Yearly Archives: 2020

את הפיתוח מוביל ד”ר יואכים בהר, ראש המעבדה לבינה מלאכותית ברפואה (AIMLab), עם ד”ר דני איתן, רופא בכיר בטיפול נמרץ ילדים ומרצה בכיר בטכניון וד”ר רונית אלמוג, מנהלת היחידה לאפידמיולוגיה והביובנק של המרכז הרפואי רמב”ם.

ד”ר יואכים בהר

הטכנולוגיה החדשנית תסייע באיתור חולי קורונה שמחלתם טרם אומתה, וזאת על סמך עיבוד ממוחשב של נתונים המצביעים על מחסור בחמצן בדם (היפוקסמיה) – מצב המאפיין רבים מחולי הקורונה. בנוסף, הפיתוח עשוי לסייע באיתור מצבים מסוכנים של דלקת ריאות בקרב חולי קורונה מאושפזים – סיבוך שכיח בקרב חולים אלה. זאת על סמך ניתוח ממוחשב של המידע המתקבל באופן רציף ממדידות רמת החמצן ומהמדדים העקיפים המעידים על הדלקת.

צוות החוקרים פיתח ארגז כלים לניטור ולניתוח של סמני אוקסימטריה – סמנים פיזיולוגיים המעידים על רמת החמצן בדם. רמת החמצן, או בשמה המקצועי “ריווי חמצן” (Oxygen saturation), היא משתנה המעיד על שורה של תפקודים גופניים חשובים. במקרים קיצוניים, מחסור בחמצן (היפוקסמיה) עלול להוביל לנמק ואף למוות.

כיום, בעקבות ההתפתחות הטכנולוגית בעולם הניטור הרפואי, רמת החמצן בדם נמדדת לא רק באמצעות ציוד מקצועי בבתי חולים אלא גם במכשירים ביתיים, ניידים וזולים. כדי להסיק מסקנות מדויקות ממכשירים אלה נדרש ניתוח חכם של רצף הנתונים שהם מספקים. כאן נכנס לתמונה ארגז הכלים

ג’רמי לוי

שפיתחו ד”ר יואכים בהר והמסטרנט ג’רמי לוי. ארגז כלים חדשני זה מספק מידע על רמת החמצן בדמם של נבדקים, והמידע מתבטא כספרייה של סמני אוקסימטריה דיגיטליים המוצגים בתוכנת .PhysioZoo התוכנה פותחה עם פרופ’ יעל יניב, גם היא חברת סגל בפקולטה, והחוקרים מציינים את התמיכה ההנדסית של אלכסנדרה אלכסנדרוביץ’, שניר לוגסי ואביב רוזנברג בתהליך הפיתוח.

ד”ר יואכים בהר השלים מאסטר בהנדסה ב- Ecole des Mines de Saint-Étienne  בצרפת ותואר שלישי בעיבוד אותות ביולוגיים ובלמידה חישובית באוניברסיטת אוקספורד בבריטניה. לאחר השלמת הדוקטורט הוא עלה לישראל ועשה פוסט-דוקטורט בהנחיית פרופ’ יעל יניב מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון. כיום הוא עומד בראש המעבדה לבינה מלאכותית ברפואה בפקולטה. המעבדה עוסקת בבינה מלאכותית ברפואה ומתמקדת במידע המנוטר באופן רציף באמצעות התקנים ניידים ולבישים.

בתרשים:דוגמה לשימוש סטנדרטי בסמני אוקסימטריה בתחום רפואת השינה.

מומחים מובילים מהטכניון ומגרמניה משיבים בשלילה: סוללות הליתיום יישארו כאן עוד שנים רבות – לצידן של טכנולוגיות חדשות לאחסון חשמל

סוללות הליתיום לסוגיהן יישארו איתנו עוד שנים רבות – כך קובעת קבוצת מומחים מובילים מישראל ומגרמניה, שדנה בנושא בכנס שנערך בברלין. הממצאים התפרסמו לאחרונה בכתב העת

פרופ’ יאיר עין-אלי

Advanced Energy Materials במאמר בהובלת פרופ’ יאיר עין-אלי, דיקן הפקולטה למדע והנדסה של חומרים ושותפיו העיקריים מהאוניברסיטה העברית, ממכון הלמהולץ ב-Ulm וממכון האנרגיה ב- Jülich בגרמניה.

ליתיום הוא המתכת הקלה ביותר והפעילה ביותר בטבלה המחזורית של היסודות, וסימולה הכימי הוא Li. לראשונה שימשה מתכת זו באגירת חשמל בשנת 1970, עם פיתוחה של סוללת הליתיום הראשונה בחברת אקסון. מאז חלו בטכנולוגיה זו שינויים רבים ובהם סוללת הליתיום-יון שפותחה ב-1993. טכנולוגיה זו, המבוססת על שילוב של ליתיום יון במטריצות חומרים מארחות, זיכתה את ממציאיה בפרס נובל בכימיה לשנת 2019.

