חשמל במקום אקמול: כך ייראה עולם הרפואה בעתיד?

כשאומרים תרופה, חושבים מיד על גלולה שיש בה חומר כימי, אבל לתרופות הכימיות הולך וצובר תאוצה מתחרה ממשי - תרופות מבוססות חשמל (Electroceuticals). היום הטיפולים החשמליים המוכרים לנו הם בעיקר קוצב הלב ונזעי החשמל לחולי דיכאון, אבל בעתיד נראה טיפולים כאלה לכל מחלה כמעט, וחברות ישראליות נמצאות בחוד החנית של המגמה הזאת.

למה חשמל? חשמל זורם במערכת העצבים, השולטת בשרירים, במערכת הלב וכלי הדם, ובאיברים פנימיים כמו המעי, הריאות, שלפוחית השתן והלבלב. לפיכך ניתן, לפחות בתיאוריה, לשלוט בתפקוד המערכות הללו באמצעות שינוי בגירויים שהן מקבלות מהעצבים. חישבו למשל על חוש השמיעה או הראייה. אלה חושים המבוססים על עיבוד אותות מבחוץ באמצעות מערכת העצבים. אם נשדר אות חשמלי ישירות לעיניים ולאוזניים, נוכל לכאורה להחליף את השדר החושי, ויש עוד דוגמאות רבות.

לגירוי חשמלי כתחליף או כטיפול נוסף לתרופות כימיות עשויים להיות יתרונות רבים. למשל, ניתן לכוון את פעילותו, יותר מאשר תרופה כימית, למקום ספציפי בגוף וכך להפחית תופעות לוואי, וגם להגיע לאזורים חבויים כמו אברים פנימיים מאוד או המוח. נוסף על כך, בעוד שתרופות הן חיקויים לא מדויקים של המולקולות הפועלות בגוף, גירוי חשמלי מלאכותי עשוי להיות, מתי שהוא בעתיד, זהה לגירוי החשמלי הטבעי, וגם זה צפוי להפחית את תופעות הלוואי.

מיפוי העצבים: השקעה של 248 מיליון דולר
ההבטחה היא לעולם חדש ושלם של טיפולים, אבל היום הטכנולוגיה היא בשלב די ראשוני וסובלת עדיין ממחסור בידע על מערכת ההולכה החשמלית בגוף, שיאפשר להפוך את הטיפולים לספציפיים מאוד.

קחו למשל את עצב הוואגוס, אחד העצבים המרכזיים בגוף המקשר בין האיברים הפנימיים למוח. אם מגרים אותו סמוך לצוואר, הוא יכול להעביר למוח אותות המדכאים אפילפסיה; אם מגרים אותו ליד הלב, הוא יכול לעזור לטיפול באי ספיקת לב; ואם מגרים אותו ליד הקיבה, יש לכך פוטנציאל לסייע בטיפול בהשמנה. למעשה, הוואגוס הוא כמו כביש מהיר רב-נתיבי. נכנסים אליו עצבים מאיברים שונים ויוצאים ממנו עצבים לאזורים שונים במוח, וצריך לגלות מהיכן כל עצב מגיע ולאן הוא הולך. האם הרפואה יודעת לעשות זאת? לא בדיוק. לא ביחס לוואגוס ולא ביחס לסוגים רבים אחרים של עצבים.

זאת הסיבה שארגון הבריאות הלאומי של ארה"ב (NIH) החליט להשקיע 248 מיליון דולר במיפוי החיווט החשמלי של הגוף, באמצעות קונסורציום - SPARC Stimulating Peripheral Activity to Relieve Conditions, שינסה לגלות מדוע גירוי חשמלי בנקודה מסוימת משפיע על איבר מסוים. תאגיד התרופות גלקסו סמית'קליין (GSK) גיבש תוכנית דומה והוא אף מציע פרס של מיליון דולר לקבוצה הראשונה שתפתח שתל זעיר המשפיע על איבר מסוים באמצעות גירוי חשמלי, באופן מורגש וניתן לחיזוי ושליטה במשך 60 ימים ברציפות.

ניתן לחלק היום את הרפואה החשמלית לשלושה תתי-תחום עיקריים: "קיצוב" מערכות בגוף באמצעות שיגור אות חשמלי למערכת העצבים, התערבות ישירה במוח, ואולי התחום הכי מלהיב אך גם מטריד - החלפה של אותות חושיים באותות חשמליים.

