ננו-רפואה: בקרוב אצלנו - תרופה לכל מחלה

הצוללת הזעירה ניווטה את דרכה בנחישות בגופו של החולה היישר אל הגידול הסרטני, חומקת מכל התאים הבריאים שהקיפו אותה מכל עבר. היא חדרה לתוך הגידול, חסמה את אספקת הדם אליו, אטמה את דרכי היציאה שלו, ואז ירתה מנה קטלנית של רעל אנטי־סרטני. "המשימה הושלמה בהצלחה", דיווח פרופ' לורנס, המדען הראשי. "הגידול בריאות הושמד. התאים הבריאים נותרו ללא פגע. אנחנו יכולים לרשום לזכותנו מאה אחוזי הצלחה במשימה". התיאור הזה נשמע אולי כמו קטע מסרט מדע בדיוני חדש של סטיבן ספילברג, אבל הוא אמיתי לחלוטין והתרחש לפני כשנתיים במעבדות MIT, המכון הטכנולוגי במסצ'וסטס. בתום הניסוי דיווחו חוקרי המכון כי הצליחו להשמיד גידולי סרטן הריאות ומלנומות בעכברים באמצעות שימוש בננו־טכנולוגיה. הצוללת הזעירה שחדרה לתוך הגידול והשמידה אותו הייתה תא ננו – תא זעיר, שבתוכו הייתה ארוזה מנת הרעל האנטי־סרטני.  

עם פרוס 2008 חובבי המדע הבדיוני יכולים בהחלט לחכך את ידיהם בסיפוק. הז'אנר העתידני הזה שוב הצליח להוכיח לעולם שלא מדובר בחלומות שווא, אלא ברעיונות שקורמים עור וגידים וחודרים לתוך החיים האמיתיים. בסרט "המסע הפנטסטי" משנת 1966 מוחדרת צוללת מיקרוסקופית שבתוכה קבוצת מדענים שמוזערו לממדי חיידק אל תוך זרם הדם של פרופ' בינס, מדען שקריש דם מסכן את מוחו ושרוי בתרדמת. הצוללת מפלסת את דרכה אל מוחו של החולה, שם מבצע צוות ההצלה פעולה כירורגית ומציל את חייו.

משחקים בלגו עם המולקולות והאטומים (צילום: אינדקס אופן)

ואם כבר מציאות ובדיון, בניגוד לדעה הרווחת, הסרט לא נעשה בעקבות הספר "המסע הפנטסטי", שכתב אייזק אסימוב, הסופר הנודע שהיה מדען וד"ר לביוכימיה בהכשרתו, אלא להפך. הספר היה למעשה עיבוד לתסריט, ונועד לתקן בו סתירות מדעיות ש"היו קשות מנשוא" כדבריו.  

אבני הלגו של היקום

נכון להיום מזעור אנשים הוא עדיין רעיון מופרך לחלוטין, אבל רעיון הצוללת הזעירה שתנוע בתוך הגוף, תאתר ותרפא מחלות הופך למציאות קיימת. לגרסה המודרנית והמציאותית לסרט הבדיוני קוראים ננו־רפואה – מדע חדש שככל הנראה ישנה לחלוטין את פני הרפואה בשנים הקרובות. על־פי דו"ח שחיבר צוות

 מומחים מטעם משרד ההגנה האמריקאי ב־1997, המדע החדש הזה יאפשר לבנות ולהפעיל כלים זערוריים שיאבחנו, יתקנו וירפאו מערכות ביולוגיות בגופנו בדרכים שונות - החל בהחדרת תרופות מבוקרת בדיוק ליעד המטרה וכלה בחיסול ממוקד של תאים סרטניים. בין היישומים האפשריים שמונה הדוח: "מכונות חיסון הניתנות לתכנות שינועו בזרם הדם ויתגברו את מערכת החיסון, מכונות לכינוס תאים שיעודדו ריפוי מהיר ושחזור רקמות ומכונות לתיקון תאים שיבצעו ניתוחים גנטיים".