בעשור האחרון נשמעו בקרב מומחים מתחום הסוללות דיבורים על תום עידן סוללות הליתיום ועל “עידן פוסט-ליתיומי” הקרב ובא. קבוצת המומחים הישראלית-גרמנית מראה במאמר החדש כי השמועות על מותן של סוללות הליתיום היו מוקדמות מדי.
לדברי פרופ’ עין-אלי, “המאמר שלנו מבוסס על מפגש של טובי המומחים בתחום, שהתקיים בברלין בשנה שעברה במשך חמישה ימים במסגרת GIBS4 – בית הספר הגרמני-ישראלי בתחום הסוללות. בהקשר של השאלה הנדונה, התשובה שעלתה מהכנס ברורה – סוללות הליתיום לסוגיהן יישארו איתנו עוד שנים רבות. עם זאת, הן ישגשגו לצידן של טכנולוגיות אחסון אחרות, ולכן אנחנו מציעים לדבר במונחים של ‘טכנולוגיות משלימות’ ושל עתיד מולטי-טכנולוגי ולא ‘פוסט ליתיומי’. זהו עתיד מורכב שחשוב להיערך לקראתו, כדי שנצליח לספק את הפתרונות האופטימליים לצרכים השונים – מכוניות חשמליות, אחסון חשמל ברמת הבית וברמה הלאומית וכן הלאה.”

במפגש בגרמניה ובפרסום המאמר תמכו המשרד לחינוך ולמחקר (BMBF) בגרמניה, מכון הלמהולץ, משרד המדע והטכנולוגיה הישראלי, ות”ת-מל”ג, משרד ראש הממשלה (באמצעות תוכנית מלא”ך) ותוכנית האנרגיה ע”ש גרנד בטכניון.

העתיד טמון ב”סופרמרקט של סוללות”

מאמר שהתפרסם בכתב העת Nature מציג מערכת מיקרוסקופייה חדשנית המחוללת אינטראקציה חסרת תקדים בעוצמתה בין אור לחומר. המערכת, שנבנתה בטכניון באמצעות שילוב ושכלול של מוצרים מעולם המיקרוסקופייה והלייזר, היא הטובה בעולם בשילוב של רזולוציה בזמן, במרחב ובתדר.

את המחקר הוביל ד”ר עדו קמינר, ראש המעבדה לדינמיקה קוונטית של אלומות אלקטרונים ע”ש רוברט ורות מגיד וחבר סגל בפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי ובמכון למצב מוצק. ד”ר קמינר הוא גם חבר במכון לננוטכנולוגיה ע”ש ראסל ברי (RBNI) ובמרכז הקוונטום ע”ש הלן דילר. המחקר נערך בשיתוף פעולה בין הפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי והפקולטה למדע והנדסה של חומרים.

במאמר שותפים ד”ר קנפגנג וואנג, רפאל דהן, מיכאל שנציס, ד”ר ירון קאופמן, אורי ריינהרדט, עדי בן-חיון ושי צסס.

קבוצת המחקר של ד”ר עדו קמינר בטכניון (עדו משמאל). התמונה צולמה לפני תקופת הקורונה

המערכת האמורה, שנבנתה בתמיכה משמעותית של הטכניון ושל כמה מחוקריו המובילים, מאפשרת מיפוי חסר תקדים של התנהגות האור הלכוד במבנים ננומטריים כגון גביש פוטוני – מבנה ננומטרי שמאפייניו מכתיבים את התנהגות האור בתוכו.

התפתחויות מדעיות וטכנולוגיות הובילו לשיפור דרמטי באיכותם ובתכונותיהם של גבישים פוטוניים, והן מאפשרות אפילו ללכוד את האור בתוכם לזמן מה. לדברי ד”ר קמינר, “זו לא הפעם הראשונה שגבישים פוטוניים או מבנים ננו-פוטוניים אחרים לוכדים אור, אבל זאת תצפית ניסויית ישירה ראשונה באור הנלכד בהם. במערכת החדשה הצלחנו להדגים לראשונה תצפית כזו באמצעים קוונטיים חדשים. זהו ההישג העיקרי במחקר הנוכחי, והסיבה לפרסומו ב-Nature.”

האינטראקציה בין חומר לאור, ובפרט בין אלקטרון ופוטון, היא תופעה מרתקת המעסיקה קבוצות מחקר רבות בעולם, במיוחד כאשר האור לכוד במבנים רזונטיביים. אלה הם מבנים המסוגלים ללכוד את האור לפרק זמן ממושך. אפשר להמשיל זאת לשתי מראות המוצבות זו מול זו והאור מוחזר ביניהן שוב ושוב, אולם במבנים רזונטיביים ננומטריים התנהגות האור שונה מאוד, והאינטראקציות במבנים אלה חיוניות בפיתוח יישומים חדשניים ובהם מחשבים קוונטיים.

