איך שבבי האיברים ישנו את הרפואה

לפני כמה חודשים פתחתי בסקירה של "עשר הטכנולוגיות המפציעות של 2016", לפי דו"ח שהוציא הפורום הכלכלי העולמי בנושא. אני מודה שהתעכבתי יותר מהרגיל – בינתיים הספקתי לכסות רק חמש טכנולוגיות – אבל עדיף מאוחר מאשר לעולם לא! וכך, אני גאה להציג לכם את הטכנולוגיה המפציעה הבאה ברשימה: איברים על שבבים, או כפי שאני אוהב לקרוא להם בקיצור – "שבבי איברים".

 

שבבי איברים הופכים לסחורה חמה באקדמיה בעשור האחרון. הרעיון מטעה בפשטותו: החוקרים מנסים ליצור 'שבבים' – סביבות גידול זעירות לתאים, המחקות את התנאים הפיזיולוגיים הקיימים באיברים שונים מהגוף. חלק מהשבבים מחקים את סביבת המחיה שבריאות, בעוד שאחרים מחקים את פעילות הכליות, הכבד, ואפילו המוח. וכמובן, קיימים ניסיונות לחבר אפילו כמה מיקרו-סביבות כאלו זו לזו כדי ליצור 'אדם על שבב'.

כפי שאפשר להבין מהופעת הטכנולוגיה ברשימה היוקרתית של הפורום הכלכלי העולמי, מדובר בתחום פורץ דרך, שחוקרי הנדסה ביו-רפואית מכל העולם מעורבים בו.

אבל למה בכלל צריך את השבבים האלו?

כדי להבין את התשובה, נערוך ניסוי מחשבתי מהיר. שימו עצמכם בנעליו של חוקר שמאמין שחומר כימי מסוים יכול לטפל בהצלחה במחלה קשה. לא ניכנס למנגנון המדויק בו פועלת התרופה – בכל זאת, אתם לא רוצים לחשוף את המחקר שלכם למתחרים! – אבל נאמר רק שאתם בטוחים שיש לחומר שפיתחתם פוטנציאל גדול. אם תרצו להוציא אותו לשוק, הרי שתצטרכו קודם לבצע מבחני רעילות מתקדמים, במהלכם תנסו את החומר במינונים שונים על חיות מעבדה רבות. זהו הליך יקר. עכברי מעבדה פשוטים אמנם אינם עולים הרבה, אך במקרים רבים יש צורך להשתמש בעכברים או בחיות שהונדסו גנטית במיוחד לצרכי הניסוי. וגם את העכברים הפשוטים ביותר יש צורך לגדל ולהאכיל, וכמובן – לדאוג לבריאותם ולמנוע מהם כאב וסבל מיותרים.

המשמעות של כל הגורמים הללו היא שרק במעבדות ממומנות היטב ניתן לערוך ניסויים מעמיקים בבעלי-חיים ולבחון תרופות חדשות אפשריות. כולם מסכימים שתחום הביולוגיה והרפואה יוכל רק להרוויח ממצב בו יפותחו כלים זולים ויעילים יותר לבדיקת תרופות פוטנציאליות, ואם אפשר – רצוי שגם לא יעלו בחייהם של חיות מכל סוג שהוא.

וכאן בדיוק נכנסים שבבי האיברים. במקום לגדל עכברי מעבדה וחיות ניסוי אחרות, שבבי האיברים מספקים לכם כחוקרים את היכולת להתמקד רק באיבר אחד עליו אתם רוצים להשפיע, ולבחון כיצד מגיבים התאים הגדלים בתוך השבב, בסביבה הדומה לזו הקיימת באותו איבר בגוף האנושי. במקום להקריב מאות ואלפי עכברים כדי לקבל תוצאות משמעותיות סטטיסטית, אפשר להעמיד שורה של שבבי איברים זה לצד זה, ולקבל תשובות מכולם במהירות. ובמקום לערוך לעכברים נתיחות לאחר המוות, אפשר לבחון במיקרוסקופ ובכלים אחרים ישירות את המתרחש בתוך השבבים.

נפלא, לא?

אלא שיש עדיין בעיה אחת קטנה: השבבים האלו, בפשטות, עדיין לא עובדים.

 

טכנולוגיה בפיתוח

אולי המשפט האחרון היה הגזמה. יותר נכון לומר ששבבי האיברים מצליחים לספק תוצאות מעניינות, אבל קשה לדעת מראש האם התוצאות הללו יתאימו בדיוק לאלו שנראה במערכות מורכבות יותר, כמו בגוף האנושי השלם. כמובן, גם עכברים וחיות מעבדה אחרות אינם מושלמים לבדיקת תרופות חדשות, אבל לפחות בהם יש לנו ידע כללי בנוגע לדרך בה הם שונים מבני-אדם. ובשבבי האיברים? שם קשה הרבה יותר לדעת למה לצפות.

ניקח כדוגמה את אחת הטרגדיות הגדולות של הרפואה המודרנית: התרופה הידועה בשם תלידומיד. היא שווקה במקור בסוף שנות החמישים בגרמניה המערבית, כדרך לטפל בבחילות בוקר. שלא במפתיע, נשים הרות חטפו את התרופה מהמדפים. לרוע המזל, התרופה התגלתה כ- 'טרטוגנית' – חומר המזיק להתפתחות העובר בעודו ברחם. קרוב לעשרת אלפים תינוקות נולדו ללא גפיים, או עם גפיים קצרות במיוחד בהשפעת התלידומיד. התופעה הייתה רחבה כל-כך עד שילדים אלו זכו לשם "ילדי התלידומיד".

