imec חושפת בישראל: הרפואה הדיגיטלית בפתח

18 דצמבר, 2016

מכון imec, חשף בפני עובדי חברת אפלייד מטיריאלס בישראל כמה מההתפתחויות המפתיעות בתחום הצומח של סמיקונדקטורס ליישומי בריאות: החל בבדיקות DNA וכלה במעבדת בדיקות ב-USB

מכון imec, חשף בפני עובדי אפלייד מטיריאלס בישראל כמה מההתפתחויות המפתיעות בתחום הצומח של רכיבי סמיקונדקטורס ליישומי בריאות: החל בבדיקות DNA שגרתיות לטיפולים אישיים, וכלה במעבדת בדיקות ב-USB

אחד התחומים המרתקים ביותר כיום בעולם השבבים הוא פיתוח יישומי IoT בתחום הרפואה האישית, או מה שקרוי Internet of Healthy Things (אינטרנט של הדברים הבריאים). מכון המחקר הבלגי Imec, הנחשב לאחר ממוקדי הפיתוח החשובים בתחום תעשיית הסמיקונדקטורס, עובד כבר  15 שנה על פיתוח שבבים המתממשקים אל הגוף האנושי ומסוגלים לעקוב אחר מולקולות ותאים בגוף, ואף להשפיע עליהם למטרות טיפוליות.

סגן נשיא המחלקה לטכנולוגיות מדעי החיים ב-Imec, פטר פומנס (Peumans), הגיע לאחרונה לארץ כדי להשתתף ביום העיון של חברת אפלייד מטיריאלס (Applied Materials) שנערך באוניברסיטת בן-גוריון בבאר-שבע. זו היתה הפעם הראשונה שבה חברת אפלייד מטיריאלס ערכה אירוע משותף לאירופה ולישראל. בארוע השתתפו יותר מ-380 מהנדסים ומפתחים מחברת אפלייד מטיריאלס, שהציגו 119 מאמרים, 32 מצגות ו-19 פוסטרים.

פומנס הוזמן על-ידי אפלייד מטיריאלס כדי להציג בפני העובדים את מגמות ההתפתחות של הסמיקונדקטורס ליישומים רפואיים. לדבריו, כבר שנים רבות קיים חזון של מיפוי ה-DNA הייחודי והספציפי של כל אדם. "אולם העלות של מיפוי DNA האנושי, הכולל 6 מיליארד צמדי בסיסים, אינה מאפשרת לבצע מיפויים בהיקפים כאלה. כדי לוודא שהמיפוי האישי מדויק, יש לקרוא את רצף ה-DNA כ-30 פעם, מה שמצריך כוחות מחשוב גדולים.

פטר פומנס סכנס המהנדסים של אפלייד מטיריאלס

אולם העלייה המהירה, בקצב הנדסי של עוצמת העיבוד של המחשבים מקרבת אותנו לעידן שבו נוכל למפות את ה-DNA של כלל בני האדם. אם בשנת 2001 עלות מיפוי מלא של רצף DNA אנושי הסתכם בכמיליון דולר, כיום ניתן למפות DNA של אדם בכ-1,000 דולר בלבד. ככל שהעלות תקטן כך ניתן יהיה למפות יותר ויותר בני-אדם. התחזית שלנו היא שכבר בעשור הזה ניתן יהיה למפות עשרות מיליארדי DNA, כלומר את ה-DNA של כל בני האדם החיים".

לדבריו, מכון Imec הבלגי עובד כיום על פיתוח שבב שיוכל לבצע מיפוי מלא של הגנום האנושי, בפעולה אחת ובבדיקה זולה ומהירה. "להערכתנו, מיפוי אמיתי של ה-DNA של אדם אינו דבר שייעשה רק פעם אחת במהלך חייו, מכיוון שכדי להתמודד עם מחלות שונות יהיה צורך לבצע את המיפוי מספר פעמים. מיפוי ה-DNA בזרם הדם של חולה סרטן יוכל לאפשר מיפוי של סוגי הגידולים הסרטניים המתפתחים בגוף, והתאמת טיפול ייעודי לסוג הסרטן הייחודי המתפתח אצל כל אדם בנפרד. "כיום אנחנו מנסים לפתח ב-Imec מנסים שבבים שיוכלו לאתר בדגימת הדם את התאים הסרטניים המצויים בגוף. בעתיד אף ניתן יהיה לזהות ניצנים של גידולים סרטניים עוד בטרם ניתן לזהות אותם בגוף".