אלקטרונים, במצבם השכיח, אינם חופשיים. הם קשורים לאטומים, למולקולות ולישויות הקרויות “נקודות קוונטיות”, וקשר זה מגביל אותם בהיבטים רבים. בשנים האחרונות הוצגו סימולציות רבות המציגות מפגשים בין אור לאלקטרונים חופשיים שאינם חווים את אותן מגבלות, אולם הן לא מומשו ברמה הניסויית בשל קשיים טכנולוגיים מורכבים. כעת, באמצעות המערכת שנבנתה בטכניון, נערכה לראשונה תצפית ניסויית ישירה באינטראקציה בין אלקטרון חופשי לפוטון לכוד. כך התאפשרה גם מדידה ישירה של משך החיים של הפוטונים הלכודים.

החוקרים הצליחו לצפות באור בזמן שהוא לכוד בגביש ולמפות את האינטראקציה בינו לבין אלקטרון המשוגר לעברו. האלקטרון האמור משמש ככלי לצילום ומיפוי האור ברזולוציה מעולה, וזאת בזכות האינטראקציה הקוונטית שלו ברמת הפוטון הבודד.

המערכת שבנה ד”ר קמינר בטכניון מבוססת על מיקרוסקופ אלקטרונים – מכשיר המשגר אל הדגם הנבדק אלומת אלקטרונים ממוקדת ובוחן את התפזרותם של האלקטרונים. במידה מסוימת דומה מיקרוסקופ האלקטרונים למיקרוסקופ אופטי, רק שכאן לא נשלחת אל הדגם אלומת אור אלא אלומת אלקטרונים, ומיקוד האלומה אינו מבוסס על עדשות אופטיות אלא על עדשות אלקטרומגנטיות (סלילים). יתרונו העיקרי של מיקרוסקופ האלקטרונים על פני מיקרוסקופים אופטיים הוא בכושר ההפרדה (רזולוציה) הגבוה שלו. לעומת מיקרוסקופ אופטי, המוגבל להפרדה של כ-200 ננומטר, מיקרוסקופ האלקטרונים מסוגל להשיג הפרדה שמתחת לאנגסטרום (עשירית הננומטר). הסיבה להבדל היא העובדה שאורך הגל של האלקטרון קצר הרבה יותר מאורך הגל של האור.

“מיקרוסקופ האלקטרונים הסטנדרטי כבר מספק לנו רזולוציה חסרת תקדים,” מסביר ד”ר קמינר, “אבל יש לו גם כמה מגבלות קריטיות: הוא מייצר רק תמונות סטטיות, ללא רצף זמן מתמשך וללא צבעוניות.” המערכת החדשה שנבנתה בטכניון משלבת במיקרוסקופ האלקטרונים הבזקי לייזר מהירים וחזקים המספקים את שני האלמנטים החסרים – דינמיות וצבעוניות. מערכת זו מאפשרת כאמור גם מדידה ישירה של משך החיים של הפוטונים הלכודים.

ד”ר קמינר החל לתכנן את המערכת החדשנית עוד לפני שובו לטכניון, במידה רבה בהשראתם של שני חוקרים חשובים שעסקו באינטראקציות אור חומר: פרופ’ פבריציו קרבונה מ-EPFL (המכון הטכנולוגי של לוזאן), שבמעבדתו שהה ד”ר קמינר בתום הפוסט-דוקטורט שלו ב-MIT. ב-EPFL ערך פרופ’ קרבונה כמה הדגמות חלוציות של השילוב בין מיקרוסקופ אלקטרונים להבזקי לייזר, ויחד עם ד”ר קמינר הדגים שם לראשונה צביעה של תמונות מיקרוסקופ באמצעות צימוד של מקור לייזר חיצוני.

החוקר השני היה פרופ’ אחמד זֶווֵיל המנוח – המדען המצרי הראשון שזכה בפרס נובל במדעים (כימיה, 1999). זוויל פיתח בשנות חייו האחרונות שיטה חדשנית המשלבת מיקרוסקופיית אלקטרונים וקרינת לייזר; הוא הראה שבאמצעות הבזקי לייזר קצרים ומהירים אפשר לאפיין את הרכב החומר ואת השינויים החלים בו בזמן אינטראקציה כימית או אופטית, וזאת ברזולוציות חסרות תקדים.

כעת, במעבדתו החדשה בטכניון, לקח ד”ר קמינר את מערכת הניסוי החדשנית הזאת לעולם הפיזיקה הקוונטית. הוא מדגיש את תרומתו העצומה של מהנדס המעבדה רפאל דהן, שהוביל את הקמת מערכת המיקרוסקופייה החדשנית במרכז למיקרוסקופיית אלקטרונים בפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון.

מעבר להישג המדעי העצום, החשוב כשלעצמו, סולל המאמר דרכים ליישומיים חדשים בהתקני חישה קוונטיים, בטיפול במידע קוונטי, בצימוד חזק של אור וחומר ובפעולות אלקטרו-אופטו-מכניות באור לכוד. להערכת הדוקטורנט שי צסס השותף במאמר “יש כאן פוטנציאל ליצירת הרכבים חדשים של תכונות אלקטרוניות, אופטיות ומכניות, ולכן אנחנו מדברים על ‘אלקטרו-אופטו-מכניקה’ חדשה.”
לדברי ד”ר קמינר, “יש כאן פוטנציאל לקפיצת מדרגה ביכולתנו להחיל מיקרוסקופיית אלקטרונים על חומרים רכים וחומרים רגישים אחרים. האתגר הבא הוא להגדיל את יעילות האינטראקציה לרמות שיאפשרו יצירת מצבים קוונטיים חדשים וייחודיים.”

