מדעני הנאנו טכנולוגיה נמצאים במרוץ עם הזמן * ככל שמתארכת תוחלת החיים קיימת הסתברות שכל אחד עלול לחלות * איך בונים רובוט שהגודל שלו קטן באלפיים מעובי שערה * מה לומדים המדענים מן הנמלים והזרזירים * איך תחביב האורגמי והטכנולוגיה של הסרט "שרק" הפכו לתכנית בניה * הצצה אל הנעשה במעבדות שבהן רואים את האור בקצה המנהרה

"אתה קם בבוקר מצחצח את שיניך ומפעיל את מד הסרטן המונח ליד משחת השיניים. המכשיר מגלה לך שבגופך מתחולל תהליך סרטני כלשהו. אינך צריך ללכת לרופא. תיגש לסופר הקרוב ושם יתנו לך את התרופה. התרופה היא טיל מונחה בגודל נאנו מטרי. הטיל הזה משוטט בגופך מחפש את התאים הסרטניים ויורה אליהם חיצים המכילים תרופות המשמידות את הסרטן".
משפט זה איננו קטע מספר מדע בדיוני. שמעתי אותו בראיון שקיימתי לפני כשמונה שנים עם פרופסור יוסי שחם מאוניברסיטת תל אביב. פרופסור שחם, ממניחי היסוד של המדע הנאנו מטרי בארץ, אמר לי את המשפט הזה כבדרך אגב. כי הראיון היה בנושא אחר [פיתוח מכשיר נאנומטרי המסוגל לזהות רעלים מסוכנים במי השתיה]. הדברים נשמעו כל כך דמיוניים [או ליתר דיוק עתידניים] שלא נכללו במאמר שפרסמתי אז ב"מקור ראשון".

כולנו עלולים לחלות

פרופסור שחם הסביר אז כך את חשיבות הנושא:
"בכל אחד מאתנו יש כל יום כמה אירועים סרטניים. אירוע סרטני הוא תא היוצא מכלל שליטה. אירועים כאלה קורים כל הזמן. כי בגוף שלנו יש מיליונים מיליונים של תאים, המתחלקים באורח נורמלי. מדי פעם יש כמה התחלקויות היוצאות מכלל שליטה ואז נוצר גידול שאנו קוראים לו סרטני. לגוף שלנו יש מכניזמים מאד מתוחכמים לטפל באותם תאים. המדע מאריך את חיינו וככל שהחיים מתארכים גדלה ההסתברות שהמחלה תפגע בנו. מישהו אמר פעם כי אם נאריך את החיים עד אינסוף אז כולם יהיו חולי סרטן. אם תהליך קורה כל הזמן ואם יש הסתברות מסוימת שאירוע מסוים יקרה אז הוא יקרה. כי הגוף הוא לא מאה אחוז הצלחה ואם תאריך את החיים זה יקרה".
פרופסור שחם סיפר לי אז על כמה מעמיתיו למקצוע המפתחים את הרובוטים העתידניים שיתקפו את הסרטן. והוסיף: "כבר רואים את האור בקצה המנהרה. אמרתי להם, בגילי אני מעוניין בזה אישית. תמהרו".
עד כאן דבריו של פרופסור שחם.

האור שבקצה המנהרה

בימים אלה למדתי לדעת – בהרצאה ששמעתי במרכז הרפואי שערי צדק בירושלים – כי התקרבנו מאד לאור שבקצה המנהרה.
המרצה הוא ד"ר עידו בצלת מאוניברסיטת בר אילן, שדיווח על התפתחות המחקר והפיתוחים שבוצעו באוניברסיטה. צוות החוקרים הוא רב תחומי – ביולוגיה, כימיה, פיסיקה, מדעי המחשב, ארכיטקטורה, הנדסה ועיצוב.
מה פרוש לבנות רובוט בגודל ננו מטרי?
כשאנחנו מדברים על רובוט, רוב האנשים מדמיינים משהו כמו התמונה הזו:

אבל ננו זה אלפית המיליונית של המטר או 10 בחזקת מינוס 9
הרובוטים הרפואיים שעתידים לתקוף את מחלת הסרטן, אם חלילה נלקה בה, ייראו בערך כמו התמונה הבאה. הרובוטים הם הכדורים הלבנים עם הזנבונים המפנים את חיצי הריפוי שלהם לעבר וירוס מסוכן [או תא סרטני] הנמצא בגופנו.

