ההשקעה של רשות החדשנות מסייעת בהיבטים העסקיים והמסחריים ובכך מאפשרת לחוקרים להתמקד בפיתוחים הטכנולוגיים”, אומרת בני. אמריס פארמה היא אחת הדוגמאות לחברות שהוקמו על בסיס הקשר ההדוק בין המחקר הבסיסי והקליניקה ושנתמכה על ידי חממת NGT Healthcare 2. המחקר החל על ידי ד”ר מרימס, רופאה דרמטו-אונקולוגית מבית החולים הדסה עין כרם, אשר חשופה בעבודתה הקלינית להתמודדות הקשה של חולי סרטן המטופלים בתרופות ביולוגיות המשרות תופעות לוואי עוריות קשות, שגורמות לרבים מהמטופלים להפסיק את הטיפול או להפחית מינונים.
הפתרון החדשני שמפתחת החברה מבוסס על מערכת הובלה ותרופה ייחודיים. “יצרנו ננו-חלקיקים טעוני תרופה חדשה אשר חודרים ביעילות לזקיקי שערה ובכך מנטרלים את תופעות הלוואי העוריות במקום הרעילות העיקרי. אנו עובדים במקביל גם על פיתוחים נוספים שמטרתן למקסם את הטיפול המיטבי לחולים תוך הפחתה משמעותית של הסבל והירידה באיכות החיים”, אומרת פרופ’ בני. החברה צפויה להתחיל ניסויים קליניים בשנים הבאות.
אורסייט פארמה היא חברה נוספת תחת אותה חממה, שנולדה בעקבות מחקר ארוך שנים של פרופ’ בני בשיתוף עם פרופ’ איתי חוברס, מנהל המערך לרפואת עיניים מבית החולים הדסה עין כרם. החברה מתמקדת בפיתוח טיפול חדשני למחלות עיניים הגורמות לעיוורון בלתי הפיך עקב ניוון הרשתית. “בעקבות תובנות במחקר האנגיוגנזה, החברה פיתחה משפחה חדשנית של מולקולות קטנות ובטוחות לשימוש עם יעילות מאוד גבוהה בעיכוב יצירת כלי דם. החידוש טמון במנגנון הפעולה: המולקולות עובדות על מנגנון ביולוגי שונה לחלוטין ממה שקיים היום בתחום זה. הפיתוח מיועד במיוחד לחולים שאינם מגיבים לטיפולים הקיימים המהווים בין 30 ל50% מאוכלוסיית החולים, ומציע להם תקווה חדשה. החברה, שרק הוקמה לאחרונה, כבר הציגה תוצאות מבטיחות ומתקדמת לקראת ניסויים קליניים, עם צפי לפיתוח טיפול חדשני תוך כשנתיים.
מהפכה ברפואה מותאמת אישית לחולי סרטן
פרה-קיור (Pre-Cure), חברה שהוקמה לפני כשנתיים, מייצגת פריצת דרך משמעותית בתחום הרפואה המותאמת אישית לחולי סרטן. בלב הטכנולוגיה שלה עומדים שבבים ביולוגיים המבוססים על מערכות מיקרו-פלואידיות. עם השנים התפתחו שיטות להדפסות תלת-מימד של שבבים ביולוגים המדמים את הפיזיולוגיה של גוף האדם בצורה מיטבית. עד כה, ייצור שבבים מיקרו-פלואידים היה תהליך ארוך ומורכב שדרש חדרים נקיים ומתקנים מתוחכמים. ייצור חומרים המתאימים להדפסה תלת-מימדית, המאפשרים גם בטיחות לדוגמאות ביולוגיות וגם שקיפות אופטית המאפשרת הסתכלות מיקרוסקופית. בנוסף ניתן לייצר עיצובים מורכבים שמאפשרים מבחנים ביולוגים יותר עשירים. המעבר להדפסות אפשר לקצר את התהליך לשעות ספורות – במקום שבועות. הטכנולוגיה מאפשרת לחברה לקחת ביופסיות של תאי סרטן מחולים, לפרק אותן לתאים בודדים ולייצר מהם מאות רפליקות של הגידול, כולל סביבת הגידול הייחודית של החולה.