ד”ר עדו קמינר השלים תואר ראשון בהנדסת חשמל ובפיזיקה בטכניון במסגרת תוכנית העתודה פסגות ותוכנית רוטשילד טכניון למצוינים. לאחר מכן השלים תואר שני ודוקטורט בהנחיית פרופ’-מחקר מוטי שגב מהפקולטה לפיזיקה. עם שחרורו יצא לפוסט-דוקטורט ב-MIT, בהנחיית פרופ’ מרין סולייצ’יץ’ ופרופ’ ג’ון ג’ואנופולוס, בתמיכת מלגת מארי קירי, מלגת רוטשילד, ומלגת MIT-טכניון.
ב-2018 הוא הצטרף לסגל הפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי.

במהלך השנים זכה ד”ר קמינר בפרסים ומענקים רבים ובהם פרס האגודה הישראלית לפיזיקה לסטודנטים לתארים מתקדמים, פרס התזה המצטיינת לדוקטורט מטעם האגודה האמריקאית לפיזיקה, עמית עזריאלי ומענק ERC מטעם המועצה האירופית למחקר.

ד”ר קנגפנג וואנג, שהוביל את המחקר כפוסט-דוקטורנט בטכניון, הוא זוכה מלגת קרן ליידי דייויס. המחקר נתמך גם על ידי האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים, שגם העניקה את מלגת אדמס לשי צסס, ועל ידי מלגה מקרן עזריאלי לחברי סגל לד”ר עדו קמינר. תרומתם הנדיבה של בוב ורות מגיד אפשרה את הקמת המעבדה ואת כל הניסויים שנערכו במסגרת המחקר הנדון כאן.

לסרטון המסביר את המחקר:

סטודנטים בפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל בטכניון ערכו טיסת ניסוי ראשונה ב-A3TB – פלטפורמה לטיסות ניסוי, שתשמש לפיתוח של כלי טיס  עתידיים תוך התייחסות מיוחדת לגמישות המבנה. הטיסה נערכה כחודשיים לאחר שהפרויקט זכה בתחרות פרויקטי הסטודנטים ע”ש שלומית גליא, שהתקיימה במסגרת הכנס הישראלי השנתי ה-60 למדעי התעופה והחלל.

פרופ’ דניאלה רווה (משמאל) עם הסטודנטים. קרדיט צילום:אסף הבר

פיתוחם של כלי טיס מודרניים מציב אתגרים רבים, ובהם האתגר הכלכלי-סביבתי של צמצום צריכת הדלק והפחתת הזיהום. אחד הפתרונות לכך הוא מטוס קל עם מוטת כנפיים גדולה, אולם פתרון זה אינו פשוט ליישום. הארכת הכנפיים מובילה להגדלת גמישותן, המתבטאת ברעידות מבניות ולעתים אף באובדן יציבות.

פיתוחם של פתרונות הנדסיים, בעיקר אמצעי בקרה, מחייב מו”פ מולטידיסיפלינרי מורכב המשלב פיתוח מודלים מתמטיים ונומריים, סימולציות ניסוי מעבדתיות, וכן טיסות ניסוי החיוניות להוכחת ביצועים. בטיסות כאלה יש להביא בחשבון אפשרות להתרסקות של פלטפורמת הניסוי.

המטוס המודפס באויר

זה הרקע לצורך בפלטפורמות ניסוי זולות, ש”הקרבתן” לצורך הניסוי אינה כרוכה בעלויות גבוהות.

פלטפורמת A3TB, המאפשרת לתכנן ולייצר במהירות גבוהה ובעלות נמוכה מטוס ניסוי, מהווה אפוא פריצת דרך בפיתוח פלטפורמה גמישת-כנפיים המבוססת על יצור בהדפסת תלת-ממד.

בשנתיים האחרונות עובדת קבוצת סטודנטים בפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל על פיתוחו של מדגים אווירואלסטי כזה – כלי טיס קל שכנפיו ארוכות וגמישות מאוד, והטסתו בפועל מאפשרת לבחון את ביצועיו וכן לפתח מערכות בקרה ייעודיות המשפרות את יציבותו.

פלטפורמת A3TB [Active Aeroelastic Aircraft Testbed], שמשקלה 10 קילוגרם ומוטת כנפיה שלושה מטרים, תוכננה על ידי שתי קבוצות סטודנטים בפקולטה בהנחייתן של ד”ר לוסי אדרעי אזולאי ופרופ’ דניאלה רווה ובשיתוף מפא”ת – המינהל למחקר פיתוח אמל”ח ותשתית טכנולוגית במשרד הביטחון. בניסוי טיסה ראשון שהתקיים לאחרונה הוצגה הוכחת יכולת ההטסה של הפלטפורמה. טיסה זו מהווה אבן דרך חשובה בתהליך פיתוחה המתמשך של הפלטפורמה.

