סינרגיה בין היכולות

מה לפיזיקאי חישובי, בפקולטה להנדסה, במעבדה שעוסקת בכלל בביולוגיה ניסויית? ד"ר תומר קליסקי מיישם טכניקות לאיסוף וניתוח ביג דאטה בתחום חקר הסרטן

עבור ד"ר תומר קליסקי, אוניברסיטת בר אילן היא מקום משפחתי כמעט. "זו סביבה מפרגנת ותומכת, שכיף לצמוח בה, וגם היחסים בין אנשים – בין המרצים לסטודנטים ובין המרצים לבין עצמם – טובים מאוד, חבריים ממש", הוא מספר. לא מפתיע, אם כן, שקליסקי – במקור בכלל פיזיקאי חישובי - מצא בבר אילן גם אם משפחתו האמיתית: את אשתו, ד"ר בינה קליסקי, הכיר במהלך לימודי התואר השלישי, וכיום כל אחד מהם מנהל מעבדה בבר אילן: היא במחלקה לפיזיקה, והוא בפקולטה להנדסה. לבני הזוג שלושה ילדים. גם הוריו של תומר מדענים בהכשרתם – אביו, ד"ר יהושע קליסקי, הנו כימאי בגמלאות ממשרד הביטחון, ואמו, ד"ר עפרה קליסקי ז"ל, הייתה גם היא כימאית ומנהלת בתעשייה.

מה לפיזיקאי חישובי, בפקולטה להנדסה, במעבדה שעוסקת בכלל בביולוגיה ניסויית? "אחד הדברים שתמיד עניינו אותי בפיזיקה זה, מצד אחד, המעבר מהמיקרו למקרו - איך מערכת המורכבת מהמון חלקיקים קטנים מקבלת תכונות אחרות לגמרי, מורכבות, קולקטיביות – ומצד שני האפשרות לקחת המון מידע, ממערכת מורכבת, ולמצוא בתוכה את החוקיות," הוא מספר. "אחרי שסיימתי את הדוקטורט רציתי ליישם את הידע והיכולות החישוביות שקיבלתי לתחום הביולוגיה. נראה היה לי שזה מדע שמאוד צריך את זה, כי טכנולוגיות איסוף הנתונים מאוד התקדמו, אבל היכולת להסתכל עליהם בצורה כמותית ומתמטית הייתה חסרה. אז עשיתי מעבר חד מאוד מפיזיקה חישובית לביולוגיה נסיונית. עשיתי פוסט דוקטורט אצל פרופ' אורי אלון במכון ויצמן, ואחר כך טסתי לסטנפורד, למעבדה של פרופ' סטיב קווייק, ובמשך חמש שנים למדתי איך לעשות ניסויים בביולוגיה."

המעבדה של ד"ר קליסקי מתרכזת בגנומיקה של תאים בודדים, כשהמטרה היא לאתר ולאפיין תאי גזע סרטניים. "בכל הנוגע לאיתור וריפוי סרטן, אנחנו בעצם מחפשים מחט בערימה של שחת. רוב התאים בגידול סרטני לא מסוכנים. תאי הגזע הסרטניים - התאים המסוכנים, האלימים - הם מיעוט קטן, שאותו, ורק אותו, אנחנו רוצים לאתר ולהשמיד," מסביר ד"ר קליסקי. "תאי גזע, בהגדרה, הם תאים בעלי יכולת התחדשות עצמית, ולכן זו מחלה כל כך מסובכת – רופא יכול להוציא את הגידול אבל להשאיר, בלי לשים לב, תאים מיקרוסקופייים - ואחרי כמה זמן הגידול חוזר.  לכן צריך גם טיפול מולקולרי: חומר שנודד בגוף, מחפש את כל תאי הגזע ומשמיד אותם. הבעיה כיום היא שברוב המקרים, הטיפול המקובל (כימותרפיה או הקרנות) אינו טיפול ממוקד בתאי הגזע, אלא טיפול שהורג את כל התאים המתחלקים בגוף – למשל תאי השיער, הדם, מערכת החיסון, המעיים, העור - וזו הסיבה לתופעות הלוואי מהם סובלים חולי סרטן במהלכו."

"מה שאנחנו מנסים לעשות במעבדה שלנו זה לאתר ולמצוא סמנים לתאי הגזע הסרטניים. אנחנו לוקחים את הגידול, מפרקים אותו לאלפי התאים המרכיבים אותו ומפיקים מכל אחד מהתאים הללו את החומר הגנטי. מהתהליך הזה מתקבל מאגר מידע עצום – 25 אלף גנים לכל תא, כפול כמה אלפי תאים – ועל מאגר זה אנחנו מפעילים שיטות של למידת מכונה, על מנת למצוא את התאים שיש להם תכונות של תאי גזע, כלומר תאים שמפעילים גנים שקשורים להתחדשות עצמית. העובדה שאנחנו נמצאים בפקולטה להנדסה מאפשרת לנו מצד אחד לפתח את הטכנולוגיות האלה, טכנולוגיות של איסוף אלפי תאים בודדים, ומצד שני לפתח אלגוריתמים חישוביים לטפל בכמויות עצומות של מידע – ביג דאטה."

המעבדה של ד"ר קליסקי עובדת בשיתוף פעולה הדוק עם פרופסור בני דקל, ראש המכון לחקר תאי אב בילדים בבית החולים שיבא-תל השומר, ועם ד"ר אחיה אורבך מהפקולטה למדעי החיים, איתם נחקרת בצוותא התפתחות של כליה עוברית, בניסיון להבין איך השיבוש בהתפתחות העוברית מוביל לגידולים שמופיעים בילדים. "ממש לאחרונה הצלחנו, תוך שימוש בטכנולוגיה חדשה שנקראת Single Cell RNA Sequencing , לעשות ריצוף גנטי מלא לכלל מולקולות הרנ"א של כחמש מאות תאים בודדים מכליה עוברית של עכבר. זה היה אתגר טכנולוגי שלקח זמן רב, ופריצת הדרך הזו יכולה לספק לנו תמונת מצב של הכליה המתפתחת ברזולוציה הרבה יותר גבוהה ממה שהיה אפשר עד עכשיו." שיתוף הפעולה המשולש הוליד מספר מאמרים אקדמיים, שנמצאים כרגע בשלבי פרסום שונים. הסנונית הראשונה פורסמה בשנה החולפת במגזין הנחשב Scientific Reports, ומאמר נוסף התקבל לאחרונה לפרסום במגזין Stem Cell Reports. במעבדה שלו חונך ד"ר קליסקי סטודנטים מתחומים שונים – פיזיקה, מתמטיקה, הנדסה, ביולוגיה – "בקבוצה אני תמיד מנסה לערבב בין התחומים, כדי שכל אחד ילמד מהשני תוך כדי כך שהוא מביא לידי ביטוי את יתרונו היחסי, וככה אנחנו מקבלים סינרגיה בין היכולות."

ד"ר תומר קליסקי,