מיפוי DNA הוא בעצם בדיקה שגרתית

סיבה נוספת לכך שיהיה צורך למפות את ה-DNA האנושי יותר מפעם אחת בחייו של אדם קשורה לאוכלוסיית החיידקים המתקיימים בגוף שלנו. "ניתן לומר שאנחנו מעין מיכלים מהלכים של חיידקים. בגוף האדם יש  פי 10 יותר תאי חיידקים מאשר תאים המכילים DNA אנושי. לחיידקים יש חשיבות רבה בשמירה בריאותנו ועל הסיכוי שלנו לחלות במחלות מסוימות. כך למשל, תאי החיידקים במעיים משפיעים לא רק על מערכת העיכול, אלא גם על מערכת החיסון ואפילו על פעילות המוח. כדי להבין את המצב הבריאותי של האדם יש צורך למפות את אוכלוסיית החיידקים בגופו.

"המכשירים הקיימים בשוק כיום למיפוי הגנום (DNA Sequencer), הם גדולים ומורכבים מדי לתפעול, ומשום כך הם מצויים בעיקר במעבדות פיתוח ולא בקליניקות עצמן. כדי להטמיע את המערכות הללו בשימוש השוטף במרפאות, יש צורך להקטין את המערכות הללו ולפשט את השימוש בהן, כך שאיש המעבדה יוכל להכניס את דגימת הדם ולקבל את התוצאה. כמו-כן, זמן המיפוי עדיין ארוך מדי ונמשך כ-24 שעות. במצבים מסכני חיים, כגון זיהום דם, יש צורך לקצר את הבדיקה לשעות ספורות.

פרויקט נוסף שהציג פומנס, ש-Imec עובדת עליו עם בית החולים ג'ון הופקינס, מיועד לבצע מהפיכה בתחום בדיקות הדם השגרתיות שמבצעים למטופלים. "בדיקת דם כיום היא תהליך מסורבל האורך זמן רב. המטופל צריך להגיע לרופא, לקבל הפנייה, לבצע בדיקת דם, הדגימה נישלחת למעבדה והתוצאות נשלחות לרופא. כדי לקצר את התהליך הזה, Imec מפתחת ערכה ביתית בשם Lab on Chip, המותקנת על USB, שתאפשר לכל אדם לבצע בדיקת דם בקלות בביתו. באמצעות דקירה קלה. השבב בערכה יידע לקרוא את בדיקת הדם והיא תועלה לענן ומהענן יוכלו המעבדות לבצע ניתוחים נוספים. פיתוח כזה יכול לייעל באופן משמעותי את פעילות מערכת הבריאות כולה.

ביו-אימפדנס: חיישן מסוג חדש

ראוי לציין שבחודש נובמבר השנה חשפה imec חיישן מסוג חדש שנועד לשפר את הטיפול בחולים באמצעות ערכת ניטור זולה וניידת. בשיתוף עם מכון המחקר הממשלתי ההולנדי Holst Centre, פיתח הצוות של imec חיישן מסוג חדש בשם ביו-אימפדנס, הבודק את ההתנגדות החשמלית באזור בו הוא מוצב. במהלך תערוכת electronica 2016 שנערכה בחודש הקודם במינכן, היא הציגה מוצר לביש הכולל ארבעה חיישני ביו-איטמפדנס, רכיב על-גבי שבב המשמש בתפקיד Medical Sensor Hub ומנתח את המידע מהחיישן, ומערך תקשורת מסוג Bluetooth Low Energy המשדר את המידע אל הסמארטפון או אבזר אחר.

הייחוד של החיישן החדש נעוצה בכך שניתן לבדוק באמצעותו פרמטרים פיסיולוגיים רבים ושונים מאוד זה מזה: החל מבדיקת פעילות הלב (אקג), ניטור מצב הנוזלים בגוף, כמות הנוזלים בריאות, ניטור איכות הנשימה ועוד.  הכולל את החיישן החדש, מעבד, מודומדובר ברכיב חדש חיישן פעילות לב (אקג).

המוצר מיועד לתחום צומח הנקרא Mobile Health. הוא מתייחס לאנשים הסובלים ממחלות כרוניות מסוגים שונים וזקוקים לניטור רצוף. להערכת משקיפים. ניתן לספק את הפתרונות האלה מבלי לפגוע בשגרצ החיים או בצורך לאשפז את הפציינטים, רק באמצעות פתרונות דיגיטליים. להערכת imec, שוק ה-Mobile Health העולמי יצמח מהיקף של כ-19.6 מיליארד דולר בשנת 2016, להיקף של כ-58.8 מיליארד דולר בשנת 2020.

פורסם בקטגוריות: חדשות , מכשור רפואי , סמיקונדקטורס