יפה, אתם אומרים לעצמכם, אבל מהי בעצם הננו־רפואה? תחשבו על משחק באבני לגו. או במקרה הזה – משחק במולקולות ובאטומים, שהם אבני הלגו שמהן בנוי היקום כולו ולמעשה כל מה שאנו נושמים, אוכלים או נוגעים בו. ננו־רפואה היא חלק ממדע מקיף יותר, שנקרא ננו־טכנולוגיה, המבוסס על היכולת לבצע מניפולציות במולקולות ובאטומים בודדים – להזיזם ממקום למקום, לשנות אותם ולהעניק להם תכונות רצויות. "המשמעות של היכולת 'לשחק' במולקולות ובאטומים היא מגוון בלתי מוגבל של פתרונות, משום שאם אנו יכולים ליצור את המולקולות הנכונות או לשנות אותן בהתאם לרצוננו, נוכל לייצר כל תרופה, כל מזון ולמעשה כל חומר שנרצה, בכל צורה, טעם, ריח או מרקם", מסביר רועי צזנה, דוקטורנט וחוקר ננו־טכנולוגיה בטכניון.

מקור השם "ננו" הוא במילה היוונית "ננוס", או בעברית – ננס, שם בהחלט הולם בהתחשב בכך שהמולקולות והאטומים כה זעירים. הרבה יותר זעירים ממה שדמיינתם: השערות בראשנו עבות מהם פי 100 מיליון! גודלם של המולקולות והאטומים נמדד ביחידות של נָנוֹמֶטֶר – אחד חלקי מיליארד של המטר. רובם המכריע של חלקיקים אלה הוא בגודל של ננומטרים ספורים, ואפילו פחות מכך.

המטרה: למגנט את התאים הסרטניים

אז האם הדו"ח של משרד ההגנה האמריקאי, שצפה בזמנו שהננו־רפואה עתידה להפוך למציאות עד שנת 2020, כלומר בעוד 12 שנה מהיום, צדק בהערכותיו? המציאות העכשווית מאשרת את הצפי הזה. מרבית הפיתוחים הרפואיים בתחום, כמו למשל זה של החוקרים מ־MIT, נמצאים אמנם בשלבי מחקר ועומדים בפני תהליכים שיכולים להימשך כמה שנים, אבל אל תמהרו עם הסקפטיות.

 בשקט־בשקט כמה מהפיתוחים כבר מיושמים ברפואה זה כמה שנים ומצילים לא מעט חיים. אחד מהם מתבצע במחלקה להשתלת מוח עצם בבית החולים הדסה עין כרם, בראשותו של פרופ' שמעון סלבין.

במחלקה של פרופ' סלבין מטפלים בחולים בסרטן מוח העצם בעזרת השתלת מוח עצם שנלקח מהם עצמם. בשלב ראשון נלקח חלק ממוח העצם ומושם במבחנה. לאחר מכן החולה עובר טיפול בקרינה ובכימותרפיה במטרה להשמיד את התאים הסרטניים במוח העצם שלו לחלוטין. הרעיון הוא שמוח העצם שנלקח ממנו לפני הטיפול יושתל בחזרה לאחריו, והתאים שלו יגדלו וייצרו את תאי הדם שהגוף זקוק להם. אבל כדי שזה יקרה, לפני ההשתלה צריך להפריד את התאים הסרטניים ממוח העצם שהוצא, כך שמה שיושתל בחזרה יהיו אך ורק תאים בריאים.

איך עושים את זה? כאן נכנסת לתמונה הננו־רפואה. "לתוך המבחנה שבה נמצא מוח העצם של החולה מוסיפים ננו־חלקיקים בעלי תכונות מגנטיות, שאליהם קשור נוגדן ש'מכיר' אך ורק את התאים הסרטניים", מסביר פרופ' שלמה מרגל, מומחה לכימיה מאוניברסיטת בר אילן העוסק בננו־רפואה. "הננו־חלקיקים האלה נקשרים לתאים הסרטניים בלבד, ולאחר מכן פשוט דגים אותם החוצה בעזרת מגנט ובמוח העצם נותרים רק התאים הבריאים, שאותם משתילים בחולה".