המטוס המודפס בשלב ההמראה

לדברי פרופ’ דניאלה רווה, “הטיסה המוצלחת מסמנת את תחילתה של תוכנית רחבה של מחקר, ניסוי ופיתוח. הקונספט שפיתחנו, והאפשרות להדפיס את הכלי כולו במהירות במדפסת תלת-ממד, מקנים לנו חופש ניכר בתכנון המטוס ויתרון עצום במחיר לעומת מטוסים העשויים מחומרים מרוכבים או ממתכות. מאחר שמדובר במטוס ניסוי, הצפוי להתרסק בשלב מסוים, המאפיינים האלה מאפשרים לבצע מקצי שיפורים רבים ללא צורך בהשקעה חריגה. כעת עובדת הקבוצה על פיתוח מערכת בקרה אוטומטית, שתורכב בחודשים הקרובים על הדור השני של הכלי, A3TB-G2, ואנחנו מקווים לדווח על עוד תוצאות מעניינות בעתיד הקרוב.”

פרופ’ דניאלה רווה השלימה את כל תאריה בפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל בטכניון, והיא מומחית בעלת שם בחקר תופעות אווירואלסטיות. פיתוח הכלי יהווה מדגים שישמש את פרופ’ רווה  להמשך פעילות המחקר ולהרחבתה.

ד”ר לוסי אדרעי-אזולאי, בוגרת (תואר ראשון ושני) הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון ומרצה מן החוץ בפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל, עוסקת כבר יותר מ-20 שנה במו”פ יישומי בתעשייה בתחומים שונים: הדפסת תלת-ממד, תעופה אזרחית וצבאית, חוזק מבנים וטכנולוגיות מתקדמות.

חיבור בין חוקרים בטכניון לעמותת Haifa3D הוביל לייצור של ידיים רובוטיות לילדים קטועי יד במסגרת “תנו לי יד בתלת-מימד”.

ילדים קטועי יד אינם זכאים בישראל לידיים תותבות חכמות אלא רק לפרוטזות אסתטיות שאינן מסייעות להן מבחינה תפקודית. הפרויקט המשותף ממלא את החוסר הזה ומספק לילדים – ללא תשלום – ידיים המותאמות להם אישית.

עמותת Haifa3D נוסדה בשנת 2013 על ידי ד”ר יואב מדן וד”ר יעקב מלינוביץ, שאליהם חבר הרופא ד”ר חזי שוטלנד. בטכניון מובילים את הפרויקט הדוקטורנט יאיר הרבסט, המסטרנטית שונית פולינסקי והסטודנט האורח דריק סיבקומרן משוויץ מהמעבדה לביו-רובוטיקה וביו-מכניקה בראשות פרופ’ אלון וולף.

לדברי שונית פולינסקי, “ההשפעה העיקרית של הידיים שאנחנו נותנים לילדים היא פסיכולוגית – מילדים הנחבאים אל הכלים הם נהיים גיבורי העל של הכיתה בזכות ידי סופרמן, ידי איירון מן וידי ספיידרמן, שהם הדברים הכי קולים בכיתה. במקום להחביא את היד מאחורי הגב הם מציגים אותה מלפנים בגאווה.”

“אנחנו רוצים להפוך את הסטודנטים שלנו למנהיגים – לא רק מנהיגים בטכנולוגיה, ביזמות, אלא גם מנהיגים בעלי השפעה חברתית, שישפיעו על החברה באמצעות הטכנולוגיה”. מסכם פרופ’ אלון וולף.

חוקרים בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט מציגים גישה חדשה להתגברות על התפתחות של עמידות לתרופות אנטי-סרטניות. את המחקר, שהתמקד במנגנוני העמידות האמורים במלנומה, הובילה קבוצת המחקר בראשות פרופ’ אמיר אורין מהמרכז המשולב לחקר הסרטן בפקולטה לרפואה ע״ש רפפורט וד”ר אמילי אביטן-הרש מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט ומחלקת העור ברמב”ם (במסגרת עבודת דוקטורט) בשיתוף עם פרופ׳ זאב רונאי ממכון סנפורד-ברנהם בקליפורניה.

פרופ’ אמיר אורין

המחקר הנוכחי, שהתפרסם במאמר בכתב העת Journal of Investigative Dermatology, השתרע על כל הספקטרום שבין מחקר לקליניקה – מהמולקולה הבודדת למערכות ניסוי בתרבית רקמה, מהן לעכברי מודל ועד הטיפול הקליני.

