HujiCast

הבינה המלאכותית רושמת לעצמה הישג אחר הישג ושוברת שיא אחר שיא. האורח בפרק הזה הוא ד"ר תום הופ, מרצה וחוקר מביה"ס להנדסה ומדעי המחשב באוניברסיטה העברית, שמפתח כלים מתקדמים לעיבוד שפה טבעית על מנת ליצור תוכנות תומכות החלטה עבור הרופאות והרופאים. מיליוני מאמרים רפואיים יוצאים כל שנה במגוון מסחרר של תחומים ואין לאף רופאה או רופא סיכוי לעבור על כולם. בדיוק את הבעיה הזו מנסה ד"ר הופ לפתור ולספק לכל רופא את המידע הכי עדכני במהירות. והכל בעזרת שימוש בצ'אט, כלומר בשפה טבעית לגמרי. שוחחנו על האתגרים העומדים בדרכו - והם רבים מאוד, מסתבר.

אחד האתגרים הגדולים הוא השכל הישר, ההיגיון הפשוט - או יותר נכון היעדרם המוחלט של אלה אצל הבינה המלאכותית. התוכנות אמנם הולכות ומשתכללות אבל עדיין חסר להן את מה שלכל אחת ואחד מאיתנו יש בשפע: הבנה מיידית של איך העולם עובד. בעיה נוספת היא שלמעשה בלתי אפשרי לדעת איך התוכנה מגיעה לתשובה שהיא מגיעה אליהן. שלא כמו בני אדם, היא לא מסוגלת לספק הסברים. על מנת שכלי בינה מלאכותית יוכלו להשתלב בצורה טובה יותר ברפואה, צריך לתת להן הבנה סיבתית של המנגנונים הסיבתיים היסודיים בעולם. הדרך לשם, כך נראה, עוד רחוקה. אבל לתום הופ כבר יש כמה רעיונות.

כיוון נוסף שנחקר במעבדה של ד"ר הופ הוא הניסיון לעזור לחזות שימושים חדשים של תרופות, זיהוי קומבינציות מיטביות של תרופות וכד'.

לסיום שוחחנו על תוכנת הבינה המלאכותית של גוגל שעברה את מבחן ההסמכה לרפואה בארצות הברית. האם היא באמת עשתה את זה? אז זהו, שלא בדיוק.

ד"ר מיכל ליפשיץ, אחות חוקרת באגף נשים ויולדות בהדסה וחברת סגל בבה"ס לאחיות בפקולטה לרפואה באוניברסיטה העברית ואחות חוקרת באגף נשים ויולדות בהדסה עין כרם, עמדה בראש צוות חוקרות וחוקרים שפיתח מודל חדש של בינה מלאכותית שיכול לחזות באופן מיטבי את הסיכוי ללידה בריאה וקלה, ולעומתה את הסיכוי לצורך בניתוח קיסרי דחוף.

המודל החדשני, מספרת ד"ר ליפשיץ, הוזן בנתונים רפואיים של למעלה ממאה אלף יולדות. מאגר הנתונים מכיל מידע על היולדת והעובר, מהיסטוריה רפואית ועד לנתונים המתקבלים בזמן אמת במהלך הלידה עצמה, כמו קצב התקדמות הלידה, פתיחת צוואר הרחם ועוד. כך, יכול המודל לזהות את רמת הסיכון של היולדת ומהלך הלידה. 

מטרת המודל היא להפוך למערכת תומכת החלטה שתעזור לצוות הרפואי לנתב באופן הטוב ביותר את המשאבים בחדר הלידה; להציב את הצוותים הרפואיים המנוסים ביותר בלידות בסיכון גבוהה, לדאוג ליולדות בסיכון ולהעריך מצבי מצוקה שבהם נמצא העובר וכך למנוע סיבוכים ולהגן על היולדת והילוד. לפי ד"ר ליפשיץ, הממצאים יכולים לשפר משמעותית את יעילות המערכת ולהפחית את שיעור הסיבוכים בלידות, כבר בעתיד הקרוב. 