את היכולת להעניק לננו־חלקיקים תכונות מגנטיות יהיה אפשר לנצל גם כדי לסייע לזוגות הסובלים מבעיות פריון. פרופ' אהרון גדנקן ואנשי צוותו, גם הם מהמחלקה לכימיה באוניברסיטת בר אילן, ערכו מחקר שבו החדירו לתוך תאי זרע של שוורים ננו־חלקיקים מגנטיים. הרעיון הוא לנסות להוליך את תאי הזרע לכיוון הביצית בעזרת שדה מגנטי חיצוני, כדי לעזור להפגיש בין הזרע לביצית כשזה אינו מצליח לעשות זאת בכוחות עצמו. עד כה הצליחו החוקרים להוכיח שהשימוש בחלקיקים המגנטיים לא פגם בתנועתיות של תאי הזרע ובאיכותם. השלב הבא יהיה לנסות להוכיח שהם אכן מסייעים למפגש בין הזרע לביצית. 

המטרה: להתביית על הרקמה הנגועה

השימושים האלה הם רק פסיק באינספור האפשרויות המרתקות הטמונות בננו־רפואה. ה"צוללת" המיניאטורית שנחקרה ב־MIT היא דוגמה לאחת מהן – החדרה מבוקרת של תרופות בדיוק למטרה.

בניגוד לאופן שבו פועלות מרבית התרופות הקיימות כיום, החודרות לזרם הדם, נעות בכל הגוף ולעתים פוגעות גם בתאים וברקמות בריאים, התרופות החכמות ישוגרו ישירות אל התאים החולים, וכמו טיל שיוט משוכלל יתבייתו עליהם ויאפשרו לזהותם ולטפל אך ורק בהם.

בקרוב בקופת חולים? ננו-רפואה תסייע לכל בעיה (צילום: אינדקס אופן) 

"בשלב ראשון המטרה היא לאבחן מחלות", מסביר פרופ' מרגל. "לצורך כך מזריקים לנבדק ננו־חלקיקים שיש להם תכונות המאפשרות לראות אותם בשיטות שונות, כמו ננו־חלקיקים המכילים חומר רדיואקטיבי ואפשר לראות אותם בעזרת רנטגן, ננו־חלקיקים מגנטיים שאפשר לראות ב־MRI, או כאלה שמכילים צבע פלורסצנטי שרואים בשיטות פלורסצנטיות".

אל פני השטח של החלקיקים האלה קושרים חומר שיש לו משיכה סלקטיבית לאיבר המטרה, כך שהם מתבייתים עליו ומאפשרים לזהות למשל אם הרקמה סרטנית או לא. נוסף לאבחון, הננו־חלקיקים ישמשו גם לטיפול במחלה כשלתוכם תוחדר תרופה. ברגע שהם יגיעו אל הרקמה הסרטנית הם יתפרקו וישחררו את התרופה הכלואה בתוכם - וזו תשמיד את התאים הסרטניים". 

מחקרים מהסוג שמתאר פרופ' מרגל מתבצעים בשנים האחרונות בלא מעט מרכזים בעולם, ובין היתר גם באוניברסיטת בר אילן. פרופ' מרגל עצמו, יחד עם פרופ' חיה ברודי מהפקולטה למדעי החיים בבר אילן, מנסים בדרך זו בדיוק לפתח תרופה מהפכנית שתאפשר לטפל בסרטן המוח מסוג גליומה – סוג סרטן שנחשב כיום לגזר דין מוות. "המחקרים בחיות הוכיחו הצלחה גדולה מאוד, אבל אנו עדיין רחוקים מקצה הדרך ויש צורך לעבור תהליכי אישור עד שהמחקר יבוצע בבני אדם", הוא אומר. במחקר אחר בוחן פרופ' מרגל אבחון וטיפול במחלות ניווניות במוח, כמו אלצהיימר, פרקינסון והפרה המשוגעת, באמצעות אותה שיטה. "אנחנו מנסים לפתח ננו־חלקיקים שייקשרו אך ורק לתאים של אלצהיימר במוח ושיהיה אפשר לראותם ב־MRI ובכך לאבחן את המחלה. בהמשך ננסה גם לשחרר תרופות שיטפלו בתאים הפגועים".

המטרה: להריח את הסרטן כשהוא קטן

וזה עוד לא הכל. דמיינו לעצמכם שבשנת 2020 תגיעו לרופא המשפחה שלכם לבדיקה שגרתית. אחרי שיבדוק את הדופק ואת לחץ הדם שלכם, הוא יבקש מכם לנשוף לתוך צינורית דקה המחוברת להתקן דמוי טלפון סלולרי. ההתקן הזה הוא למעשה "אף" מלאכותי, שכולל חיישנים זעירים בגודל ננו־מטרי ומוח אלקטרוני. בתוך שניות תופיע התוצאה על צג המכשיר. "הממ...", יאמר הרופא שלכם. "מה יש לנו כאן? התחלה של סרטן המעי הגס", בלי להתרגש או להיבהל, כאילו סיפר לכם ברגע זה שיש לכם דלקת גרון. הוא ירשום לכם תרופה ובתוך כמה ימי התפתחות הגידול תיעצר.