בכל התחומים הללו פועלות חברות ישראליות, ותיקות וחדשות, מתקדמות וראשוניות. חלקן מובילות בתחומן (ראו טבלה). הפיתוחים הללו מתאימים מאוד לתעשיית הביומד הישראלית, משום שהם משלבים בין ידע בתחום הביולוגיה, המצוי באקדמיה ובעולם הרפואה הישראליים, לבין ידע בתחומים של עיבוד אותות, מזעור ותוכנה, המצוי בתעשיית ההיי-טק הישראלית ובתעשייה הצבאית.

הפיתוחים: מקוצב לב ל"קוצב הכול"
האב הזקן השל הרפואה החשמלית הוא קוצב הלב. כבר לפני כ-60 שנה פותחו המכשירים החשמליים הראשונים שהצליחו לשלוט בשרירי הלב ולגרום להם להתכווץ ולהתרחב על פי פקודה, באמצעות זרם חשמלי. כשקוצב הלב הטבעי כושל, הקוצב המלאכותי מכתיב את קצב הפעילות. הוא עושה זאת באופן לא מדויק מאוד והוא לא מסונכרן באופן מושלם עם הגוף, ובכל זאת - זה עובד.

היום יש פיתוח חדש הרבה יותר, של קוצב לעצב הוואגוס שהזכרנו למעלה ונועד לטפל בהתקפי אפילפסיה. חברת Cyberonix האמריקאית הייתה החלוצה כשרשמה מוצר כזה כבר ב-1997.

התקף אפילפטי מתרחש כאשר העצבים במוח מתחילים לפעול בהתלהבות רבה מדי וללא שיטה וסדר. הגירוי החשמלי שמפעיל הקוצב של סייברוניקס על עצב הוואגוס בסביבת הצוואר, עולה דרך העצב ומפעיל אזורים מסוימים בגזע המוח, וכך מפחית את עוצמת ההתקף. עדיין לא ברור בדיוק איך זה עובד, אבל עם השנים, באמצעות ניסוי וטעייה, הצליחה החברה להפחית את ההתקפים באופן מדויק.
סייברוניקס ניסתה להחדיר אותו מוצר גם לטיפול בדיכאון, אך כשלה בכך משום שמטופלים רבים לא עמדו בעוצמת השוק החשמלי שנדרש לביצוע הטיפול. הוא היה בלתי נסבל מבחינתם. המחקר בתחום הזה נמשך עדיין.

בינתיים, אותו עצב ואגוס בדיוק משמש את חברת ביוקונטרול הישראלית לפיתוח טיפול באי-ספיקת לב, אחת המחלות הנפוצות ביותר בגיל השלישי. להבדיל מהפרעות קצב, הבעיה באי ספיקת לב היא לא בגירוי החשמלי שהלב מקבל אלא בכוח שהשריר מסוגל להפעיל כדי לדחוק את הדם החוצה, אבל הפתרון, בכל מקרה, עשוי להיות חשמלי: רוב התרופות שניתנות היום לטיפול במחלה פועלות לדיכוי המערכת בגוף האחראית לכיווץ כלי הדם, העלאת קצב הלב, הפרשת אדרנלין וכדומה (המערכת הסימפטטית). כעת, ניסויים בבעלי חיים הראו שגירוי עצב הוואגוס בענפיו המוליכים אל הלב מפעיל את המערכת האחראית להרגיע את כל הפעולות הללו (המערכת הפרה-סימפטטית).

המוצר של ביוקונטרול נמצא היום בניסוי גדול מאוד. הוא כבר נבדק ביותר מ-460 חולים מתוך 650 שאמורים להשתתף בניסוי, וקצב גיוס המשתתפים בניסוי מהיר. בהחלט ייתכן שנראה את תוצאות הניסוי כבר ב-2015 ואת המוצר בשוק ב-2016. לביוקונטרול יש הסכם פיתוח משותף עם תאגיד המכשור הרפואי מדטרוניק, שהשקיע בה 70 מיליון דולר ויש לו אופציה לרכוש ביוקונטרול בסכום של עד 550 מיליון דולר, בהתאם למידת ההצלחה.

"להערכתי, אנחנו היום הניסוי הגדול ביותר שבו שותפה מדטרוניק", אומר אהוד כהן, מנכ"ל ביוקונטרול. החברה היא החלוצה בטיפול חשמלי באי ספיקת לב, אך אחריה נכנסו לתחום גם התאגידים סיינט ג'וד ובוסטון סיינטיפיק, דבר המראה שהשוק אטרקטיבי מאוד.

