נאמר שחברה ישראלית רוצה לאמץ טכנולוגיות שמפותחות במאיץ החלקיקים הגדול בעולם. האם יש לה סיכוי להצליח? ומה אם חברה ישראלית חייבת שיתוף פעולה של חברות ענק כדי לפתח חיישן שיכול לשנות את העולם?

כדי לפתח את היתרון התחרותי של חברות הטכנולוגיה הישראליות צריך לפעמים לשתף פעולה עם גופי מחקר ועסקים בזירה העולמית. בדיוק לשם כך הקימה רשות החדשנות מסלול מיוחד שהיעד שלו הוא פיתוח מוצרים מתקדמים על בסיס ניצני תשתיות שיש בישראל תוך שיתוף פעולה עם מכוני מחקר וגופי אקדמיה מעבר לים. 

בדרך זאת מסייעת היום הרשות לאנשי חברת היל אפלייד מדיקל לעשות שימוש בידע שנולד במאיץ החלקיקים המפורסם CERN כדי לפתח מערכת ייחודית שתאפשר להנגיש לציבור טיפול במחלת הסרטן בעזרת אלומת פרוטונים. במקרה נוסף היא תומכת בשיתוף פעולה יוצא דופן בין חברת TOWER, הפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל אביב והטכניון לבין חברות בינלאומיות וצוותי מחקר גרמניים, במטרה לפתח חיישן זעיר לזיהוי מחלות שאפשר יהיה לייצר באופן המוני.

החיישן שיריח מחלות

פרופ’ יוסי רוזנוקס, דיקאן הפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל אביב, מספר על פרויקט המחקר CC‐Sens שנתמך על ידי רשות החדשנות ב-2017 במסגרת קול קורא משותף גרמני ישראלי. במרכזו – חיישן שישנה את עולם הרפואה: “הפקולטה להנדסה באוניברסיטה תל אביב חרתה על דגלה שיתוף פעולה עם תעשייה כי אנחנו בדעה שבדברים מסוימים התעשייה מקדימה את האוניברסיטה. בנוסף, יש מהלכים שמצריכים השקעות כספיות אדירות ובהם עדיף לשתף מאשר להתחרות.

“יש לנו המון דוגמאות לשיתוף הפעולה הזה: אנשי תעשייה מלמדים אצלנו קורסים, נותנים מילגות לסטודנטים, אנחנו שומעים את דעתם בזמן קביעת תוכניות הלימודים, עושים איתם שולחנות עגולים לליבון נושאי מחקר שונים והוגים תוכניות משותפות. אנחנו מאוד קשובים לתעשייה וזה win-win לכל הצדדים. יש סטודנטים שאפילו מתחילים לעבוד תוך כדי הלימודים. ב-IAP, ארגון חברות התעשייה שלנו, שמוביל פרופ’ דוד מנדלוביץ יש 35 חברות והמון פעילויות.

“מטרת הפרויקט הנוכחי היא לפתח חיישן לגזים או למולקולות. החיישן הזה מבוסס על רכיב אלקטרוני שיכול להיות מיוצר רק במפעלים גדולים ולא באוניברסיטה. בנוסף, יש לו אופק מסחרי ולכן בחרנו לשתף פעולה עם חברות תעשייה מובילות כמו טאואר-ג’אז (TowerJazz) וסינגולוס (Singulus) הגרמנית. לסינגולוס יש יכולת ייחודית לשקע שכבות מאוד דקות הדרושות לפעולת החיישן, ולעשות זאת גם בייצור המוני – מה שאי אפשר לעשות בחברות רבות אחרות ובטח לא באוניברסיטה.

