יש לפנינו אתגר בריאות גלובלי
איתו עלינו להתמודד כיום,
והוא שהאופן שבו אנחנו
מגלים ומפתחים תרופות חדשות
גוזל יותר מדי משאבים, לוקח הרבה יותר מדי זמן
ונכשל יותר משהוא מצליח.
זה פשוט לא עובד, וזה אומר
שחולים שזקוקים נואשות לטיפולים
אינם מקבלים אותם,
ומחלות אינן מטופלות.
נדמה שאנחנו מבזבזים עוד ועוד כסף.
על כל מיליארד דולר שאנחנו משקיעים במחקר ופיתוח,
אנחנו מקבלים פחות תרופות מאושרות בשוק.
יותר כסף, פחות תרופות. מממ...
אז מה קורה כאן?
ובכן, יש המון גורמים שמשחקים תפקיד,
אבל אני חושבת שהגורם העיקרי
הוא שהכלים שיש ברשותנו כרגע
שאפשר בעזרתם לבדוק האם תרופה תעבוד,
האם היא יעילה,
או האם היא תהיה בטוחה
לפני שמגיעים לשלב הניסוי הקליני בבני אדם,
אינם מצליחים. הם לא מנבאים
מה הולך לקרות בבני אדם.
ויש לנו שני כלים עיקריים
שעומדים לרשותנו.
אלו הם תאים בצלחות פטרי וניסויים בבעלי חיים.
אז בואו נדבר על הראשון, תאים בצלחות פטרי.
תאים מתפקדים בשמחה בגוף שלנו.
אנחנו לוקחים אותם וקורעים אותם החוצה
מהסביבה הטבעית שלהם, זורקים אותם לתוך צלחת,
ומצפים מהם לעבוד.
נחשו מה. הם לא.
הם לא אוהבים את הסביבה הזאת
בגלל שהיא לא דומה בכלל
למה שיש להם בגוף.
מה עם ניסויים בבעלי חיים?
ובכן, חיות יכולות ואכן מספקות
מידע שימושי להפליא.
הם מלמדים אותנו מה קורה
באורגניזם המורכב.
אנחנו לומדים עוד על הביולוגיה עצמה.
אולם, לעתים קרובות מדי,
מודלים של בעלי חיים נכשלים בניבוי התוצאות בבני אדם
כשהם מטופלים בתרופה מסוימת.
אז אנחנו זקוקים לכלים טובים יותר.
אנחנו צריכים תאים אנושיים,
אבל עלינו למצוא דרך לוודא שיישארו מאושרים
מחוץ לגוף.
הגוף שלנו הוא סביבה דינמית.
אנחנו נמצאים בתנועה מתמדת.
התאים שלנו חווים את זה.
הם נמצאים בתוך סביבה דינמית בתוך הגוף שלנו.
הם נתונים לכוחות מכניים בלתי פוסקים.
אז אם אנחנו רוצים לגרום לתאים לשמוח
מחוץ לגוף שלנו,
עלינו להפוך לאדריכלי תאים.
עלינו לעצב, לבנות ולהנדס
בית מחוץ לבית עבור התאים.
במכון ViS,
עשינו בדיוק את זה.
אנחנו קוראים לזה איבר-על-שבב.
ויש לי אחד ממש כאן.
יפיפה, לא? אבל זה די מדהים.
ממש כאן ביד שלי, נושמת וחיה,
יש ריאה אנושית על שבב.
והוא לא רק יפיפה.
הוא יכול לעשות כמות עצומה של פעולות.
יש לנו תאים חיים בשבב הקטן הזה,
תאים שנמצאים בסביבה דינמית
מתקשרים עם סוגי תאים שונים.
היו אנשים רבים
שניסו לגדל תאים במעבדה.
הם ניסו גישות שונות רבות.
הם אפילו ניסו לגדל מיני-איברים קטנים במעבדה.
זה לא מה שאנחנו מנסים לעשות כאן.
