מחקר שנערך באוניברסיטת בן-גוריון בנגב מתקרב בכמה צעדים בודדים לרתימת תאי  Tשל המטופל עצמו למאבק בסרטן. טיפול זה כרוך בבידוד של תאי T מהדם של המטופל ותכנותם מחדש במטרה לזהות ולהשמיד טוב יותר תאים סרטניים. הטיפול החדשני מבוסס על ייצור ננו-מבנים המדמים את התאים שמפעילים תאי T ומבוססים על טכנולוגיית ייצור שבבים. ממצאי המחקר פורסמו בכתב העת  Advanced Materials.

מערכת החיסון שלנו נועדה להגן עלינו על ידי זיהוי ותקיפת תאים נגועים או חולים. עם זאת, תאים סרטניים מצליחים לעתים קרובות "לרמות" את מערכת החיסון על ידי העמדת פנים שהם תאים בריאים ובכך להשבית מנגנוני תקיפה של תאי מערכת החיסון. בשנים האחרונות פותח טיפול חדשני המסייע למערכת החיסון להילחם בסרטן בצורה יעילה יותר. טיפול זה כרוך בבידוד של תאי  T, שהם "החיילים הקרביים" של מערכת החיסון , מהדם של חולה, ותכנותם מחדש במעבדה כדי לזהות ולהשמיד טוב יותר תאים סרטניים.

במהלך תהליך התכנות מחדש, תאי ה- Tמופעלים באופן דומה להפעלה שלהם בגוף בעת זיהום, ומהונדסים גנטית כדי לייצר קולטנים מיוחדים על פני השטח שלהם הנקראים קולטני אנטיגן כימריים – chimeric antigen receptors (CAR) שבאמצעותם תאי T מהונדסים מזהים תאי סרטן מסוגים ספציפיים. לאחר הגדלת הכמות של התאים המתוכנתים מחדש, המכונים כיום תאיCAR T , מוזרקים אלה בחזרה לדם חולה, שם הם פועלים בדיוק מירבי, מוצאים ומשמידים תאי סרטן שמערכת החיסון הטבעית עלולה להתעלם מהם.

טיפול בתאי CAR T נחשב למהפכה בריפוי סרטן, ומציע מספר יתרונות על פני כימותרפיה מסורתית. הוא מספק מיקוד מדויק של סוגי סרטן ספציפיים, משתמש בתאי החיסון של החולה עצמו לטיפול מותאם אישית, ומוכיח הצלחה יוצאת דופן בטיפול בסוגי סרטן דם, כמו לוקמיה ולימפומה, שלעתים קרובות אינם מגיבים לטיפולים קונבנציונליים. עם זאת, למרות ההבטחה הגלומה בו, הטיפול באמצעות תאי CAR T  עדיין מוגבל. אחת הסיבות המרכזיות הינה אורך הפעולה הקצר של תאיCAR T , שמותשים במהרה לאחר הזרקה לדם של המטופל.

כדי להתמודד עם בעיה זו, שתי קבוצות מחקר מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב, בראשות פרופ' מארק שוורצמן מהמחלקה להנדסת חומרים ופרופ' אנג'ל פורגדור מהמחלקה לאימונולוגיה, שתפו פעולה במטרה לחקור מדוע תאי T נשארים פעילים בגוף במהלך תגובות חיסוניות טבעיות אך מאבדים במהירות תפקוד כאשר הם מופעלים ומהונדסים גנטית באופן מלאכותי במעבדה. הם שיערו כי הבדל עיקרי טמון במאפיינים הפיזיים של הסביבה שמפעילה את התאים: במעבדה, תאי T בדרך כלל מגורים באמצעות חרוזי פלסטיק נוקשים המצופים במולקולות מפעילות. בגוף, לעומת זאת, תאיT  מגורים על ידי תאים נושאי אנטיגן, תאים לא תקינים או תאים נגועים, שהם בדרך כלל רכים ואלסטיים, עם משטחים מורכבים המכוסים בבליטות ננומטריות הדומות לזרועות זעירות.

אי לכך הם הנדסו משטחים מלאכותיים מכוסים בננו-מבנים המחקים את אלה שעל תאים המגרים תאי T  בגוף. החוקרים גילו שתאי T אנושיים שנלקחו מדגימות דם והופעלו על משטחים מלאכותיים אלה, הציגו הפעלה חזקה וארוכת טווח משמעותית, המדמה את סביבתם הטבעית. יתר על כן, הם הבינו שניתן לכוונן את עוצמת הגירוי על ידי התאמת הגיאומטריה והקשיחות של הננו-מבנים, ממצאים שפרסמו במספר מאמרים בשנים האחרונות.