היישום הקליני של טכנולוגיה מהפכנית זו כבר בעיצומו של מחקר התכנות קלינית בסוגי סרטן שונים כולל סרטן ראש צוואר, סרטן שחלות, סרטני מעי ועוד. על הרפליקות הסרטניות, של החולה עצמו, סורקים תרופות מתוך רשימה אפשרית שמתקבלת מאונקולוגים ותוך ימים ספורים עד שבוע ניתן לומר איזו תרופה הגיבה ואיך. המשמעות היא קפיצת דרך משמעותית ברפואה מותאמת אישית בסרטן.
הפלטפורמה נותנת לרופאים מערכת תומכת החלטה, שהיא רבת ערך בעיקר כשמדובר בגידול חוזר, בקו שני ושלישי של טיפולים שבהם לא תמיד ברור מה תהיה היעילות לחולה, בפרט במקרים שבהם גם האנליזה הגנומית לא מציעה פתרונות טובים דיים, אנו עובדים בפרמטרים המחקים מצב פיזיולוגי – גם מגדלים את רקמות הגידול בצורת תלת מימדית וגם שומרים על זרימה כדי שהגידול יחווה תנאים המדמים את הגוף ובהקשר הביולוגי הספציפי לחולה. הצעד הבא, שכבר נמצא בתהליכי פיתוח בחברה, הוא בחינת רגישות להקרנות כמו פיתוח של מערכת החיסון על השבב המופלא הזה.
חברת פרה-קיור לאחרונה הצטרפה למאגד “אורגנוספרס” של הרשות לחדשנות שמטרתו לבחון ולייעל מבחני תאים תלת ממדים לטיפול מותאם אישית בסרטן.
במקביל, פרופ’ בני מובילה פרויקט חדשני נוסף בהשקעת רשות החדשנות, בתחום הולכת התרופות. “אנחנו מפתחים התקן רפואי שמשחרר תרופה לכבד לטיפול בסרטני כבד”, היא מסבירה. “פיתחנו מיקרו חלקיקים נקבוביים המאפשרים לשחרר תרופה בצורה ממושכת ומקומית ובהמשך לגרום לחסימת כלי דם ולניוון של גידולי כבד”. פרויקט זה, המציע פתרון מתקדם לטיפול בחולי סרטן כבד, נמצא כיום תחת הסכם רישיון וצפוי להיות בסיס לחברת הזנק חדשה שתוביל את הפיתוח הקליני הייחודי לסרטני כבד.
מדע בדיוני הופך למכשיר רפואי
פרופ’ בני רואה בעבודתה הזדמנות להעצים את הטכנולוגיות המפציעות ולקדם את עתיד הרפואה. “אני רואה בעיני רוחי עתיד שבו הטכנולוגיות מתכנסות. טכנולוגיות של אינטראקציות אדם-מכונה, שילוב ביולוגיה וחישוביות, ויכולת מזעור אשר יובילו לפיתוחים שנחשבו עד לא מזמן כמדע בדיוני”, היא מציינת, ומדגישה את חשיבות השילוב בין תחומים שונים, כמו בינה מלאכותית וננו-טכנולוגיה ואת הפוטנציאל שלהם לחולל מהפכה בתחום. “היום היכולות החישוביות מאפשרות לבחון ביג דאטה ולראות דפוסים שהם מעבר ליכולת האנושית. זה פותח אופקים חדשניים גם בתחום ההנדסה, גם בתחום החומרים וגם ברפואה”.
למרות האתגרים הרבים, פרופ’ בני אופטימית לגבי העתיד. “רבות מהמחלות של היום ייעלמו בעשורים הקרובים. רבים מסוגי הסרטן יהפכו להיות מחלות כרוניות שאנשים יחיו איתם. זה נמצא מעבר לפינה. על אף שזו משימה מורכבת ויש עוד הרבה עבודה, יכולות הטיפול והזיהוי כבר קיימות ויכולות לפתור בעיות אנושיות גדולות”.
בעולם שבו הטכנולוגיה מתקדמת בקצב מסחרר, עבודת החוקרים מדגימה כיצד מדע יישומי, בשילוב עם תמיכה ממשלתית וחזון ארוך טווח, יכולה להוביל לפריצות דרך שישנו את פני הרפואה כפי שאנו מכירים אותה. עם כל שבב זעיר שמפותח אנו צועדים צעד נוסף לקראת עתיד שבו מחלות רבות יהפכו לזיכרון רחוק ואיכות החיים של מיליוני אנשים תשתפר באופן דרמטי.