פרופ’-משנה שי שן אור, חבר סגל בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט, מציג בהרצאת TEDMED שלפניכם את מהפכת האימונולוגיה המערכתית (Systems Immunology). זוהי פרדיגמה חדשה של רפואה מדויקת, שתאפשר לנו לאבחן את תפקוד מערכת החיסון על סמך סמנים ביולוגיים. באמצעות שילוב בין ידע רפואי ומערכות מחשב נוכל בעתיד הקרוב להבין מה קורה בגוף, מהו הזמן הנכון לתת למטופל הספציפי תרופה מסוימת וכיצד היא תשפיע על מערכת החיסון שלו. הפרדיגמה הזאת תפתח עבורנו את הקופסה השחורה שנקראת מערכת החיסון האנושית.
קטעים נבחרים מתוך ההרצאה:
אדם בא לרופא ושואל אותו: “שלום, דוקטור, מה שלום מערכת החיסון שלי?”
זוהי שאלה פשוטה, וחשובה.
בסופו של דבר, מערכת החיסון ממלאת תפקיד קריטי במאבק במחלות ובשמירה על הבריאות.
לכן, היינו מצפים שלרופא יהיה ידע סביר כדי שיוכל לענות על שאלה זו.
אולם, למעשה, מלבד מצבי מחלה קיצוניים, יש לנו הבנה מוגבלת כיצד מערכת החיסון שלנו משתנה בין אדם לאדם והבנה מוגבלת כיצד מערכת החיסון משתנה אצל אותו אדם במשך הזמן.
אין לנו הרבה בדיקות שיכולות לקבוע את חוסן מערכת החיסון שלנו. ואין לנו גם סוללה של תרופות מרשם שישפרו את מצבה.
מערכת החיסון האנושית, מערכת החיסון שלנו, היא כמעט כמו קופסה שחורה.
אנו רוצים לפענח את הקופסה השחורה, להציץ פנימה. זה לא קל, מפני שמערכת החיסון מורכבת מאוד.
מדוע זה קשה?
חשבו על מבנה המערכת. התאים הם אבני הבניין של מערכת החיסון.
ישנם מאות סוגים שונים של תאים, לכל אחד מהם תפקיד או אופי שונה.
אולם התאים אינם פועלים לבד. הם עובדים יחד, הם מקיימים בעיקר אינטראקציה בעזרת קבוצה של חלבונים שאנו מכנים ציטוקינים.
חשבו על הציטוקינים כעל תאים נושאי מסרים העוברים בין תא אחד למשנהו. כאשר תא מקבל מסר הוא משנה את מה שהוא עושה. זה מעורר פעילות חדשה.
כמו אצל בני האדם, לתאים יש שפה עשירה שבה הם משתמשים כדי להעביר מסרים.
למעשה, כמו בקהילת בני האדם, מתרחשות תופעות מורכבות כאשר תאי חיסוניים מקיימים אינטראקציה, תגובות חיסוניות, העוזרות לנו לשמור על בריאותנו.
מתחוללת מהפכה של אימונולוגיה מערכתית
אבל יש גם חדשות טובות.
באימונולוגיה מתחוללת מהפכה אשר בסופו של דבר תגשר על הפער בין מה שאנו יודעים היום לבין מה שעלינו לדעת כדי שנוכל לקבל תמונה ברורה על מערכת החיסון.
זוהי מהפכת האימונולוגיה המערכתית (Systems Immunology) שהתחילה לפני קרוב לעשור וכוללת שני שלבים, השלב הראשון עוסק בנתונים [הפסקה] והשלב השני עוסק בפרשנות.
מהפכה בנתונים
כיום אנו יכולים למדוד באופן נרחב סוגים רבים של נתונים בכל דגימת דם של בני אדם: הרכב התאים החיסוניים, התקשורת בין תאים אלה זה עם זה, ובדיקות תפקוד האומרות לנו כיצד תאי החיסון של אדם מגיבים למסרים של ציטוקונים.
אם מרכזים את כל הנתונים הללו מקבלים Human Immune Monitoring Center (מרכז ניטור חיסון אנושי). בכל פעם שאנו אוספים דגימה אנו מקבלים בקלות יותר מ-100,000 נקודות נתונים.
טכנולוגיות אלו מעניקות כוח עצום. הן מאפשרות לנו לראות כיצד מערכת החיסון של כל אדם מעט שונה.
הן מאפשרות לפתח דיאגנוסטיקה לתפקוד של מערכת החיסון.
סמנים ביולוגיים המתעדים את הסטטוס הנוכחי של הסיכון ואמצעי ההגנה שלכם למחלה מבוססים לא רק על הגנטיקה אלא גם על היסטוריית החיים שלכם.
יכולת זה עשויה לחולל מהפכה בחיסון במרפאה, באבחון מוקדם של מחלות ובבחירת טיפולים. פרדיגמה חדשה לרפואה מדויקת.
ואכן, מרכזי ניטור חיסון אנושי מעין אלה צצים כיום באוניברסיטאות ובבתי חולים מובילים ברחבי העולם.
בעתיד
אימונולוגיה תהפוך למדע מבוסס מודל.