“החיישן הוא בגודל של מיקרומטר (מיליונית המטר) והוא יכול להיות חלק ממכשיר לביש או בתוך טלפון סלולרי בעתיד. הוא מאוד מתאים לרכיבים שעושים בהם שימוש במערכות  האינטרנט של הדברים (IoT), הדורשות המון חיישנים. זה יכול להיות למשל חיישן שיגיד מה איכות האוויר בבית או אם המזון טרי או רקוב. בעתיד הוא יוכל להגיד לנו אם הנשימה שאנחנו פולטים היא גזית, ועל ידי כך לתת אינדיקציה שונה למחלות. המטרה העיקרית של הפרויקט היא להגיע לתחום של אבחון מוקדם של מחלות.

“את המיזם מוביל פרופ’ חוסאם חאיק מהטכניון, שהוא בעל שם עולמי בנושא זיהוי מחלות. מדובר בשיתוף פעולה של חמש קבוצות: אנחנו באוניברסיטה בתל אביב מתכננים את החיישן, מייצרים אותו בטאואר, פרופ’ חאיק מביא את המומחיות שלו וסינגולוס מייצרת את השכבות. הקבוצה החמישית היא צוות אקדמי מהאוניברסיטה פרידריך אלכסנדר (FAU) בגרמניה, שמתמחה באפיון ננומטרי של החיישן על ידי מיקרוסקופים מתקדמים ביותר על מנת להבין את פעולתו והשכבות שעליו. 

“ההתכנסות של כל הגורמים השונים היתה טבעית: עם טאואר אני עובד כבר כמה שנים בהרבה נושאים, במקביל יש היכרות רבת שנים ביני ובין פרופ’ חאיק, שהכיר את הקבוצה הגרמנית. הם בתורם הכירו את חברת טאואר מפרויקטים קודמים והביאו גם את האוניברסיטה הגרמנית. מעין מאגד לא מאולץ, שבו כולם מכירים ועובדים טוב עם כולם.

“העבודה עם גופים בחו”ל אומנם פחות נוחה מאשר עבודה עם גופים בארץ, אבל לקבוצות הגרמניות יש יכולות שאין לחברות ישראליות ולכן בהחלט מצדיקות התמודדות עם האתגר הזה. בלעדיהן לא היינו יכולים להוציא את הפרויקט לפועל. כמובן שגם בלי תמיכה של רשות החדשנות לא היינו יכולים לצאת עם הפרויקט לדרך – כי הוא דורש משאבים משמעותיים.

“מכיוון שמדובר בשבב עשוי סיליקון, מדובר בחיישן שכמעט לא יעלה כסף ויצרוך מעט מאוד חשמל. כאמור, השימושים העיקריים שלו צפויים להיות בתחומים של אבחון מחלות והאינטרנט של הדברים. המחקרים שפרופ’ חאיק עושה כבר שנים מראים שחולי סרטן פולטים בנשימה הרכב קצת שונה של מולקולות. התמריץ שלו להשתלבות בפרויקט הזה היה העובדה שאת החיישן הזה אפשר יהיה לייצר בייצור המוני ויכול להיות לו שימוש משמעותי באבחון מוקדם של מחלות או של זיהום אוויר.

“איך פועל חיישן מולקולה? אם נפלט באזור מסוים גז כמו אמוניה, למשל, כאשר הטרנזיסטור שאנחנו מפתחים בא במגע עם מולקולה של אמוניה – הזרם החשמלי בו משתנה. זה קורה אפילו כשנוחתת עליו מולקולה בודדת. אבל כדי שזה יקרה החיישן חייב להיות במגע עם האוויר, ולכן בשלב זה מאתגר יותר להתקין אותו במכשיר סלולרי מאשר בצמיד או במדבקה.

“עשינו התקדמות רבה מאז שהוקם המאגד. עמדנו ביעדים שהוצבו ואנחנו נמצאים כעת בערך באמצע הדרך. אני מאמין שבסופו של הפרויקט בעוד כשנה וחצי נוכל להראות אבטיפוס שישלב את כל היכולות. יש בעולם דברים דומים למה שאנחנו עושים, אבל אין שום חיישן אחר שמבוסס על שבב סיליקון שאפשר לייצר בייצור המוני, במחיר זניח, עם צריכת חשמל אפסית ויכול לעשות את העבודה. לזה אין שום תחרות. ברגע שיהיה לנו אבטיפוס מתפקד לא יהיה לנו אף מתחרה”. 