מעודדים מממצאים אלו, פרופ' שוורצמן ופרופ' פורגדור הציבו לעצמם את המטרה השאפתנית הבאה: לתכנן משטחים מלאכותיים בעלי ננו-מבנה המותאמים במיוחד ליצירת תאי CAR T חזקים ובעלי פעילות נגד סרטן לטווח ארוך.לשם כך, הם יצרו ספרייה של משטחים עם ננו-גיאומטריות וקשיחויות מכניות מגוונות והעריכו את השפעתם על מספר קריטריונים של הצלחה בתגובת תאי T כמו: אופן ההפעלה, תשישות, התרבות ותכנות מחדש של .CAR T

"פתאום", סיפר פרופ' פורגדור, "מצאנו את עצמנו מוצפים בנתונים מעיצובי משטחים שונים. מעבר לעובדה שנעשה שימוש בתאי T של תורמים מרובים, שלכל אחד מהם תגובות ספציפיות לאדם, זה הרגיש כמו תחרות רב- קרב, שבה כל שהיינו צריכים זה לזהות את המתחרה בעל ההישגים הטובים ביותר."

כדי לפתור את הבעיה, הם שיתפו פעולה עם עמיתם ד"ר אופיר כהן, ביואינפורמטיקאי שהשתמש בניתוח חישובי מתקדם כדי לזהות את המשטח המבטיח ביותר, על סמך מדדי ביצועים מצטברים. המשטח שנבחר סיפק הפתעות נוספות. תאי CAR T שנוצרו בעזרתו ביטאו רמות גבוהות של גנים הקשורים לפעילות אנטי-סרטנית ארוכת טווח, במיוחד אלו הקשורים לתת-אוכלוסייה המכונה "תאי T עם זיכרון מרכזי", שהם המפתח לטיפול יעיל בסרטן. ואכן, תאי CAR T שיוצרו באמצעות משטח זה הכילו משמעותית יותר מתאי זיכרון מרכזיים מאשר אלו שיוצרו באמצעות חרוזי פלסטיק קונבנציונליים. בהמשך, החוקרים הראו שתאי CAR T  המופקים באמצעות המשטח עם הנו-מבנים, הם בעלי יכולת זיהוי והשמדת תאי סרטן הרבה יותר חזקה וארוכת טווח לעומת תאי T CAR  המופקים בשיטות קיימות, באמצעות מספר ניסוים במעבדה ובמודלים של עכברים. כעת, מתמקדים החוקרים בהרחבת הטכנולוגיה שלהם ובמעבר ממעבדת המחקר ליישום קליני.

"כדי לייצר ננו-מבנים מפעילים אלה השתמשנו בתחילה בטכניקות שהותאמו מטכנולוגיית ייצור שבבים", הסביר פרופ' שוורצמן. "הביקוש המתמשך לרכיבים אלקטרוניים קטנים יותר ויותר בשבבים הביא את הטכנולוגיה הזו לנקודה שבה ניתן לייצר מבנים כמעט בכל גודל, אפילו ברמה המולקולרית. יתר על כן, המגוון הרחב של חומרים תואמים מאפשר ייצור לא רק של מבנים ממוזערים מסיליקון, כפי שמשמשים בשבבים, אלא גם של חומרים ביו-אקטיביים המתאימים לשילוב עם מערכות ביולוגיות. עם זאת, שיטות מעין אלו יקרות ולא מעשיות לייצור המוני של מוצרים ביו-רפואיים."

הצוות פיתח שיטות ננו-טכנולוגיות חסכוניות המתאימות לייצור הניתן להרחבה ברמה קלינית, וכבר ייצר אבות טיפוס ראשונים של משטחים מפעילים המסוגלים לייצר תאי CAR T בכמות המספיקה לטיפול בסרטן באדם מבוגר בקנה מידה קליני.

קבוצת המחקר כללה את הדוקטורנט עבד אל-קאדר יאסין, ובתר דוקטורנט ד"ר קרלוס אורנה מרטין, וכן חברים במספר קבוצות מחקר מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב ומאוניברסיטת פנסילבניה.

הפוסט הנשק מול מחלת הסרטן: תאי T המבוססים על טכנולוגיית ייצור שבבים הופיע לראשונה ב-Chiportal.

בעתיד נוכל לאפשר לנכים להפעיל מערכות באמצעות מחשבה עליהן אבל יש גם חשש לפגיעה בפרטיות. כך פתח פרופ' אורן שריקי, חוקר בולט מהמחלקה למדעי הקוגניציה והמוח באוניברסיטת בן-גוריון בראיון לקראת מפגש מועדון הסיליקון שיעסוק בנושא "כח המוח: יכולות המוח האנושי בעידן הבינה המלאכותית". הכנס יתקיים ביום ב' 6/1/2025 בבית IBM בפתח תקווה. פרופ' שריקי הוא גם היזם של חברת NeuroHelp לזיהוי התקפים אפילפטיים.

"המעבדה שלי עוסקת במגוון תחומים, שילוב של ממשקי מוח-מחשב, חקר התודעה ופיתוחים רפואיים פורצי דרך אבל בשנים האחרונות אני מתמקד בשלושה עולמות עיקריים: אפילפסיה, ממשקי מוח-מחשב, ותודעה," כך פתח דר' אורן שריקי, חוקר בולט מהמחלקה למדעי הקוגניציה והמוח באוניברסיטת בן-גוריון. על אף עיסוקו בתחומים מגוונים, לדבריו, ישנו קשר עמוק בין כל התחומים הללו – הבנת המוח האנושי והשימוש בטכנולוגיות מתקדמות כמו אלגוריתמים של בינה מלאכותית לניתוח נתונים ולפיתוח כלים חדשים.