איך בונים רובוט ננו מטרי
הרובוטים הרגילים שאנו מסוגלים לראות בעין הבלתי מזוינת עשויים מתכות, חוטים, טרנזיסטורים ורכיבים אחרים, כמו המחשב בו נכתב מאמר זה.
הרובוטים הרפואיים [כך נקרא להם כאן] הם בגודל חמישים ננו מטר, אומר ד"ר בצלת. זהו גודל הקטן פי אלפיים משערה שבראשם של אלה מאתנו שאינם קרחים.
חומר הגלם לבניית הרובוט הרפואי הוא מולקולה "הכי יפה והכי מדהימה שיש בטבע" – מולקולת DNA.
זוהי מולקולה ענקית, המכילה את כל המידע הגנטי לבניית כל החלבונים בתא של כל האורגניזמים – מחיידקים ועד בני אדם. כבר לפני כשלושים שנה גילו כי המולקולה הזו יכולה לשמש אבן בנין למערכת שניתן לתכנת אותה.
במילים אחרות: ניתן להפוך כל מולקולה לאיזה מחשב זעיר שימלא את הפונקציות של המחשב כפי שאנו מכירים אותו בחיי היומיום.
טכניקת DNA אוריגמי
ד"ר בצלת: אני יכול לייצר רצף של DNA ולתכנת אותו כך שיידבק לרצף אחר, והוא יתקפל על עצמו למבנה שאנו מבקשים לעצב. השיטה הזו, שבמשך 20 שנה שיחקו אתה, הביאה לפני שש או שבע שנים בערך לטכנולוגיה הנקראת DNA אוריגמי. היא פועלת כמו באוריגמי של נייר שבמשחקי ילדים.

[אוריגמי היא אמנות קיפולי נייר שמקורה בתרבות היפנית שם שימשה בטקסים בדת השינטו. עם חדירתו של האוריגמי למערב השתכללו והתפתחו שיטות הקיפול וזו הפכה כלי עזר להוראה ולריפוי בעיסוק.
בסוף המאה ה-20 התעורר גם העניין המתמטי, המדעי והטכנולוגי באוריגמי. המחקר בנושא חשף את המורכבות הרבה של האפשרית בקיפולי נייר, ויצר פתח לניצול מורכבות זו בחידושים טכנולוגיים ובננו טכנולוגיה -ויקיפדיה.]

ניתן לבנות מ-DNA אוריגמי, אומר ד"ר בצלת, כל צורה גאומטרית שרוצים בעזרת תוכנת אנימציה, שבאמצעותה ייצרו למשל סרטים כמו "שרק".
מתכננים צורה, והמחשב מבצע את החישוב הדרוש כדי להפוך את הצורה למולקולות ד.נ.א. הוא פולט דף אקסל שיש בו כמו 200 חתיכות קטנות של ד.נ.א. יש היום שני תריסרי חברות המייצרות חתיכות ד.נ.א. בהזמנה וזה מאד מאד זול. כמה סנטים. אתם שולחים הזמנה ומקבלים בדואר מעטפה עם 200 מבחנות קטנות בכל מבחנה יש מיליוני עותקים של אחת מאבני הבנין שהזמנתם.
כך פועל הרובוט
המוצר שנבנה מאבני הבנין הללו הוא הרובוט. יש לו צורת קונכיה שיוצאות ממנה זרועות ובתוכו יש "נוגדן" שהיא התרופה המסוגלת לפגוע בתא המטרה. לרובוט הזה יש אפשרות לזהות את תאי המטרה [במקרה שלנו תא סרטני] להחדיר לתוך התא את התרופה ההורסת אותו. לאחר שהרובוט חיסל תא אחד הוא נסגר ומחפש תאים סרטניים אחרים בלי לפגוע בתאים הבריאים.
אפשר להכניס קומבינציה של עשר תרופות ברובוט אחד ואז ניתן לשלוח בערך אלף מיליארד כאלה. אפשר גם להטמין תרופות מסוגים שונים ברובוטים שונים לתכנת תקשורת ביניהם כך שכאשר רובוט אחד מסיים את תפקידו ולא הצליח להשיג את המטרה במלואה יבוא רובוט אחר וישלים את העבודה וכך הלאה.