מאיץ החלקיקים התכווץ

״על מכון החלקיקים הגדול בעולם CERN היושב על גבול שוויץ וצרפת שמענו רבות ברשות” מספרת ליטל ברוריאן, רכזת מסלול העברת ידע ברשות החדשנות. “שנים ניסינו להבין כיצד לשתף איתו פעולה ועל אף שישראל מדינה חברה מלאה בו לצד 21 מדינות נוספות, היה קשה לאפיין מודל מתאים. לפני כשנה פנינו לחברת המסחור שלהם והם הרימו את הכפפה. הוצאנו משלחת חלוץ של 12 נציגי חברות ואקדמיה לשיחות והתוצאה היא ארבעה שיתופי פעולה בתחומים שונים״.

אחד משיתופי הפעולה נוצר עם חברת היל אפלייד מדיקל שהוקמה ב-2010 על ידי הפיסיקאי הבכיר פרופ’ אריה ציגלר וד”ר שמוליק אייזנמן מהאוניברסיטה העברית, כחברת חממה של רשות החדשנות. שני החוקרים התמקדו בפיתוח טכנולוגיה להאצת פרוטונים באמצעות לייזר, בדגש על טיפול במחלת הסרטן על ידי הקרנות של אלומת פרוטונים. 

בראשית דרכה של היל אפלייד מדיקל, המהנדס שגיא ברינק-דנן היה סמנכ”ל הפיתוח העסקי שלה. כיום, כמנכ”ל החברה, הוא מספר: “טיפולי הקרנות הם הטיפולים הכי נפוצים בסרטן – בארצות הברית כ-66% מחולי הסרטן עוברים אותם. סוג מיוחד של טיפול זה – הקרנות באלומת פרוטונים – נחשב לסוג ההקרנה המתקדם ביותר שיש כיום. מדובר בהקרנה ממוקדת ומדויקת מאוד המאפשרת להקרין גידול ביעילות גדולה ולצמצם את כמות הקרינה שסופגת הרקמה הבריאה סביבו. הקרנות אלה משפרות את איכות החיים של המטופלים ומצמצמות סיבוכים ותופעות לוואי שנפוצות בטיפולי הקרנות ‘מסורתיים’ באמצעות קרינת איקס (רנטגן) או גאמא – גם במהלך הטיפול וגם בטווח הארוך. 

“טיפולי הקרנות באלומת פרוטונים אינם חדשים, ונמצאים בשימוש קליני בעולם כבר 30 שנה. למרות זאת, עדיין לא קיים מכשיר כזה בארץ. יש דרישה גבוהה לטיפולים מכל הנוגעים לדבר: רופאים, חולים ומערכת הבריאות. ועדיין, רק פחות מחמישה אחוזים מהחולים שראוי שיקבלו את הטיפול הזה אכן מקבלים אותו. כל שאר החולים מקבלים הקרנות סטנדרטיות בקרני איקס או גאמה – טיפול מאוד יעיל נגד גידולים סרטניים, אבל חצי מהקרינה נספגת לא בגידול עצמו אלא ברקמה בריאה, ויש לכך בהחלט השלכות וסיכונים בהמשך החיים.  

“הסיבה שכל כך מעט חולים מטופלים באלומת פרוטונים היא שמערכת הקרנה כזאת היא דבר גדול מאוד. המערכות הקומפקטיות ביותר הקיימות הן מבנים בסדר גודל של 5-4 קומות בגודל מגרש טניס וקירות בטון בעובי 7-6 מטרים. והעלות – 40-30 מיליון דולר. הליבה של מערכת כזאת היא מאיץ חלקיקים ששוקל 200 טון – כמו מטוס ג’מבו 747.

