מחקר עם לב

לא רק רופאים – גם מהנדסים יכולים להציל חיים. הטכנולוגיה שפיתח ד"ר עמוס דניאלי, חישה ביולוגית באמצעות מודולציה מגנטית (Magnetic Modulation Biosensing או MMB), יכולה לזהות בקלות ובמהירות חלבונים או רצפי DNA  המהווים סמנים ראשונים למחלה, לסייע לרופאים להתמקד במקרים הקשים ולטפל בהם במהירות - וכך להציל חיי אדם. "מדובר במכשיר בגודל של קופסה לא גדולה, שיכול לשמש לא רק בבתי חולים אלא גם במרפאות קטנות וביחידות שדה, והוא מסוגל לאתר, בלי בדיקות מעבדה מסובכות שלוקחות זמן רב, חלבונים שונים ואפילו חיידקים או וירוסים שעשויים לגרום לזיהום או מחלה כלשהי, משפעת ועד שחפת," אומר ד"ר דניאלי. "באבחון מהיר של התקפי לב, למשל, מדובר בטכנולוגיה קריטית. היום, כאשר חולים מגיעים עם כאב חזה לבתי החולים, שזו התלונה השנייה בנפיצותה בחדרי מיון, רק כ-8% מתוכם עברו התקף לב. אבחון מהיר יכול לסייע לשחרר במהירות את הלמעלה מ-90% שלא סובלים מהבעיה, להוריד את העומס מחדרי המיון ולאפשר לרופאים להתמקד בטיפול במי שאכן עבר התקף לב".

ד"ר דניאלי, בן 46, נשוי ואב לשלושה ילדים, מתמחה באלקטרו-אופטיקה וביו-פוטוניקה. לאחר התואר הראשון והשני שלו, בתחום התקשורת האופטית, פנה לתעשייה ועבד שם כ-8 שנים. בין היתר הצטרף לחברת סטרט-אפ שהקים המנחה שלו באוניברסיטת תל אביב, פרופסור עדי אריה. כשהחברה סיימה את דרכה, נענה להצעתו של פרופסור אריה וחזר לדוקטורט באוניברסיטת תל אביב. מספר שבועות לאחר שהתחיל את הדוקטורט, פגש במסדרונות האוניברסיטה קרובת משפחה שלו, גנטיקאית במקצועה. "היא ניסתה לזהות את מין האפרוח בעודו בביצה. היא אמרה לי שהיא יודעת לסמן DNA בעזרת מולקולה פלורסנטית, ושאלה אם אני יכול לזהות ריכוזים קטנים של מולקולות פלורסנטיות בתמיסה. מכאן צמח הדוקטורט שלי," הוא מספר.

בפשטות, הטכנולוגיה של ד"ר דניאלי משתמשת בחלקיקים מגנטים זעירים כדי לרכז את המולקולות המבוקשות מתחת לקרן אור. "היום ביולוגים יודעים לסמן חלבונים בעזרת מולקולות פלורוסנטיות – מולקולות שפולטות אור כשמאירים עליהן. ביולוגים פיתחו נוגדנים שהם מאוד ספציפיים לחלבונים מסוימים, לנוגדנים הללו מצמידים מולקולה פלורוסנטית, הנוגדן והמולקולה נצמדים לחלבוני המטרה, וכל מה שצריך לעשות כדי לראות אותם זה להאיר עם קרן לייזר על התמיסה. הבעיה שבריכוזים נמוכים יש מולקולות פלורוסנטיות בודדות בתוך קרן הלייזר. ניתן לדמות זאת לחדר שבאוויר שלו מרחפים חלקיקים. קרן אור תאיר את מה שנלכד בה – אבל לא את כל החלקיקים בחדר. הפטנט שלנו פותר את הבעיה הזו באמצעות של חיבור של נוגדן אחר עם חלקיק מגנטי לחלבון המטרה, בנוסף למולקולה הפלורסנטית. בשלב הבא אנחנו משתמשים באלקטרו-מגנטים חיצוניים כדי לרכז את כל החלקיקים המגנטיים עם המולקולות הפלורסנטיות וחלבון המטרה אל תוך קרן הלייזר. כעת, יש לנו אלפי מולקולות בתוך קרן הלייזר (במקום מולקולות בודדות) והסיגנל גדל בסדרי גודל. בנוסף, כדי להפריד את האור מרעש רקע שנובע למשל ממולקולות אחרות, אנחנו מניעים בעזרת האלקטרו-מגנטים את החלקיקים מצד לצד, כך שהם נכנסים ויוצאים מקרן הלייזר, ונוצר סיגנל מהבהב ששונה בצורה מובהקת מרעש הרקע הקבוע של שאר המולקולות. ככל שההבהוב חזק יותר, כך יש יותר חלבון מטרה."

ואיך כל זה קשור להתקפי לב? "התקף לב זו סתימה של עורקיק קטן, שמוביל דם לשריר הלב. הסתימה מונעת מתאי דם, המכילים חמצן, להגיע לשריר הלב, ואז נוצר נמק, תאי שריר הלב מתחילים למות ובתהליך הזה הם מפרישים לדם חלבון שנקרא טרופונין. ככל שנטפל בסתימה מהר יותר – ע"י מתן מדללי דם או הכנסת צנתר כדי לפתוח את הסתימה – יפחת הנזק והסיכוי של החולה לשרוד ולהשתקם יעלה." מסביר ד"ר דניאלי. "מלבד שימוש באק"ג, אשר לא מזהה את רובם המוחלט של החולים שעברו התקפי לב, אחד הפרמטרים החשובים היום לאבחון התקפי לב הוא זיהוי עלייה ברמת הטרופונין בדם לאורך זמן. לחילופין, שלילת התקף לב היא רמות נמוכות של טרופונין בדם, ללא עלייה. מכשירי הדיאגנוסטיקה הקיימים היום בשוק לא רגישים מספיק כדי לזהות את הטרופונין מוקדם, כשהוא עוד ברמות נמוכות, ולכן כדי לשלול התקף לב נדרשות לרוב בין שש לתשע שעות. הטכנולוגיה שלנו מסוגלת לזהות ריכוזים קטנים מאוד של חלבונים, בכלל זה טרופונין, ולכן לשלול או לאשר קיומו של התקף לב הרבה יותר מוקדם, ובמידת הצורך - להתחיל את הטיפול מהר יותר".

את הטכנולוגיה הזו, שהחל לפתח בדוקטורט, המשיך ד"ר דניאלי לפתח גם במהלך הפוסט דוקטורט שלו, באוניברסיטת וושינגטון בסיינט לואיס. במהלך השהות שלו בארה"ב, הוא הקים חברה שממסחרת את הטכנולוגיה הזאת, ויצר קשרים עם אנשי מפתח בתחום הדיאגנוסטיקה והרפואה המעבדתית, ובמיוחד בקרב מומחי טרופונין ומאבחני התקפי לב. החברה (MagBiosense, Inc.) זכתה לפרסים רבים בתחרויות בינלאומיות ולאחרונה אף קיבלה מימון נדיב מקרן בירד (BIRD Foundation) לפתח יחד עם חברה ישראלית את המוצר הסופי. ההצעה מהפקולטה להנדסה באוניברסיטת בר אילן החזירה אותו ואת משפחתו לארץ. "אני מאוד מרוצה בפקולטה," הוא מספר. "האווירה פה מפרה ופרודוקטיבית, סביבת העבודה צעירה ותוססת, והאנשים שאיתי בפקולטה להנדסה זה אנשים שכיף לי לעבוד איתם ושכיף לי לקרוא להם חברים."