הרובוטים האלה מאד זולים. הם שורדים כ-20 דקות אך אפשר לתכנן אותם שישרדו גם עד 24 שעות.
לומדים מן הנמלים והזרזירים
ד"ר בצלת מדגיש כי בטבע יש דברים הרבה יותר מתוחכמים מן הרובוטים יצירי המדע. להקה של נמלים מסוגלת לפתור בעיות חישוביות מאד מורכבות ולהעביר מסרים ביניהם. אם אנחנו מבקשים להתמודד עם בעיות כאלה נצטרך להשקיע הון עתק כדי לכתוב תוכנה מתאימה. הוא הדין בוירוסים, בלהקות טרמיטים, להקות זרזירים ועוד.
בכל מעבד של מחשב יש מיליוני טרנזיסטורים, הקשורים אחד לשני וזה אנלוגי ללהקה של טרמיטים וגם להתנהגות הצפויה של מיליוני הרובוטים שמזריקים לגוף חי.
תהינו, אומר ד"ר בצלת, האם אפשר להשיג משהו שמקביל לחישוב דיגיטאלי אמיתי. אם נוכל ללמד את הרובוטים לדבר אחד עם השני כמו שטרנזיסטורים מדברים ביניהם בתוך מחשב. ההבדל הוא שבתוך מחשב יש סדר גודל של מיליארד טרנזיסטורים. בריאקציה פשוטה של סינתזה של רובוטים אנחנו מייצרים בערך פי מיליון רובוטים, החיים בתוך טיפת מים קטנה והם פועלים בתוך גוף חי.
הרובוטים "מדברים" זה עם זה
בנינו רובוטים שמסוגלים לדבר אחד עם השני כמו שטרנזיסטורים מדברים אחד עם השני במעבד של מחשב. הם מסוגלים להפיק התנהגויות שמקבילות למרכיבים של המחשבים הבסיסיים אצלכם בבית – פונקציות לוגיות בסיסיות.
יש כל מיני סמנים בדם וצרופים שונים של הסמנים אומרים שיש סרטן מסוג כזה או כזה. ברגע שיש צרוף מסוים של סמנים בדם אזי שיכבה של רובוטים שקולטת את הסמנים האלה מעבירה את המידע כקלט לשיכבה שניה של רובוטים שלוקחת אותה ואז השיכבה השניה מעבירה אותה לשיכבה שלישית וכן הלאה ואחרי שכל המסלול הזה נגמר ניתנות התרופות בהתאם.
צריך 16 רובוטים מסוגים שונים כדי לעשות את המעגל הזה ובסופו של דבר, על סמך הסמנים האלה, הם מייצרים בדיוק את הקומבינציה הנכונה של תרופות.

האם הרובוטים יכולים "להחליט"
כשלוקחים מיליארד או אלף מיליארד רובוטים ונותנים להם להשתולל בתוך גוף, אלוהים יודע מה הם יכולים לעשות שם –אומר ד"ר בצלת.
הסופר הנודע איזאק אסימוב, שהטביע חותמו על דור שלם בסיפוריו על הרובוטים, קבע את שלושת חוקי הרובוטיקה :
* רובוט לא יפגע בבן אדם,
* רובוט ימלא כל הוראה בתנאי שאינה סותרת את החוק הראשון.
* רובוט יגן על עצמו בתנאי שהדבר לא סותר את שני החוקים הקודמים.
בפועל, החוקים האלה עובדים בספרות ולא במציאות. אונקולוג לומד 15 שנים ומסוגל להחליט איזה קוקטייל של תרופות להפעיל לגבי כל סוג של גידול.
השאלה אם אפשר לקחת קבוצה של רובוטים ללמד אותם לעשות את זה ולתת להם להחליט איזה קומבינציה להפעיל. כמו שרופא עושה.
לא ברור לאף אחד בתחום הרובוטיקה איך אפשר בכלל ללמד רובוט מה זה "לא להזיק לבן אדם".