אנחנו בסה"כ מנסים לשחזר
בשבב הקטנטן הזה
את היחידה המתפקדת הקטנה ביותר
שמייצגת את הביוכימיה,
את התפקיד והמתח המכני
שהתאים חווים בתוך הגוף שלנו.
אז איך זה עובד? אראה לכם.
אנחנו משתמשים בטכניקות מתעשיית
יצור שבבי המחשב
כדי ליצור את המבנים האלו בקנה מידה
שרלוונטי גם לתא וגם לסביבתו.
יש לנו שלוש תעלות נוזליות.
במרכז, יש לנו קרום נקבובי וגמיש
עליו אנחנו יכולים להוסיף תאים אנושים
מהריאות שלנו, למשל
ואז מתחת לזה, יש תאי נימים,
התאים המצויים בתוך כלי הדם שלנו.
ואנחנו יכולים להפעיל כוחות מכניים על השבב
שמותחים ומכווצים את הקרום,
כך שהתאים חווים את אותם כוחות מכניים
שהם חוו כשאנחנו נושמים.
והם חווים אותם באותו האופן שחוו בתוך הגוף.
יש אוויר שזורם דרך התעלה העליונה,
ואז אנחנו מזרימים נוזל שמכיל חומרי מזון
דרך תעלת הדם.
עכשיו, השבב הוא יפה מאד,
אבל מה אנחנו יכולים לעשות איתו?
אנחנו יכולים להשיג פונקציונליות מדהימה
בתוך השבבים הקטנים האלו.
תנו לי להראות לכם.
אפשר, למשל, לדמות זיהום,
כשאנחנו מוסיפים תאי בקטריה לתוך הריאה.
ואז אפשר להוסיף תאי דם לבנים אנושיים.
תאי דם לבנים הם קו ההגנה של הגוף שלנו
מול פולשים חיידקיים,
וכשהם חשים בדלקת הנגרמת מהזיהום,
הם יחדרו מתוך הדם אל הריאה
ויבלעו את החיידקים.
ובכן עכשיו אתם עומדים לראות את זה קורה
בשידור חי בריאה אנושית אמיתית על שבב.
סימנו את תאי הדם הלבנים כדי שתוכלו לראות אותם זורמים דרכה,
וכשהם מזהים את הזיהום הזה,
הם מתחילים להידבק.
הם נדבקים, ואז הם מנסים להיכנס אל תוך
צד הריאה מערוץ הדם.
ואפשר לראות פה, אפשר ממש להבחין
בתא דם לבן בודד.
הוא נדבק, הוא משתחל
בין שכבות התאים, דרך הנקבובית,
יוצא בצידו השני של הקרום,
וכאן בדיוק, הוא הולך לבלוע את החיידק
שמסומן בירוק.
בתוך השבב הקטנטן הזה, אתם ראיתם הרגע
את אחת מהתגובות הבסיסיות ביותר
של הגוף שלנו לזיהום.
זו הדרך שאנחנו מגיבים ל -- זו היא תגובה חיסונית.
זה די מרגש.
עכשיו אני רוצה לחלוק אתכם את התמונה הזו,
לא רק בגלל שהיא יפה,
אלא כי היא נותנת לנו כמות עצומה של מידע
על מה התאים עושים בתוך השבבים.
היא מספרת לנו שהתאים האלו
ממעברי האוויר הקטנים בריאות שלנו,
בעצם בנויים בצורה דמוית-שיער
שהייתם מצפים לראות בתוך הריאה.
המבנים האלו קרויים סיליה,
ולמעשה הם מוציאים את הליחה אל מחוץ לריאה.
כן, ליחה. יאק.
אבל ליחה היא בעצם מאד חשובה.
ליחה לוכדת חלקיקים, וירוסים,
אלרגנים פוטנציאליים,
והסיליה הקטנים האלו זזים
ומפנים את הליחה החוצה.
כשהם ניזוקים, למשל,
על ידי עשן סיגריות,
הם לא עובדים כראוי, והם לא יכולים לפנות את הליחה.
מה שיכול להוביל למחלות כגון בְּרוֹנְכִיטִיס.
סיליה והפינוי של הליחה
גם מעורבים במחלות איומות כמו סיסטיק פיברוזיס.