נוכל אז לשאול מה קורה במערכת, מתי לתת תרופה מסוימת, כיצד היא תשפיע על מערכת החיסון ועל הגוף בכללותו. נוכל גם לשאול כיצד תגובה זו תשתנה בין אדם לאדם על סמך כל ההבדלים שגילינו בין מערכות החיסון שלהם, יחד עם כל מה שאנו יודעים עד כה.
יתרה מזאת, על ידי שימוש במודל ממוחשב, חוקרים שונים יוכלו להזין את הנתונים שלהם ואת ההשערות שלהם ולהפיק תועלת מניסיונם של אחרים.
לעסוק ב- TEAM science (מדע שיתופי)
זהו שינוי גדול מהאופן שבו אנו עושים אימונולוגיה היום. למעשה, עבור אימונולוגים רבים זה יישמע כמשהו שאינו בר השגה. אבל כך גם הייתה מדידת 100,000 נקודות נתונים במערכת החיסון האנושית, בדיוק לפני עשור, לפני מהפכת הנתונים.
זה פשוט טיבן של מהפכות.
בעתיד, בדיוק כמו היום, רופא או רופאה יבצעו ספירה של תאי הדם הלבנים של המטופל. בדיקה שאנו משתמשים בה כבר 60 שנה.
אולם זה יהיה שונה מאוד מכפי שזה היום.
ייבדקו הרבה יותר סמנים ביולוגיים חיסוניים ספציפיים, יהיו לנו נורמות מותאמות אישית להיסטוריית החיים שלכם ואיתור דפוס אוטומטי של קשרים בין בדיקות.
המחשב יעריך את מצבה הנוכחי של מערכת החיסון שלכם, את הסיכון לחלות במגוון מחלות ואת פרופיל התגובה שלכם לתרופה. הוא יעזור לרופאים לקשר בין אימונולוגיה לפיזיולוגיה.
לכן, כאשר המטופל שואל “שלום, דוקטור, מה שלום מערכת החיסון שלי?”
הרופא אולי יענה “כדאי שתיזהר מאוד החורף, מפני שזריקת השפעת לא מתאימה לך הפעם”.
זאת תהיה התוצאה של מהפכת הנתונים באימונולוגיה.
פחות קופסה שחורה
וכאשר צוות של רופאים שואל “כיצד נוכל לשפעל את מערכת החיסון של המטופל כדי שתילחם בסרטן?”
התוצאה תותאם אישית למטופל ותיקח בחשבון את הפוטנציאל להצלחה במטופל הספציפי הזה ואת הסיכון לתגובות בלתי רצויות.
מערכת החיסון האנושית תהיה פחות קופסה שחורה ויותר מנגנון שאנו מבינים ויכולים לכוונן בצורה אמינה.
המהפכה באימונולוגיה מערכתית מובילה אותנו ליום שבו יהיה לנו הרבה יותר ידע ונציל הרבה יותר חיים.
“לכל מדען יש סיפור. רק צריך ללמוד איך לספר אותו,” במילים אלה פתח השחקן אלן אלדה את הרצאתו אתמול בטכניון.
בתוכנית ראיתי מי הם המדענים באמת, כבני אדם ולא רק כחוקרים. ואז החלטתי שבמקום לחבר את המדען לציבור, אלמד אותו לתקשר ישירות עם הציבור, בעיקר באמצעות אימפרוביזציה. כי זה מה שהכרתי מעולם המשחק. במרכז שהקמנו אנחנו מלמדים תקשורת, כתיבה, איך לספר סיפורים, אימפרוביזציה. כך שגם אם בסופו של דבר התוכן הוא מידע מדעי וטכני מורכב, אפשר להנגיש אותו וליצור התלהבות כלפיו באמצעות סיפור.
סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע הכריזה על שיתוף פעולה חדש עם סוכנות החלל הצרפתית במסגרתו יפותחו, ייבנו וישוגרו לחלל שלושה לוויינים זעירים לחקר שינויי האקלים. מערך הלוויינים יחקור לראשונה את מהירות הגידול של העננים מהחלל, ויסייע לפתרון החידה של תפקיד העננים בשינויי אקלים ומכאן למציאת פתרונות לבעיות שנובעות מכך. בסיום הפיתוח והבנייה, ישוגרו שלושת הלוויינים כלהק אחד וינועו בטיסת מבנה.
הלווינים יבצעו שלושה סוגי מדידות בו זמניות: הראשונה, צילום משלוש זוויות שונות שיוצרות מיפוי תלת מימדי של העננים ומאפשרת מעקב אחר ההתפתחות שלהם עם הזמן. הנתונים יאפשרו לחשב את עוצמת הרוחות האנכיות הבונות את העננים – גורם שלא היה מדיד עד כה מלווינים. השנייה, מדידה ספקטרלית של הרכב המולקולות מסוגים שונים שמסביב לענן, לרבות אדי מים ותחמוצות חנקן. המדידות הבו זמניות תאפשרנה למצוא את הגורם החשוב ביותר בהשפעת העננים על מערכת האקלים. השלישית, מדידת הברקים הנוצרים בתוך עננים והשלכותיהם על ריכוז גזי החממה כגון אוזון.