מלנומה היא הסוג הקטלני ביותר של סרטן העור, ובארה”ב לבדה צפויים למות מהמחלה במהלך 2020 כ-6,850 איש, רובם גברים. ברבים מהמקרים נובעת המחלה ממוטציה בגן בשם BRAF, המובילה להפעלת-יתר של אנזים המאיץ את התחלקות התאים. כיום כבר קיימות תרופות המעכבות אנזים זה וכך בולמות את התפתחות המלנומה, אבל יעילותן של תרופות אלה פחתה עקב התפתחות עמידות בתאים הסרטניים. עמידות זו נובעת בין היתר מכשל במערכת האוביקוויטין – מערכת שגילויה זיכה בשנת 2004 את הפרופסורים אברהם הרשקו ואהרן צ’חנובר מהטכניון בפרס נובל בכימיה.

מערכת האוביקוויטין אחראית לפירוקם של חלבונים משובשים וחלבונים מחוללי סרטן – פירוק החיוני לתפקודו התקין של הגוף. הבעיה היא שהגידול הסרטני יודע לרתום את החלבונים מחוללי הסרטן לצרכיו, בין השאר באמצעות אנזים בשם RNF4. במחקר קודם גילה פרופ’ אורין כי RNF4 תומך בתאים מחוללי הסרטן. יותר מכך, הוא הראה שסילוקו של האנזים בסוגי תאי סרטן שונים אכן פוגע בגידול ומצמצם אותו.

כעת גילו החוקרים כי פעילותו של אנזים זה תלויה בחלבון בשם eIF2α. ממצאי המחקר מראים כי ראשית, רמה מוגברת של RNF4 , שאינה אופיינית לגידולי עור שפירים, מאפיינת כ-40% מחולי המלנומה; ושנית, רמה גבוהה של RNF4 מסייעת לגידול ביצירת עמידות לטיפול התרופתי.

באמצעות הנדסת גנום ((gene editing הראו החוקרים כי eIF2α חיוני לפעילות הסרטנית של RNF4 , מגביר את יציבותו וממלא מקום חשוב במיוחד בהתפתחות עמידות לתרופות. בעקבות זאת הם מעריכים כי עיכוב של eIF2α יסלול דרכים להתגברות על בעיית העמידות ולהעצמת יעילותן של התרופות האמורות.

ד”ר אמילי הרש אביטן

במחקר היו שותפים תלמידי המוסמך יאמן אבו אחמד ואביטל אוקנין ויסמן ממעבדת אורין והפתולוג ד”ר יניב זוהר. במחקר תמכו קרן וולף, קרן פיין, מענק המחקר עתידים, המכון הלאומי לסרטן (NCI), הקרן לחקר הסרטן בישראל (ICRF), הקרן למחקר ישראל גרמניה ((GIF ומענק מחקר בסרטן ע”ש משפחת פלינקמן מרנדי.

פרופ’ אורין הוא ראש המעבדה ע”ש סטן ורות פלינקמן לחקר רשתות גנטיות בפקולטה לרפואה ע״ש רפפורט וחבר המרכז המשולב לחקר הסרטן בטכניון (TICC).

ד”ר אמילי אביטן-הרש היא מרצה בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט, חברת מכון המחקר התרגומי  (CRIR) וסגנית מנהלת מחלקת עור בקריה הרפואית רמב”ם. 

לציון ההכרזה על הקרן יתקיים כנס וירטואלי (webinar) משותף הפתוח לקהל הרחב. באירוע, שייערך
היום – יום רביעי, 27 במאי ב-20:00 – יוצגו מחקרים ופיתוחים חדשניים של חוקרי הטכניון ורמב”ם בנושא הקורונה

הטכניון והקריה הרפואית רמב”ם מכריזים על הקמת קרן מחקר משותפת למען בריאות האדם, וזאת במסגרת סמינר וירטואלי (Webinar) שייערך הערב. הקרן תתמקד במחקר ובפיתוח טיפולים חדשים, דרכים לאבחון מהיר, פיתוח טכנולוגיות להגנה על הצוותים הרפואיים ועוד. פעילות זו מצריכה שיתופי פעולה בין-תחומיים-ובין מוסדיים המחברים רופאים, מהנדסים ומדענים.

את הסמינר הערב יפתחו נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון ומנהל הקריה הרפואית רמב”ם ד”ר מיקי הלברטל. השניים ידברו על השותפות בין שני המוסדות, שהתהדקה במהלך ההתמודדות עם התפרצות מגפת הקורונה בישראל. במסגרת שיתוף הפעולה בתקופה זו נערכו מחקרים משותפים של חוקרי הטכניון ושל צוותי רפואה מרמב”ם, ואלה הניבו כמה פיתוחים חדשניים שכבר סייעו בטיפול בחולים ובצמצום ההדבקה.

את האירוע ינחו פרופ’ רפי ביאר, נשיא האגודות הבינלאומיות של רמב”ם ומנהל רמב”ם הקודם, וסגן נשיא הטכניון פרופ’ אלון וולף.