מכשירים נוספים נמצאים היום בניסויים מתקדמים או רגע לפני חדירה לשוק. כך, למשל, פיתחה ביוקונטרול מכשיר המגרה את עצבי שלפוחית השתן כדי למנוע בריחת שתן ומכרה את המוצר לחברת AMS (היום אנדו). למעשה, באמצעות גירוי חשמלי, המוצר מנטרל את הרפלקס הקדום של השלפוחית להתרוקן כשהיא מלאה - רפלקס שרובנו שולטים בו באמצעות הפעלת מערכות אחרות במוח, באופן בלתי מודע כלל.

חברה אחרת, בשם Endometrics, מפתחת קוצב שיישב אף הוא על עצב הוואגוס, אבל הוא נועד לטיפול בהשמנה. המכשיר אמור לשבש את ההודעה ששולחת הקיבה למוח ולפיה הקיבה ריקה. המוצר נמצא יעיל בניסויים, אך עדיין לא ברור עד כמה יעיל, ולכן החברה נסחרת רק ב-92 מיליון דולר.

מכשיר נוסף, של חברת CRVX, פועל גם הוא על ידי בלבול של אותות, הפעם סמוך לצוואר ולצורך הורדת לחץ הדם.

ויש עוד דוגמאות: חברת בריינסגייט הישראלית מבצעת כיום ניסוי גדול במכשיר שנועד למזער את נזקי השבץ המוחי באמצעות גירוי עצב המעודד את כלי הדם במוח להתרחב בעת אירוע; במעבדה נמצאים מכשירים לטיפול בהפרעות שינה ומכשירים לטיפול בסוכרת על ידי גירוי הלבלב להפרשה מוגברת של אינסולין, ואפילו מכשיר שמעודד את פעילות המערכת החיסונית באמצעות גירוי אותו עצב הוואגוס.

על רקע שפע המוצרים שנמצאים בניסויים, מצביע מנכ"ל ביוקונטרול, אהוד כהן, על נקודת תורפה משמעותית: לאחר שחברה קיבלה אישור לבצע ניסוי נרחב במוצר, היא אינה יכולה לבצע בו שינויים משמעותיים. זה אומר שהמכשירים הללו מפגרים בכמה שנים טובות אחרי הטכנולוגיה, שמתפתחת בינתיים בצעדי ענק. במעבדה יכולים לעשות היום הרבה דברים מרהיבים, אבל נראה אותם בשוק רק בעוד שנים רבות.

למשל, רוב המוצרים המושתלים הם מכשירים גדולים יחסית, כמו מכשיר סלולרי קטן, והם כוללים חוט חשמל המוביל בין האלקטרודה הממוקמת על העצב שרוצים לגרות, לבין הרכיב הכולל את הבטרייה ואת התוכנה, המושתל קרוב יותר לעור. היום כבר ניתן למזער את הבטרייה וגם לטעון אותה מבחוץ, והצפי הוא שהמוצר יגיע לכדי גודל של מחט עבה, וניתן יהיה להחדירו עמוק לגוף לנקודה המתאימה, ללא ניתוח.

"השתלה כזאת בזריקה, ללא חוט וללא רכיב מלאכותי גדול בגוף, חוסכת זיהומים שהיום קיימים בכ-0.5% מהשתלות המכשור הרפואי", אומר כהן. ללא ניתוח משמעותי, גם ייתכן שהרגולציה של מוצרים כאלה תהיה פשוטה יותר והם יוכלו להגיע לשוק במהירות רבה יותר.

מוצר כזה לטיפול בכאב, שעונה לשם "ביון" (Bion) נמצא בפיתוח בקבוצת החברות של המיליארדר האמריקאי חובב ישראל אלפרד מאן, שהוא גם הבעלים של חברת ביונס, הישראלית במקור.
דברים דומים על עתיד התחום אומר גם יוסי גרוס, יזם סדרתי המתמחה בין היתר בתחום הגירוי החשמלי, וממייסדי ביוקונטרול. גרוס, השותף היום בקרן ריינבאו שהוקמה לצורך פיתוח ומסחור המצאותיו, אומר כי "מדטרוניק כבר יצאו לשוק עם קוצב לב ללא כבל מחבר; הדבר הבא הוא המגרה העצבי המוזרק לגוף, שמקבל את האנרגיה שלו מבחוץ. הדור השלישי, שאנחנו עובדים עליו היום, משלב גרייה חשמלית עם קריאה של נתונים מהגוף והתאמת הגרייה ישירות לנתונים המתקבלים". כך, המערכת החשמלית מתחילה לתפקד ממש כמו איבר עצמאי בגוף. כבר היום המכשירים ניתנים לתכנות מבחוץ, ואחד החששות הוא שהאקרים יפרצו למכשיר.