אבל עכשיו, עם הפונקציונליות שמאפשרים לנו השבבים,
אנחנו יכולים להתחיל לחפש
טיפולים פוטנציאליים חדשים.
לא עצרנו כשהגענו לריאה על שבב.
יש לנו מעי על שבב.
אתם יכולים לראות אחד כאן.
ושמנו תאי מעי אנושיים
בתוך מעי על שבב,
והם מצויים בתנועה קבועה המדמה תנועת מעיים,
מן זרזיף שזורם דרך התאים,
ואנחנו יכולים לדמות כל אחת מהפעולות
שהייתם מצפים לראות
במעיים האנושיים.
עכשיו אנחנו יכולים להתחיל ליצור מודלים של מחלות
כמו תסמונת מעי רגיז.
זוהי מחלה המשפיעה
על מספר גדול של אנשים.
היא ממש מתישה,
ואין באמת הרבה טיפולים מוצלחים בשבילה.
עכשיו יש לנו רשימה ארוכה
של איברים על שבבים שונים
שאנחנו עובדים עליהם במעבדות שלנו.
עם זאת, הכוח האמתי של הטכנולוגיה הזו,
בעצם מגיע מהעובדה
שאנחנו יכולים לקשר ביניהם באמצעות נוזלים.
יש נוזל שזורם בין התאים האלו,
אז אנחנו יכולים להתחיל ליצור קישוריות
בין שבבים מרובים
כדי ליצור מה שאנחנו קוראים לו אדם וירטואלי על שבב.
עכשיו אנחנו ממש מתחילים להתרגש.
אנחנו לעולם לא נשחזר אדם שלם בשבבים האלו,
אבל המטרה שלנו היא להצליח לשחזר
פונקציונליות מספיקה
כדי שנוכל לנבא בצורה טובה יותר
מה הולך לקרות בבני אדם.
למשל, אנחנו יכולים עכשיו להתחיל לחקור
מה קורה כששמים תרופה כמו תרופת ארוסול.
למי מכם שיש אסטמה כמוני, כשאתם לוקחים שאיפה במשאף
אנחנו יכולים לחקור כיצד התרופה הזו נכנסת לתוך הריאות שלך,
איך היא נכנסת לתוך הגוף,
כיצד היא משפיעה, נניח, על הלב שלך.
האם היא משנה את פעימות הלב שלך?
האם יש לה רעילות?
האם הכבד מנקה אותה?
האם היא מעובדת בכבד?
האם היא מופרשת בכליות שלך?
ביכולתנו להתחיל לבחון את
התגובה הדינמית של הגוף לתרופה.
זה יכול ממש להביא למהפכה
ולשנות את כללי המשחק
לא רק עבור תעשיית התרופות,
אלא עבור רצף שלם של תעשיות שונות,
כולל תעשיית הקוסמטיקה.
אנחנו יכולים באופן תאורטי להשתמש בעור על שבב
שאנחנו מפתחים כעת במעבדה
כדי לבדוק האם המרכיבים במוצרים האלו
שאתם משתמשים בהם, הם באמת בטוחים לשימוש על עורכם
בלי הצורך בניסויים על בעלי חיים.
אנחנו יכולים לבחון את הבטיחות
של כימיקלים שאנחנו חשופים אליהם
על בסיס יומיומי בסביבה שלנו,
כמו כימיקלים המצויים בתוך חומרי ניקוי ביתיים.
אנחנו יכולים גם להשתמש באיברים על השבבים
כדי לבחון יישומים בטרור ביולוגי
או חשיפה לקרינה.
אנחנו יכולים להשתמש בהם כדי ללמוד עוד על
מחלות כמו אבולה
או מחלות קטלניות אחרות כמו סארס.
איברים על שבבים יכולים אף לשנות
את הצורה שבה אנחנו מבצעים ניסויים קליניים בעתיד.
כרגע, המשתתף הממוצע
בניסוי קליני הוא בדיוק זה: ממוצע.
נוטה להיות בגיל הביניים, נוטה להיות אישה.