האירוע הווירטואלי, הפתוח לקהל הרחב, יכלול הרצאות של שלושה צוותי מחקר משותפים שכבר מפתחים פתרונות אבחוניים ואחרים לאתגרים שמציבה מגפת הקורונה. בסיומו יוזמנו המשתתפים להפנות שאלות לדוברים. אלה המחקרים שיוצגו:

• ערכה פורצת דרך לאבחון מהיר של COVID-19 על סמך דגימת רוק –
  ד”ר נעמה גבע -זטורסקי מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון ופרופ’ מיכל פאול, מנהלת היחידה למחלות זיהומיות ברמב”ם
• שיטה חדשנית להאצת קצב האבחון באמצעות איגום בדיקות (Pooling) –
  פרופ’ רועי קישוני מהפקולטה לביולוגיה בטכניון וד“ר מורן שוורצוורט-כהן, מנהלת המעבדה הווירולוגית ברמב”ם.
• פרויקט COROBOT – פלטפורמה רובוטית שתופעל מרחוק על ידי הצוותים הרפואיים –
  פרופ’ גיל יודילביץ’ מהפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל בטכניון וד”ר נתי הורביץ, מנהל היחידה לאשפוז יום במערך ההמטולוגי ברמב”ם.

ד”ר מיקי הלברטל, מנהל הקריה הרפואית רמב“ם, אמר כי “בחודשים האחרונים עומד העולם מול משבר בריאותי המשפיע על כל תחומי החיים. גם משבר בממדים כאלה הוא הזדמנות. אחת מההזדמנויות שנוצרו היא התגבור המיידי של הרופא החוקר, הממציא והמהנדס מתוך מטרה משותפת להלחם באיום, על בסיס השותפות רבת השנים בין רמב”ם והטכניון. כך נוצרו חיבורים ופתרונות ברובד האבחנתי והטיפולי בקורונה – זוהי החוזקה של השותפות.”

פרופ’ אורי סיון, נשיא הטכניון, אמר כי “בעקבות התפרצות מגפת הקורונה נרתם הטכניון לבלימתה בכל החזיתות הרלוונטיות – התווית מדיניות, אבחון, טיפול מותאם אישית, בלימת מעגל ההדבקה והגנה על הצוותים הרפואיים. זאת באמצעות חיבור היכולות השונות שלנו, מבינה מלאכותית ומידול מתמטי ועד לאימונולוגיה, הנדסה כימית ורובוטיקה. לקשר ההדוק בין הטכניון לרמב”ם, ובאופן כללי יותר בין הרפואה להנדסה, ערך עצום בימי שגרה ובוודאי בימים אלה, כשכולנו מגוייסים למלחמה הדחופה בנגיף הקורונה ובהתפשטות המחלה.”

המחקרים יעסקו בין השאר בשיפור טיפולים בסרטן ובריפוי פצעים בחולי סוכרת

ארבע קבוצות מחקר מהטכניון זכו במענקי ISF לקידום רפואה ממוקדת אישית (רמ”א). זהו הסבב השני של המענקים שמקצה הקרן הלאומית למדע (ISF), ובמסגרתו הוענקו 16 מענקי מחקר בסכום כולל של כ-60 מיליון ש”ח לקבוצות מחקר מאוניברסיטאות בארץ. המחקרים הנבחרים יובילו להבנה מעמיקה של מחלות באדם ויקדמו את יישומן של גישות טיפוליות חדשות.

ארבע הקבוצות מהטכניון הן:

• פרופ’ אייל גוטליב וד”ר קרן יצחק מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט עם עמיתיהם בשיבא – מרכז רפואי אקדמי. נושא המחקר: מניעת התפתחות עמידות לתרופות בתאי סרטן הלבלב.

• דיקן הפקולטה לביולוגיה פרופ’ יורם רייטר עם עמיתים מרמב”ם: גישה חדשנית להתגברות על עמידות תאים סרטניים לטיפול, וזאת באמצעות תאי T מהונדסים.

• פרופ’ שי שן-אור מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט עם חוקרות ממכון ויצמן ומרמב”ם: ניבוי התמודדות עם זיהומים על סמך הגיל החיסוני של המטופל.

• פרופ’ אהרן בלנק מהפקולטה לכימיה ע”ש שוליך עם דיקנית הפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון פרופ’ מרסל מחלוף ופרופ’-משנה ירון פוקס מהפקולטה לביולוגיה: גישה מותאמת אישית לאבחון פצעים כרוניים בחולי סוכרת ולטיפול בהם באמצעות טיפול חדשני.

16 הצעות המחקר הזוכות בסבב הנוכחי נבחרו מתוך 75 הצעות שהוגשו במגוון רחב של נושאים הקשורים בביולוגיה של האדם והיבטיה הרפואיים. התוכנית מאפשרת הרחבה והעמקה של חקר הרפואה הממוקדת אישית בישראל באמצעות תמיכה במחקרים הצפויים להוביל לפריצות דרך עולמיות. ההצעות הזוכות נבחרו בתהליך תחרותי, על בסיס מצוינות מדעית, על ידי ועדת שיפוט בין-לאומית בראשות חתן פרס נובל לכימיה, פרופ’ רוג’ר קורנברג מאוניברסיטת סטנפורד. היקף המענקים בתוכנית הוא מהגבוהים הניתנים לחוקרים ישראלים על ידי גוף ישראלי.