אפי כהן-ארזי, שותף נוסף בחברת ריינבאו, מוסיף: "ההתפתחות במוצרים היא גם בדיוק העצבי. אנחנו נגיע למזעור של האלקטרודה כך שתוכל לדבר עם עצב בודד, עם סיב בודד של עצב".

הטיפול: מותר החשמל על התרופה
בטיפולים המבוססים על גירוי חשמלי מתגלה יתרון אחד עצום על הטיפול המסורתי בתרופות - הם אינם דורשים שום משמעת עצמית מהחולה. בעולם הרפואה כבר יודעים שמשטר תרופתי יומיומי מתרופף עם הזמן, והחולים שוכחים ליטול גלולה פה גלולה שם, או שהם בכלל מפסיקים ליטול תרופות בגלל תופעות הלוואי וכי הם אינם מרגישים באופן מיידי את התועלת שיש בהן, לפעמים עד שמאוחר מדי. בטיפול באמצעות מוצר מושתל, החולה צריך לקבל החלטה רק פעם אחת, אחר כך הטיפול כבר לא תלוי בו. מושלם לחולים המתקשים להתמיד.

"חברות התרופות כבר מכירות במגבלות של מוצריהן, מבחינת נכונות החולים להתמיד ומבחינת תופעות הלוואי", אומר כהן-ארזי, "לכן גם חברות התרופות מתעניינות בתחום הזה, ולא רק חברות מכשור רפואי".

חשמל ישר למוח: ממניעת סרטן ועד תחליף לחוש הראייה
האם ניתן לגרות את המוח גם בלי להשתיל בו אלקטרודה? מתברר שכן. חברת בריינסוויי הישראלית מנסה לעשות זאת באמצעות גירוי מגנטי, והיא כבר משווקת מכשיר כזה בארה"ב לטיפול בדיכאון. חברה ישראלית נוספת, נובוקיור, כבר הוציאה לשוק קסדה המשדרת שדות חשמליים חלשים המפריעים להתחלקות תאים, וכך מונעת התפתחות של גידולים סרטניים במוח. תרופה חשמלית נגד סרטן? זה אולי נשמע כמו מדע בדיוני, אבל מתברר שדווקא זה כבר קיים ופותח כאן, בישראל.

אבל המהפכה האמיתית תהיה בממשק הישיר בין המוח לחושים. זה כמה עשורים שיש בשוק מכשירים המתרגמים שמע לאות חשמלי המשודר ישירות למערכת עצבי השמע של מי ששמיעתו נפגעה (חברה מקבוצת אלפרד מאן הייתה החלוצה בכך), וכך חירשים יכולים לפענח מה נאמר והדבר משפר את יכולותיהם השפתיות. ובכל זאת, המכשירים האלה עדיין לא מצליחים לדמות שמיעה של ממש.
בקבוצתו של גרוס, בחברה בשם Nano retina, מפתחים היום מערכת הפועלת בעיקרון דומה, שתסייע לעיוורים. המערכת תשדר אותות חשמליים לעצבי העין, כתחליף מלאכותי לראייה. מדובר בפיתוח מורכב יותר מהמכשיר לחירשים, משום שנדרשים הרבה יותר "פיקסלים" ליצירת תמונה שהמוח יכול לפענח מאשר "ביטים" הדרושים לפענוח מילה.

לאנשים משותקים או שנמצאים בקומה, מציע מדע העתיד מסלול הפוך: נחבר להם אלקטרודה ובכוח המחשבה בלבד הם יוכלו לשלוח שדר חשמלי לתוכנת מחשב. התוכנה תורה לרובוט או למערכת רובוטים לבצע את רצונו של אותו אדם. כך, אנשים המשותקים לגמרי בגופם אך פעילים במוחם עשויים להפוך עצמאים לחלוטין.

ואם נסתכל רחוק יותר, אולי בסופו של דבר נוכל להשתיל באנשים מוח חיצוני.

'בחדרי' גם ברשתות החברתיות - הצטרפו!