דר' שריקי החל את דרכו בלימודי פיזיקה, אך כבר אז גילה עניין עמוק במדעי המוח. "תוך כדי הלימודים שילבתי קורסים בנוירוביולוגיה, ודוקטורט שלי באוניברסיטה העברית התמקד בתחום של עיבוד מידע במוח." מאז, משלב שריקי בין מודלים תיאורטיים לבין עבודה ניסיונית, תוך שימוש בטכנולוגיות EEG מתקדמות וניתוח נתונים מבוסס AI. "אנחנו מתמקדים בשילוב בין עולמות – גם תיאוריה וגם מעבדה, גם מודלים וגם ניסויים."

מטיפול באפילפסיה ועד לשליטה על מכשירים ביתיים באמצעות המחשבה

אחד הפרויקטים המרכזיים שבהם עוסק שריקי הוא פיתוח מערכות לבישות לאבחון וחיזוי התקפי אפילפסיה. לפני כארבע שנים הוא הקים חברת סטארטאפ המתמחה בתחום זה. "המערכת שלנו, בדמות סרט ראש, יודעת לזהות התקפים בזמן אמת ולחזות אותם שעות מראש," הוא מסביר. לדבריו, מדובר בפיתוח שמשלב בין אבחון מתקדם לבין ממשקי מוח-מחשב, עם פוטנציאל אדיר לשפר את איכות חייהם של חולי אפילפסיה ברחבי העולם.

דר' שריקי מדמיין עתיד שבו טכנולוגיות EEG יהיו זמינות בכל בית, בדומה למדחום או לשעון חכם. "בעתיד, אנשים ישתמשו במערכות כאלה כדי לעקוב אחרי הפעילות המוחית שלהם באופן יומיומי," הוא מתאר. לדבריו, מערכות אלה לא רק יאפשרו זיהוי מוקדם של בעיות נוירולוגיות, אלא יוכלו לסייע גם בשליטה על מכשירים ביתיים באמצעות המחשבה בלבד.

התודעה היא אחד הנושאים המרכזיים במחקרו של דר' שריקי, המשלב בין ניסויים מעשיים לבין שאלות פילוסופיות עמוקות. "אנחנו חוקרים את הקשר בין דינמיקת הפעילות המוחית לבין תודעה, ובודקים מתי המורכבות המוחית נעלמת ואנו מאבדים הכרה," הוא מסביר. בנוסף, המעבדה שלו עוסקת בניסויים עם מטופלים בהרדמה מלאה ובמצבים של פגיעה במודעות (אפילו במצב צמח), כדי להבין את התנאים הדרושים ליצירת תודעה.

המוח האנושי הוא מערכת גמישה במיוחד, טוען שריקי, ואין גבול עקרוני ליכולות הקוגניטיביות שניתן להרחיב ולשפר. "אנחנו מסוגלים להעניק לאנשים חושים חדשים ולפתח יכולות שקשה לדמיין כיום." הוא נותן דוגמה לניסויים שבהם העניקו לעכברים ראיית אינפרה אדום, באמצעות חיבור בין מצלמות ואלקטרודות במוחם, ומדגיש כי טכנולוגיות דומות עשויות להעניק לבני אדם יכולות חדשות בעתיד הקרוב.

התמודדויות אתיות ורגשיות

בצד ההתקדמות הטכנולוגית, שריקי מדגיש את האתגרים האתיים הקשורים לפיתוחים הללו. "היכולת לפענח פעילות מוחית ולהשתמש בה לצרכים רפואיים או טכנולוגיים מעוררת גם שאלות על פרטיות והוגנות." הוא מזהיר מפני שימוש לרעה בטכנולוגיות אלה, אך מאמין שניתן להתמודד עם האתגרים הללו תוך רגולציה נאותה.

לשאלה האם מערכות בינה מלאכותית יוכלו לפתח תודעה, השיב שריקי כי מדובר בשאלה פתוחה אך מרתקת. "אין סיבה לחשוב שתודעה היא תכונה בלעדית לנוירונים ביולוגיים. מערכות מלאכותיות שעומדות בתנאים מסוימים עשויות לחוות תודעה ורגשות בדומה לבני אדם."

מבט קדימה

"אנחנו רק בתחילת הדרך – השילוב בין AI, ממשקי מוח-מחשב, והבנת התודעה פותח אינספור אפשרויות חדשות, וגם מעלה שאלות חשובות לעתיד האנושות." מסכם פרופ' שריקי.

הפוסט לקראת מפגש הסיליקון קלאב: אורן שריקי – בעתיד נוכל לאפשר לנכים להפעיל מערכות באמצעות מחשבה הופיע לראשונה ב-Chiportal.