לא תמצאו ניסויים קליניים רבים
שבהם מעורבים ילדים,
ועם זאת, בכל יום אנחנו מספקים תרופות לילדים,
והמידע היחיד שיש לנו על בטיחות התרופה הזו
הוא המידע שאספנו ממבוגרים.
ילדים אינם מבוגרים.
הם עשויים להגיב בצורה אחרת מאשר מבוגרים.
יש גורמים אחרים כגון שונות גנטית
באוכלוסיות
שעשויה לגרום לקיומן של אוכלוסיות סיכון
להתפתחות של תגובת נגד לתרופה.
עכשיו תדמיינו אם היינו יכולים לקחת תאים מכל אותן אוכלוסיות שונות,
להניח אותם על שבבים,
וליצור אוכלוסיות על שבב.
זה יכול ממש לשנות את הצורה
שבה עורכים ניסויים קליניים.
וזוהי הקבוצה ואלו האנשים שעושים את זה.
יש לנו מהנדסים, יש לנו ביולוגים של התא,
יש לנו אנשי רפואה, כולם עובדים יחד.
אנחנו רואים משהו באמת מדהים
במכון ViS.
זהו מקום מפגש של דיסציפלינות,
איפה שביולוגיה משפיעה על הצורה שאנו מעצבים,
הצורה שאנו מתכננים, הצורה שאנו בונים.
זה די מרגש.
אנחנו יוצרים שיתופי פעולה חשובים בין תעשיות
כמו זה שיש לנו עם חברה
שיש לה מומחיות בייצור דיגיטלי המוני.
הם הולכים לעזור לנו ליצור,
במקום אחד מאלה,
מיליוני שבבים כאלה,
ככה שאנחנו יכולים למסור אותם לידיהם
של כמה שיותר חוקרים.
וזה מפתח לפוטנציאל של הטכנולוגיה הזו.
עכשיו תנו לי להראות לכם את הכלי שלנו.
זהו כלי שהמהנדסים שלנו
בעצם הופכים לאבטיפוס במעבדה ממש עכשיו,
והכלי הזה הולך לספק לנו
את השליטה ההנדסית שתידרש לנו
כדי לחבר 10 או יותר שבבי איבר.
הוא עושה עוד משהו חשוב מאד.
הוא יוצר ממשק משתמש נוח.
ככה שביולוגית-תא כמוני יכולה לבוא,
לקחת שבב, לשים אותו בתוך מחסנית
כמו האבטיפוס שאתם רואים פה,
לשים את המחסנית בתוך המכונה,
כמו שהייתם עושים עם CD,
ויצאנו לדרך.
חבר והפעל. קלי קלות.
עכשיו, בואו נדמיין קצת
איך העתיד יכול להיראות
אם יכולתי לקחת את תאי הגזע שלך
לשים אותם על שבב,
או את תאי הגזע שלך ולשים אותם על שבב.
זה היה שבב שעשוי לפי מידותייך בדיוק.
כולנו פה אינדיבידואלים,
וההבדלים האינדיבידואליים האלו אומרים
שכל אחד מאיתנו יכול להגיב בצורה שונה מאוד
ולפעמים באופן בלתי צפוי לתרופות.
לי בעצמי היה, לפני כמה שנים, כאב ראש ממש חמור,
הוא פשוט לא עבר, אז חשבתי לעצמי, "טוב, אני אנסה משהו אחר."
לקחתי אדוויל. חמש עשרה דקות אחר כך,
הייתי בדרך לחדר המיון
עם התקף אסטמה חמור ביותר.
טוב, כמובן שהוא לא היה קטלני,
אבל למרבה הצער, חלק מהמקרים
של תופעות לוואי לתרופות יכולים להיות קטלניים.
איך איך אנחנו מונעים אותם?
ובכן, אנחנו יכולים לדמיין שיום אחד
תהיה לנו ג'רלדין על שבב,
שתהיה לנו דניאל על שבב,
שיהיה לנו אותך על שבב.
רפואה מותאמת אישית. תודה לכם.
(מחיאות כפיים)