תוכנית המחקר מתבססת על איגום משאבים בהשתתפות הוועדה לתכנון ולתקצוב של המועצה להשכלה גבוהה, משרד הבריאות, מיזם ישראל דיגיטלית של המשרד לשוויון חברתי, יד הנדיב וקרן משפחת קלרמן (בוסטון). התוכנית מתנהלת ומופעלת על ידי הקרן הלאומית למדע (ISF).

פרופ׳ יובל דור, יו”ר תחום ביולוגיה ורפואה בקרן הלאומית למדע, אמר כי “במחזור השני של התוכנית חזינו שוב בשפע תוכניות מחקר מצוינות, העוסקות בשאלות מהותיות לבריאות האדם וצפויות להביא לתובנות מדעיות ויישומים רפואיים חשובים.”

יו”ר ות”ת פרופ’ יפה זילברשץ אמרה כי “תוכנית רמ”א היא מקור לגאווה וסיפוק. עם סיום המחזור הראשון היה ברור שהתוכנית הצליחה מעבר למצופה. אין ספק כי תהיה לה תרומה אדירה לקידום המחקר והרפואה בישראל ובעולם”.

שי-לי שפיגלמן, ראש מטה ישראל דיגיטלית, אמרה: “המחקרים המעולים שזכו במחזור השני של התוכנית יחזקו את שיתוף הפעולה המצוין הקיים בין האקדמיה לבין מערכת הבריאות הישראלית. שיתוף פעולה זה עומד ביסוד המצוינות הישראלית בבריאות, והוא אחד הגורמים לכך שישראל עברה בהצלחה את הגל הראשון של מגיפת הקורונה.”

בשנה שעברה ניתנו המענקים לראשונה, ואלה חוקרי הטכניון שזכו בהם: פרופ’ רועי קישוני מהפקולטה לביולוגיה (פיתוח טיפול אנטיביוטי מותאם אישית לזיהומים בדרכי השתן), פרופ’ תומר שלומי מהפקולטה לביולוגיה (אבחון מוקדם של סרטן באוכלוסייה), פרופ’ עמית מלר מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית (ניבוי של מחלת רשתית) ופרופ’ יעל מנדל-גוטפרוינד מהפקולטה לביולוגיה (אבחון טרום-לידתי של מומים מולדים).

להודעה המלאה באתר ISF לחצו כאן

בפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון פותחה מסכת הגנה מפני נגיף הקורונה המחטאת את עצמה לשימוש חוזר. החיטוי מבוסס על חום המיוצר בשכבת סיבי פחמן בתוך המסכה באמצעות מטען חשמלי של טלפון נייד; על הפיתוח הוגש פטנט בארצות הברית

החודשים האחרונים הפכו את מסכת ההגנה לפריט חובה, וכולנו נחשפנו לסוגים השונים של המסכות ובראשן למסכה מסוג N95. לצד הריחוק הפיזי והשמירה על ההיגיינה נדרשנו להקפיד על שימוש במסכות. עם זאת, הרשויות הקפידו להבהיר שהשימוש במסכות חייב להיות נכון. בין השאר פירוש הדבר הוא שגם אם הצלחנו לשמור על המסכה נקייה ויבשה במשך היום, בסופו עלינו להחליפה.

הנחיות אלה, והצורך הדחוף במסכות לצוותים הרפואיים והפרא-רפואיים המטפלים בחולי קורונה, הובילו לביקוש פתאומי למסכות אלה ולמרדף אחר יצרנים וספקים בכל העולם. בארצות הברית, לדוגמה, נדרשות כ-3.5 מיליארדי מסכות כדי להתגונן במקרה של התפרצות חריפה של נגיף הקורונה – פי מאה ממספר המסכות הקיים שם בפועל. גם בישראל נוצר מחסור במסכות, שהחריף עם הכרזת משרד הבריאות על חובת השימוש במסכה.

במעבדתו של פרופ’ יאיר עין-אלי, דיקן הפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון, פותחה מסכה רב-פעמית הניתנת לחימום מבוקר – תהליך המשמיד את הנגיפים שהצטברו עליה במשך היום ומכין אותה לשימוש חוזר. הקונספט החדשני מבוסס על שכבה פנימית של סיבי פחמן המפוזרים במסכה באופן הומוגני. כאשר שכבת הסיבים מתחממת באמצעות זרם נמוך (2 אמפר) ממקור סטנדרטי – מטען נייד, חיבור USB או מטען סלולרי – היא משמידה את הנגיפים.

קבוצת המחקר של פרופ’ עין-אלי, יחד עם קבוצות המחקר של פרופ’ דבי לינדל ופרופ’ עודד בז’ה מהפקולטה לביולוגיה, ייצרה ובדקה את אב הטיפוס של המסכה, הנטען באמצעות חיבור למטען של טלפון נייד. בסיוע היחידה העסקית של הטכניון הוגש על הפיתוח פטנט בארה“ב ומתקיימים מגעים למסחורו עם גורמים בתעשייה.