נכון להיום – אין רובוט שיודע לעשות את זה. וההנחה היא שגם לא יהיה כזה.
במקום לסמוך על "שיקול הדעת" של הרובוטים חייבים לקבוע כללי בטיחות ולהשאיר בידינו שליטה על הרובוטים. איננו רוצים לשלוח אותם ושהם יחליטו לבד .
יש לנו דרך מאד פשוטה להפסיק את הפעילות שלהם מיד. מזריקים אנזים שלא קיים בגוף שיודע לפרק אותם והם מתפרקים תוך כמה דקות
השמים הם הגבול
לפי תאוריו של ד"ר בצלת השמיים הם הגבול לפיתוחים אפשריים של השימוש ברובוטים רפואיים:
* שיקום חוט שדרה שנפגע. סיבי העצב שנחתכו אינם יודעים להתחבר זה עם זה כי יש מיליוני סיבים שכל אחד צריך למצוא את הקצה של הסיב שהוא ניתק ממנו. כבר יש היום רובוטים במבחנה שיכולים למצוא את קצות העצבים שנחתכו לזהות שני תאי עצב מאותו סוג ליצור ביניהם גשר פיזי ולעודד צמיחה של תא עצב.
* חולה הסוכרת לא יצטרך למדוד בקביעות את רמות הסוכר בדמו ולהזריק לעצמו אינסולין. הרובוטים יעשו זאת במקומו.
* רופא הנמצא בכנס בלוס אנג'לס יוכל לתת הוראות לרובוטים שבגוף הפציינטים שלו בישראל דרך האינטרנט.
* הצליחו כבר להרכיב אנטנות מזהב שמאפשרות להפעיל רובוטים עם ג'וי סטיק.
* אפשר להכניס לרובוטים אנזימים שחותכים ריקמה ואנזימים שתופרים ריקמה, מרפאים דלקת ומשככים כאבים.

• באמצעות הרובוטים יוכלו לעשות מיפוי של המוח. אולי לטפל באפילפסיה.
• אחד הסטודנטים במעבדה של ד"ר בצלת טייס בחיל האווירו עושה דוקטוראט שנועד לאפשר לטייס לאתר בזמן אם הוא בסטרס או בבלקאאוט.
ד"ר בצלת מדגיש שכל התיאורים הללו של רובוטים רפואיים הם כבר מציאות קיימת כחול לבן. אבל אין לו כמובן תשובה לשאלה מתי נוכל לקנות רובוטים כאלה בסופר. בינתיים זה עובד בתוך מבחנות בעכברים ובג'וקים. מתקרבים כבר לאפשרות של אולי ניסויים בבני אדם.
הכנסים במרכז הרפואי שערי צדק
הרצאתו של ד"ר בצלת נעשתה ביום העיון השנתי שעורך המרכז הרפואי שערי צדק זו השנה ה-22. ימי העיון נערכים לזיכרה של פרופסור נעמי אמיר ז"ל. נושא הכינוס השנה היה "מציאות ועתידנות בנוירולוגיה של הילד".
פרופסור רות שלו הרצתה על דיסקלקוליה וטיפול בלקויי למידה,

ד"ר רונית אלוני על התפתחות מינית בריאה ,

פרופסור ורדה גרוס על קישוריות המוח.

קישורים

מכשיר ננוטכנולוגי המגלה רעלים במלי

http://www.zeevgalili.com/2004/06/309