התסריט הזה נשמע אולי דמיוני, אבל הוא קרוב למימוש הרבה יותר ממה שנדמה לכם. כפי שפורסם לראשונה ב"מנטה" לפני שנה, אף אלקטרוני שמגלה סרטן באמצעות חיישנים בגודל ננו־מטרי נמצא כבר בשלבי פיתוח מתקדמים בטכניון.

 "מדובר במערכת שמדמה את האף האנושי ונועדה לאבחן באמצעות בדיקת נשימה אם הנבדק חולה בסרטן או לא, לזהות באיזה סוג סרטן מדובר וגם לקבוע באיזה שלב נמצאת המחלה", מסביר ד"ר חוסאם חאיק, המפתח של האף המלאכותי, חוקר ומרצה בפקולטה להנדסה כימית ומכון ראסל ברי למחקר בננו־טכנולוגיה. "בדומה לאף האנושי, אפשר ללמד את החיישנים באף האלקטרוני 'להריח' כל ריח נתון בעולם. בזכות גודלם הזעיר החיישנים רגישים ביותר ומסוגלים להריח את השינויים בהרכב החומרים הנפלטים עם הנשימה שמאפיינים מחלות סרטן. באמצעות האף האלקטרוני יהיה אפשר לזהות את המחלה בשלב שבו היא מתבטאת רק בשינויים במספר קטן של תאים, עוד לפני שהגידול נוצר, ובכך להגדיל את שיעור ההישרדות ממחלות סרטן בתוך חמש שנים מיום הגילוי (שכיום עומד על 15% בלבד) ל־80%־90%".

עד להשלמת הפיתוח יחלפו אמנם עוד כמה שנים, אבל כבר היום מסוגל האף האלקטרוני לאבחן אם הנבדק חולה בסרטן או לא. בקרוב תיבחן יעילותו במחקר שייערך בשיתוף עם בית החולים רמב"ם, ובו ינסו החוקרים לאבחן שניים מסוגי הסרטן השכיחים ביותר: סרטן ריאות וסרטן שד.

המטרה: להחדיר בלי להזריק

ומה עם זריקות? האם יש סיבה שבעידן הננו־רפואי נסבול מדקירות מחטים? תארו לכם שבתוך שנים ספורות יוכלו חולי סוכרת למרוח את האינסולין על העור, במקום להזריקו כמה פעמים ביום. ולהבדיל, כל מי שיתחשק לו למתוח את עורו אבל חושש מזריקות יוכל לבקש מהרופא שלו למרוח לו בוטוקס.

"ננוסייט", חברת סטרט־אפ ישראלית, פיתחה חומר ייחודי המבוסס על תאי צריבה המצויים בשושנת ים (תאים מיוחדים שבהם משתמשת השושנה כדי לנעוץ מחטים זעירות ולהחדיר חומרים צורבים באויביה) לצורך החדרת תרופות דרך העור ללא כאב. "שושנת הים היא בעל חיים ימי ממשפחת הצורבים, כמו המדוזות והאלמוגים", מסבירה לילך אשולין, חוקרת בננוסייט. "בגוף השושנה קיימים תאים המכילים מחט מיקרוסקופית חלולה וחומר צריבה. כשהשושנה נתקלת באויב שאותו

 היא מבקשת לתקוף, היא סופחת נוזלים לתוך התאים, ובכך גורמת להעלאת הלחץ בתוך התא. בעקבות הלחץ העצום המחט נשלפת החוצה ויורה את החומר הצורב במהירות גבוהה".

