כשחיידקים מהונדסים וננו-טכנולוגיה נפגשים

במהלך חודש נובמבר קיבלו ד"ר יוסי בן דוד וד"ר שיר הוכולד-ליבר בשורה משמחת: המיזם המשותף שלהם, סיגינט.ביו, זכה במלגה יוקרתית לפוסט דוקטורט יזמי של משרד המדע. במסגרת המיזם, המתבצע במעבדתה של פרופ' רחלה פופובצר בפקולטה להנדסה בשיתוף עם מעבדתו של פרופ' אהוד בנין מהפקולטה למדעי החיים, מפתחים השניים מכשיר רפואי בעל שבב ביולוגי לניטור מיקרוביומי של מחלות מעי דלקתיות, באופן מהיר ויעיל וללא הליך פולשני.

ד"ר שיר הוכולד-ליבר (בת 33, נשואה ואם לארבעה) הצטרפה למעבדה של פרופ' פופובצר לפני כשלוש שנים. הוכולד-ליבר, ד"ר לפיסיקה, למדה את שלושת תאריה במחלקה לפיסיקה בפקולטה למדעים מדויקים של בר-אילן. "לקראת סיום הדוקטורט שקלתי את המשך דרכי המקצועית. רציתי לנסוע לפוסט בחו"ל אבל אז פרצה מגיפת הקורונה, והחלטתי להישאר בארץ", היא מספרת. "תמיד עניין אותי הצד האפליקטיבי של הדברים, איך מוציאים את המדע מהאקדמיה כך שיועיל גם בתחומים יישומיים, כמו רפואה למשל. וכך הגעתי לרחלה, שחיפשה סטודנטים, והתחלנו לחשוב ביחד על פרויקט מתאים, שבו אוכל להשתמש ביכולות שלי כדוקטור לפיסיקה כדי להשתלב בעולמות הביו-הנדסה".

ד"ר הוכולד-ליבר ופרופ' פופובצר החליטו לעבוד על פרויקט המתבסס על תקשורת של חיידקים, ופיתחו רעיון המתבסס על טכנולוגיה הנדסית אלקטרונית מתקדמת, המאפשרת לזהות ביו-מרקרים, סמנים ביולוגיים שקשורים למחלות שונות, ולקבל אינדיקציה לנוכחותם באמצעות סיגנלים חשמליים. "כדי לפתח את הטכנולוגיה הזו, היינו זקוקות לחוקרים המתמחים במיקרו-ביולוגיה שידעו להנדס חיידקים לצרכי הטכנולוגיה שלנו", אומרת ד"ר הוכולד-ליבר. "לפני כשנה וחצי יצרנו קשר עם פרופ' אהוד בנין מהמחלקה לביו-טכנולוגיה בפקולטה למדעי החיים, במטרה לשלב את היכולות שלהם במיקרו-ביולוגיה ובביולוגיה סינתטית עם היכולות שלנו במערכות אלקטרוניות מתקדמות. כך הגענו לד"ר יוסי בן-דוד."

ד"ר יוסי בן דוד (בן 36, נשוי ואב לבן ובת) הוא מיקרו-ביולוג וביו-טכנולוג בהכשרתו. את כל תאריו עשה בפקולטה למדעי החיים, והחל מהתואר השני שלו עבד עם פרופ' בנין, שהמעבדה שלו מתמחה בין היתר בחקר ביו-פילם, צורת גידול של חיידקים עמידים. "במהלך הדוקטורט חקרתי חיידק ספציפי, ורסטילי מאוד, בשם Pseudomonas aeruginosa, בו אנו משתמשים לבניית הביוסנסורים שלנו. חיידק זה בעל גנום מאוד גדול היודע להגיב להמון סוגים של מולקולות," הוא מספר.

ד"ר בן-דוד הצטרף למיזם, שזכה לשם סיגינט.ביו והמחקר הראשון שלו התמקד במחלות מעיים. הוא הביא איתו חיידקים מהונדסים, ביו-מרקרים שיודעים לזהות מולקולות תקשורת חיידקיות בשם quorum sensing, שבאמצעותן מתקשרים החיידקים ביניהם. "כל אחד מהחיידקים שאני בונה יודע לזהות מולקולה ספציפית, ולתת סיגנל חשמלי בתגובה," מסביר ד"ר בן-דוד. "אנחנו מחפשים את המולקולות האלה בדגימות צואה של אנשים בריאים ושל אנשים החולים בקרוהן וקוליטיס, מתוך נקודת הנחה שבחולי קרוהן וקוליטיס יש שינויים באוכלוסיה החיידקית במעי, ולכן נראה גם שינויים בשפה של החיידקים במעי".

המולקולות המהונדסות, מסבירה ד"ר הוכולד-ליבר, פולטות סיגנל חשמלי אם הן מזהות את המולקולות המבוקשות בדגימות. "המערכת האלקטרונית שנבנתה במסגרת המיזם יודעת לתרגם את המידע הביולוגי-כימי הזה לסיגנל חשמלי שאנחנו יכולים למדוד במערכת," היא מסבירה. "במילים אחרות, אנחנו יכולים ממש לקבל טביעת אצבע חשמלית על מצבים רפואים מסוימים, להשוות לדגימות של אנשים בריאים ולמצוא דפוסים של המחלה, דפוסים המעידים על התפרצות או נסיגה או איך היא מגיבה לטיפול. הטכנולוגיה הזו טובה לזיהוי וניטור מחלות באופן מהיר, יעיל ולא פולשני, המקדמת את הטכנולוגיות שקיימות כיום בשוק".

מיזם סיגינט.ביו עובד בצמוד עם מרכז אנבוקס ליזמות ממחקר של אוניברסיטת בר אילן, וזוכים לליווי עסקי בכל הדרוש כדי להפוך אותו לחברה מסחרית: מגיוס מנכ"ל, דרך תיקוף לקוחות ועד גיוס הון. המלגה בה זכו היא מלגה לשנה, והם מקווים להקים את החברה עד לסוף שנת 2023. "היתרון הגדול של הטכנולוגיה הזו הוא שהיא גנרית, ויכולה להתאים למגוון של שימושים, בתחום חקר המחלות – אבל לא רק", מבהירה ד"ר הוכולד-ליבר. "היום אנחנו משתפים פעולה גם עם גורמים נוספים ומפתחים את הטכנולוגיה ליישומים נוספים, למשל זיהוי איומים ביולוגיים וכימיים, או יישומים בתחום החקלאות ובתעשיית המזון".