ילדי התלידומיד

ילדי התלידומיד

בראייה לאחור אנו יודעים שהתלידומיד לא נחקרה היטב בבעלי-חיים. בעקבות המקרה עלו הסטנדרטים רמה, ותרופה שמיועדת לנשים בהיריון נבדקת גם על נקבות הרות. אך האם שבבי האיברים היו יכולים לזהות מראש את הסכנה שבתרופה, אם היינו משתמשים בהם כדי לבדוק אותה?

התשובה כנראה שלילית. לפרודות (מולקולות) התלידומיד קיימות שני נגזרות – R ו- S. הראשונה בטוחה לגמרי, אך השנייה מזיקה לגוף העובר. מסתבר שגם אם מזריקים לדם רק את תצורת R הבטוחה, הרי שהיא יכולה לשנות את צורתה בתוך הגוף ולהפוך לנגזרת S. האם היינו רואים מהפך שכזה מתחולל גם בשבבי האיברים? כנראה שלא, מכיוון שלפחות בשלבים מוקדמים אלו, השבבים מנסים לחקות רק תת-סביבות מסוימות ומוגבלות, ולכן אינם יכולים עדיין לחקות את מלוא התנאים הקיימים בגוף האנושי.

המשמעות היא שלפחות כרגע, שבבי האיברים עדיין אינם יכולים להחליף לגמרי את חיות הניסוי, אך בוודאי אפשר להתחיל כבר היום להשתמש בהם כדי לקבל רמזים בנוגע להשפעתם של חומרים מסוימים על תאים, רקמות ואיברים – ולאשש את הרמזים האלו בניסויים בחיות מעבדה.

ומה בעתיד הרחוק?

 

משבבים למחשבים

בעתיד הרחוק, כאשר השבבים הללו ישתכללו עוד יותר, נוכל להחליף חלק הולך וגדל מחיות הניסוי בניסויים על שבבי איברים. ההחלפה תתרחש בוודאי בעיקר במקרים בהם יש צורך לבדוק תרופות שאנו מכירים היטב את השפעותיהן, אבל רוצים לוודא שלא נפלו שגיאות בתהליך הייצור. ייתכן בהחלט שמתוך סך כל בעלי-החיים המשמשים לניסויים באירופה, ניתן יהיה להחליף את 15.3 האחוזים המעורבים בניסויי בטיחות ויעילות בחיסונים, למשל.

בעשורים הקרובים, קרוב לוודאי שהתועלת הגדולה ביותר משבבי האיברים תגיע מכך שהם יורידו באופן דרמטי את עלות הניסויים הנדרשים כיום להכנסת תרופה חדשה לשוק. מכיוון שכך, מעבדות קטנות רבות מסביב לעולם יוכלו להיכנס למירוץ לפיתוח ושכלול תרופות חדשות, ומדע הרפואה יתקדם במהירות רבה יותר.

ומה בטווח הרחוק עוד יותר – נאמר, עוד חמישים שנים?

זה יהיה השלב בו נעביר כבר את השבבים למחשב. כוחות המחשוב שיהיו ברשותנו באותו הזמן אמורים להספיק כדי ליצור סימולציה של כל התאים בגוף והאינטראקציות ביניהם. סימולציה כזו תהיה מוגבלת כמובן בהתאם לידע המדעי עליו היא מבוססת, אך היא עדיין תאפשר לחוקרים רבים להריץ ניסויים ראשוניים במחשב כדי לדעת האם השערותיהם עולות בקנה אחד עם הידע הקיים על הגוף האנושי. סימולציות מתקדמות מסוג זה יהיו פתוחות לכולם – מחוקרים אקדמיים ארוכי-זקן, ועד לתלמידי תיכון שאפתניים במיוחד. כולם יוכלו לנסות ולבחון את רעיונותיהם במחשב, וכתוצאה – נראה גידול דרמטי עוד יותר במספר ההמצאות והפיתוחים בתחום הרפואה.

וכל זה מתחיל היום, עם שבבי האיברים.

 

6 מחשבות על “איך שבבי האיברים ישנו את הרפואה

    • תודה. כתבתי בפסקה הראשונה, אבל כנראה שלא מספיק בבירור. ה- 'שבבים' אינם שבבי מחשב או סימולציות ממוחשבות, אלא ביו-ריאקטורים זעירים בתוכם גדלים תאים במתווה של רקמות ואיברים מסוימים.

      אהבתי

      • מסכים, רשומה יפה אבל לא ברור על מה מדובר.
        סוג של "מיני-איברים"? המונח שבבים מטעה ומוביל לאסוציאציות מתחום המחשוב.

        אהבתי

  1. פינגבק: החיסון לדלקת פרקים: תאים מהונדסים שנלחמים במחלה בתוך הגוף – המדריך לעתיד – הבלוג של ד"ר רועי צזנה

  2. פינגבק: רועי צזנה: תאים מהונדסים כחיסון לדלקת פרקים - ייצור ידע

להשאיר תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s