ננו-רובוטים ירפאו את מחלת הסרטן?

"בעיצוב ביולוגי אנחנו מנסים ללמוד מהטבע כיצד לעשות דברים טוב יותר. יש בטבע אורגניזמים שעושים תהליכים ומייצרים דברים, החל מעכבישים, ציפורים ונמלים ועד לווירוסים ואורגניזמים זעירים, הפותרים בעיות באופן שהאדם עדיין לא יודע לעבוד".

כך אמר אמר ד"ר עידו בצלת, מרצה בכיר ומראשי מעבדת מחקר לעיצוב ביולוגי בפקולטה למדעי החיים, באוניברסיטת בר-אילן. בצלת הרצה על "עיצוב ביולוגי: המכונה מן הטבע" בוועידת ישראל לעסקים 2013 של "גלובס".

לדבריו, כל המערכות שהוא מתאר מבוססות על טכנולוגיות קיימות ועובדות כבר כיום, אך עדיין בשלב מחקרי ולא בשימוש פעיל. "היום אנחנו משתמשים במחשב כדי לשלוט במנגנונים אוטומטיים. אילו היינו יכולים ליצור תהליך של תגובה טבעית, אוטומטית, היינו יכולים לשפר את הכלים העומדים לרשותנו. התרופות הראשונות לטיפול בסרטן הגיעו מאמצעי לוחמה כימיים והן גם הסיבה לאיכות החיים הירודה של חולי הסרטן בעת הטיפול. התרופות עצמן מזיקות ויש רק תקווה שהן יהרגו את הסרטן קודם שיהרגו את החולה. מי שאומר שהוא מחפש תרופה בטוחה לסרטן, כאילו אמר שהוא ממציא רובה שיהרוג רק אנשים רעים".

לדברי בצלת, מזה כ-30 שנה חוקרים עוסקים בחזון של "סיכול ממוקד" של מחלות: "אנו עובדים על פיתוח ננו-רובוטים זערוריים, שייכנסו לתוך הגוף ויוכלו לתקן או לתקוף את התאים החולים בלבד. כאשר אנחנו חושבים על 'מחשב' אנחנו רואים לנגד עינינו מחשב קלאסי, מקסימום לפ-טופ או טאבלט. אבל יש צורות חיים חישוביות: נמלים הן יצורים אלגוריתמיים, שאת פעולתן ניתן לתאר כחישוב באמצעות התנגשויות. עובש יוצא מנבג מרכזי ויודע לשלוח קורים לפי פונקציית עלות-תועלת. הוא עוקף אזורים רעילים או הרריים. כאשר הניחו נבג עובש על מפת יפן בנקודה המסמנת את טוקיו הוא שלח קורים לעבר הערים המרכזיות האחרות ופיתח רשת אופטימלית של כבישים.

"באופן דומה, רובוטים מולקולריים ש'גודלם' 50 ננו מטר מעוצבים מיריעות של DNA מלאכותי (בתוכנה ששימשה לאנימציית תלת-ממד המוכרת לנו מסרטים כמו אוואטאר). רובוט כזה יכול לשאת תרופה או חומר ביולוגי שישפיע על הסביבה. אפשר לתכנתו לזהות סמנים של תאים סרטניים ולקבל הוראות 'תקיפה' לסמנים מסוימים ולא אחרים.

"הרובוטים יודעים לפעול על פי כללי אינטראקציה שאנו רואים בטבע, בתנועה המתואמת של להקת דגים או ציפורים במעופן. תכננו רובוטים שמסוגלים ליצור גשר על פני איברים חסרים - זוהי טכנולוגיה עתידית להתחדשות או חלופת רקמות חיות. אנו מחקים משהו שניתן לראות באוכלוסיית נמלים בעבודתן. כאשר הרובוטים מזהים שני תאים העונים לאותה מערכת סמנים ויש נתק ביניהם, הם נותנים ידיים ויוצרים גשר".

"ננו-רובוטים כאלה יכולים לשאת חלבון המעודד צמיחת תאים, ולשמש לתיקון ואיחוי רקמות, כלי דם מצולקים או קשרים עצביים. באמצעות ננו-רובוטים כאלה ניתן יהיה להחליף ניתוחים פולשניים במיקרו-ניתוחים המטפלים רק בחלק הנחוץ", מתאר בצלת. "מדובר בחלקיקים זעירים, המוזרקים לגוף, מזהים את הרקמה הדורשת טיפול, באמצעות אנזים חותך רקמה, מחבר רקמות או מצמיח רקמות, בדיוק מולקולרי שלא ייפגעו תאים בריאים, ולבסוף הם יוצאים או נטמעים במחזור הדם".

לשם השוואה, הוא מסביר כי במחשב סטנדרטי יש כ-2 מיליארד טרנזיסטורים שמתקשרים זה עם זה. באנלוגיה, בטיפת מים קטנה יכולים להיות 10 בחזקת 15 (פי מיליון) ננו-רובוטים מכמות הטרנזיסטורים במחשב. הרובוטים יודעים לחקות בתוך הגוף את פעולות המחשב בזיהוי הצירופים של הוראות: הקלט והפלט הם הבעיה הרפואית והפעולה המרפאת או התרופה. הקלט הוא סמן סרטני בבדיקות הדם, הפלט הוא סוג של תרופה".

כך, למשל, אם תפקידו של האונקולוג לזהות את סוג המחלה ולהתאים לו טיפול אופטימלי מתוך טבלת התרופות הקיימות, התחליף יהיה ננו-רובוטים שיזהו את המחלה ויעניקו את הטיפול המתאים מתוך סך אפשרויות שהם נושאים על גבם.

"יש לכך יתרון של התאמה מלאה, כיוון שתאים סרטניים נוטים לפתח עמידות לתרופה ואילו הננו-רובוטים מציגים יכולת להשתנות בהתאם לצורך, כמו באבולוציה של התנהגות הנחיל בטבע, כפי שנחיל דגים משנה את כיוונו בעת סכנה".

קשה להשתחרר מהרתיעה הטבעית שלנו מהזרקת חומרים "רובוטיים" לגוף. אך זוהי אפשרות לטיפול מאוד מתקדם וממוקד. בצלת: "כיום יש לכל רובוט כזה גם אנטנה מזערית, שמאפשרת שליטה חיצונית. עם התפתחות המחקר נוכל לשלוט בפעולתם לפי הצורך, ולהפעיל 'חוליות' לפי מטרה - ניתוח, תיקון, הסרה או ריפוי רקמות".

באמצעות הטכנולוגיה הננו-רובוטית ניתן יהיה להתמודד עם אוכלוסיות בסיכון. למשל, להשתיל רובוטים מראש, שיתקפו במקרה הצורך תאים נושאי סמנים חשודים. אחד השימושים הקרובים יותר הוא במקרה של סכרת: "עובדים כיום על גרסה שמסוגלת לזהות רמת סוכר בדם, ובהתאם לצורך לשחרר או לעצור אינסולין. זהו טיפול עתידי שיחסוך מחולי סכרת את הצורך למדוד רמת סוכר ולהזריק אינסולין כל יום. פעם בשבוע יקבלו את מנת הרובוטים שתטפל במצבים המשתנים בגוף לאורך השבוע".

מדע בדיוני? בצלת מבטיח שהטכנולוגיה מעשית וקיימת, אך נדרש עוד זמן מחקר רב כדי להביאה לידי שימוש.