“המכשירים עצמם מבוססים על טכנולוגיה מאוד ותיקה שפותחה בשנות השלושים והארבעים, ועברו המון תהליכים של שיפור, ייעול וצמצום גודל ועלויות. למרבה הצער, אין טכנולוגיות חדשות שיכולות להחליף את אלומות הפרוטונים. אך הממדים והמשקל הופכים את המערכת לבלתי ניתנת להשגה עבור גורמי רפואה רבים. 

“כאן חברת היל אפלייד מדיקל נכנסת לתמונה. הטכנולוגיה שפיתחנו יכולה להביא לשוק יכולת זהה לזו של מאיץ הפרוטונים – בחצי מהשטח הדרוש למערכת המקורית, רבע מהנפח, שליש מהמחיר ובמשקל נמוך פי אלף. המאיץ שלנו לא שוקל 200 טון, אלא 200 ק”ג והוא בגודל של כיסא משרדי. זאת כבר טכנולוגיה של המאה ה-21, שמטרתה להנגיש את הטיפול החשוב הזה לכל בית חולים בינוני ומעלה ולהפוך אותו לזמין לכל חולה שנזקק לו.

“הפוטנציאל עצום: כבר עשרות שנים יש פער אדיר בין הדרישה בשוק לבין היכולת להשביע אותה. במשך 16 שנה שאני עובד בתחום של מכשור רפואי לא ראיתי תחום שבו כל האקו-סיסטם קיים, הטיפול מוכר, מוכח ומקובל והדרישה כל כך גבוהה – וגם אחרי שלושים שנה יש פער גבוה כל כך בין היצע לביקוש. אנחנו מאמינים שיש לנו את המפתח הטכנולוגי שיוריד את החסם ויפתח את הסכר”.

אלומת קסמים

“לב המערכות הקיימות הוא מאיץ חלקיקים”, מסביר ברינק-דנן. “מאיצי החלקיקים שהוקמו בשמונים השנים האחרונות הם גדולים וכבדים. החלקיקים עושים בהם 100,000 סיבובים בשדות חשמליים ומגנטיים חזקים ומרוויחים בכל סיבוב עוד ועוד תאוצה – עד 2/3 ממהירות האור בערך. אז הם עוברים החוצה לחלק השני של המערכת, שהוא מערך של מגנטים שמתפקדים כמו עדשות בטלסקופ. זה השלב שבו ממקדים את האלומה, מכוונים אותה ומביאים אותה לתוך הגידול בצורה לא פולשנית. 

“מאיץ החלקיקים שבליבה של הטכנולוגיה שלנו הוא מדור חדש לחלוטין. הוא אינו עושה שימוש בשדות ובמגנטים גדולים, אלא בלייזר בעוצמה גבוהה – טכנולוגיה שממציאיה זכו בפרס נובל לפיזיקה לפני מספר חודשים! את הלייזר אנחנו יורים על מטרה פיזיקלית עם מאפיינים ננו-מטריים ומיקרונים באינטראקציה והתוצאה היא פליטה של אלומת פרוטונים אנרגטיים. כמו ‘מראת קסמים’: יורים על המטרה לייזר ומקבלים אלומת פרוטונים. בנוסף אנחנו מתמקדים בפיתוח טכנולוגיות מגנטיות מתקדמות שיקטינו ויוזילו את כל מערכת העברת הפרוטונים. 

“כאמור, החברה שלנו הוקמה במקור כחברת חממה של רשות החדשנות ועיקר ההון הגיע משם. בהמשך קיבלנו מענק משמעותי נוסף במסגרת תוכנית ‘חברות מתחילות’ של הרשות. עכשיו, בזכות היוזמה שלהם, יש לנו שיתוף פעולה עם מאיץ החלקיקים CERN שחשוב לנו מאוד טכנולוגית ומיתוגית. גם המהלך הזה ממומן בחלקו על ידי רשות החדשנות.