ד"ר תמר לוטן, ביולוגית העומדת בראש צוות הפיתוח של החברה, הגתה את הרעיון להפיק את התאים המיוחדים האלה מהשושנה בלי להרוג אותה, לנטרל את החומר הצורב מהתאים, ובמקומו להחדיר לתוכם תרופות או חומרים קוסמטיים. הפרויקט מתבצע בשיתוף עם תאגיד ענפי המים של קיבוץ מעגן מיכאל, שבו מגדלים את השושנות בחממות. "הפיתוח חוסך מהמשתמש את הצורך בהזרקה קונבנציונלית", אומרת אשולין. "מריחה פשוטה של התכשיר על העור הופכת בפועל לזריקה נטולת כאב. השימוש הרפואי הראשון של החומר, שנחקר כיום ונמצא בתהליכי אישור של ה־FDA, הוא לצורך החדרה מהירה ויעילה יותר של לידוקאין, חומר הרדמה מקומי. כיום החומר נמצא בשלב של ניסוי קליני בבני אדם שמתבצע בארצות הברית בפיקוח ה־FDA".

אישור ה־FDA יהווה פתח לשימוש בפיתוח של ננוסייט באינספור יישומים. למשל, כתחליף לזריקות היומיומיות של הורמון גדילה שילדים הסובלים מבעיות גדילה נאלצים להזריק במשך כמה שנים, או לצורך החדרת חיסונים. פרט לזריקות, יהיה אפשר להשתמש בשיטה ביעילות גם למריחה מקומית של תרופות נוגדות דלקת שבבליעה גורמות לגירוי ולכיבים בקיבה, או להחדרה יעילה יותר של משחות נגד כאבי שרירים כמו וולטרן ג'ל. וכן, כך גם עם הבוטוקס.

המטרה: לנצח את הזקנה

נראה כי השמים הם הגבול לשפע האפשרויות שטומן בחובו מדע הננו־רפואה, ההולך ומתפתח במהירות. בעתיד הרחוק יותר, מנבאים המומחים, לא תעסוק הננו־רפואה רק בחיסול מחלות, אלא אף תסייע לשפר את מה שהטבע העניק לגופנו, כך שנהיה בריאים וחזקים יותר. כך למשל, רוברט פרייטס ג'וניור, חוקר ננו־טכנולוגיה אמריקאי שכתב ספר על ננו־רפואה, צופה שעצמותינו ייעשו חזקות יותר בעזרת תוספת של חלקיקי יהלום שישמשו כמערכת פיגומים, אוזנינו ישונו כך שנוכל לשמוע צלילים גבוהים יותר, ובשרירים שלנו יושתלו מנועי־ננו שיהפכו אותם לחזקים יותר.

לדברי פרייטס ג'וניור, פוטנציאל זה מוביל גם לאפשרות הדרמטית מכל: ניצחון על הזקנה. "מרבית החוקרים סבורים כיום כי הזקנה היא למעשה תוצאה של תהליכים מולקולריים הקשורים זה בזה ושל ליקויים בתפקוד התאים", הוא הסביר במאמר שפרסמה האקדמיה למדעים בניו יורק. "אם הננו־רפואה תוכל לתקן את מרבית ליקויי התא, הרי אנשים מבוגרים וקשישים יוכלו לזכות שוב בבריאות שהייתה להם בצעירותם, בכוח וביופי, וליהנות מהארכה כמעט אינסופית של החיים".

ואם המטרות האלה עדיין נראות לכם דמיוניות ורחוקות, אולי כדאי להיזכר שרק לפני קצת פחות ממאה שנה, כשד"ר פאול ארליך הציע למצוא את "קליע הפלא" שיחסל באופן סלקטיבי את הגורם לעגבת בלי לפגוע בתאים הבריאים של החולה,

 התייחס הממסד הרפואי לרעיון בזלזול וטען שעבודתו של ארליך היא "בזבוז של משאבים וכוח". ארליך לא חשב כך, וב־1909 הוא הצליח לפתח את "קליע הקסם". סלבארסן, התרופה שהמציא, הפכה את העגבת בפעם הראשונה בהיסטוריה ממחלה חשוכת מרפא למחלה הניתנת לריפוי. במהלך המאה ה־20 עשה מדע הרפואה צעדי ענק, והוא ממשיך לצעוד קדימה בקצב הולך וגובר. יהיה זה רק מתבקש שבתוך 20 שנה, אולי אפילו פחות, יהיו ברשות המדע כלים רפואיים זעירים ומתקדמים שיוכלו לחסל רבות מהמחלות שנחשבות כיום לחשוכות מרפא, ובהמשך אף להאריך את חיינו ולשפרם.