“CERN הוא מכון המחקר הבינלאומי הגדול ביותר בעולם לחקר חלקיקים. עשרות מדינות שותפות בישות המיוחדת הזאת – כולן מזרימות אליה כסף ושולחות מדענים וחוקרים לעבוד בה. בפועל מדובר במכון מחקר ענק שמשתרע על פני מאות קילומטרים רבועים בשווייץ ופועלים בו יותר מ-10,000 חוקרים מכל העולם.

“הבסיס להתקשרות שלנו עם CERN הוא העברה אלינו של טכנולוגיות חדשות שהם מפתחים ללא הרף. כמכון בינלאומי שלא למטרות רווח אין להם מיזמים עסקיים. אחת המשימות שלהם היא להפיץ את הידע לטובת האנושות. כאן אנחנו נכנסים לתמונה. יש שלוש טכנולוגיות שונות שלהם שיכולות להיות רלוונטיות אלינו. השלב הראשון הוא להבין מה יש ומה אין שם ולאיזה שלב הפיתוח הגיע. השלב השני יהיה לבנות יחד אבות-טיפוס ולהטמיע אותם אצלנו במעבדת המחקר ובמערכת האלפא שאנחנו בונים בימים אלה בירושלים. בסוף השלב השני, אם הכל יעבוד כמו שאנחנו מצפים, נקבל רישיון על הטכנולוגיות האלו כדי שנוכל להשתמש בהן.

“הפטנטים הראשונים של החברה נכתבו בשיתוף האוניברסיטה העברית דרך חברת ‘יישום’, שהיא חברת המסחור שלה. למעשה, יישום השקיעו בחברה עוד לפני שהיא הוקמה דרך קרן בייבי סיד להשקעות קטנות ביזמים מבטיחים. גם קרן הון הסיכון של יישום – אינטגרה הולדינגס – השקיעה בנו. 

“אנחנו עובדים עם האוניברסיטה בהרבה חזיתות. המשרדים שלנו ממוקמים באוניברסיטה ואנחנו משתמשים בהרבה מאוד תשתיות מדעיות שקיימות בה, כמו המרכז להדפסות תלת-ממד, המרכז לננו-טכנולוגיה ומרכז המיקרוסקופיה. שיתוף הפעולה טוב מאוד לכולם. רוב העובדים שלנו הם בוגרי האוניברסיטה העברית. הם באים אלינו לפעמים במסגרת פרויקט קיץ או פרויקט מחקר – וזה שיתוף פעולה שהוא win-win situation לכולם, שמאפשר לנו גישה לכוח אדם סופר איכותי. זה טוב גם לעיר ירושלים, שאנשים צעירים שעוסקים במדע, טכנולוגיה ופיתוח נשארים לגור בה.

“יש לנו כיום שני מרכזי פיתוח – אחד בישראל ואחד בארצות הברית. יש לנו אבות-טיפוס עובדים ולפני כחודשיים חתמנו על הסכם עם האוניברסיטה העברית על שכירת מבנה בתוך הקמפוס שיהווה מרכז פיתוח חדש – ובהמשך מרכז הייצור למערכות הראשונות. שם אנחנו מקימים עכשיו מערכת אלפא שתהיה קרובה בביצועים שלה למערכת קלינית מבצעית. התהליך הזה ייקח כשנתיים וחצי. החזון הוא להתחיל למכור מערכות בטא ראשונות לבתי חולים בתוך שנתיים-שלוש. יש לנו כבר מכתבי כוונות חתומים – אחד מהם מהמרכז הרפואי הנודע על שם תומס ג’פרסון בפילדלפיה. 

“היל היא חברה בינלאומית עם שוק בינלאומי ועם שותפים אסטרטגיים בינלאומיים. החברה המובילה בעולם בתחום ההקרנות בפרוטונית – IBA מבלגיה – השקיעה בנו, והמייסד שלה חבר בוועדה המדעית המייעצת שלנו. אין ספק שאנחנו חברה עם פנים לעולם”.