בנוסף, שוחחנו עם ד"ר ליפשיץ על השילוב המעניין בין עבודתה כאחות בחדר לידה - עבודה שכולה מגע אישי עם היולדת - לבין עבודתה עם מודל ממוחשבים של בינה מלאכותית, שהיא ההפך הגמור ממגע אישי. 

מה הקשר בין תופעות לוואי של תרופות, אנרגיה ירוקה, בעיות נשימה, נזקי דנ"א ושבבי מחשב טובים ומהירים יותר? מאחורי כל אלה אפשר למצוא את הכיראליות - כלומר, היעדר סימטריה. חישבו על בורג: הוא מסתובב רק לכיוון אחד. הביטו על שתי כפות הידיים שלכן: הן דומות, אבל לא סימטריות. כלומר, אי אפשר ליצור ביניהן חפיפה על ידי סיבוב שלהן במרחב. אין ביניהן סימטריית מראה. זוהי הכיראליות.

איך היא קשורה לכל הדברים שהוזכרו לעיל? למה הטבע מצליח לייצר אותה בקלות ובטבעיות אבל לנו, בני האדם, זה קשה עד מאוד? לשם כך הגיע לאולפן שלנו פרופ' יוסי פלטיאל, ראש המכון לפיזיקה יישומית באוניברסיטה העברית, להסביר את הכל. פיזיקה יישומית, כשמה כן היא: פחות מחקר "טהור" ויותר פעילות מבוססת יישומים, והיישומים רבים ומגוונים, רק חלקם הוזכרו פה, על השאר תוכלו ללמוד בפרק.

בנוסף, שוחחנו על ביולוגיה קוונטית - נושא מרתק מאין כמותו. התופעות הקוונטיות מופיעות רובן ככולן במרחבים הקטנים ביותר, המיקרוסקופיים, אבל פרופ' פלטיאל מחפש תופעות קוונטיות כמו סופרפוזיציה, מנהור, ושזירה - גם בעולם שלנו, המאקרוסקופי, כלומר בצמחים ובבעלי חיים - ולא רק מחפש, גם מוצא. מהי ההשפעה של תופעות קוונטיות על העולם שלנו? 

העולם שלנו, החומרי, מורכב מתגובות כימיות המתרחשות ללא הפסק כשמולקולות נפגשות, מתפרקות, נוצרות ומשנות את המבנה שלהן כשאלקטרונים קופצים מפה לשם ובחזרה. התגובות הכימיות האלה מתרחשות במהירויות ובמרחקים שקשה לתפוס מרוב שהם קטנים: מיליארדיות שנייה ספורות ומיליוניות המילימטר. כדי לצפות ולחקור את התגובה הכימית בזמן אמת צריך לצלול אל העולם הזעיר, הבין-אטומי - הצטרפו אלינו למסע אל הממד הקוונטי.

זה בדיוק מה שעושים במעבדה של פרופסור דניאל שטראסר מהמכון לכימיה באוניברסיטה העברית וראש התכנית המשולבת פיזיקה-כימיה לתואר ראשון. במעבדה של שטראסר עוקבים אחרי תזוזת גרעיני האטום בתוך המולקולה ומודדים את התנודות של האלקטרון תוך כדי תהליכי היצירה והשבירה של קשרים כימיים - ואת כל זה מצלמים בתלת ממד. נפלא!

איך זה קורה? בעזרת מכשור ייחודי שמוכנן ונבנה במיוחד עבור המעבדה ופולט פולסים קצרים של אור הנורים במהירות הגבוהה ביותר האפשרית היום, הפולסים הקצרים מסוגלים לתלוש אלקטרון ממולקולה ומאפשרים לעקוב אחרי תזוזת גרעיני האטום בתוך המולקולה בתהליכי היצירה והשבירה של תגובות כימיות. 

פרופ' שטראסר מכניס אותנו לעולם הקוונטי בשיחה מרתקת. מעניין שהשפה שבה אנחנו מדברים לא יכולה לתאר את העולם הקוונטי. אנחנו אומרים שהאלקטרון "קופץ", אבל האלקטרון לא קופץ. הוא קוונטי, וככזה הוא נמצא בו זמנית בשני מקומות: רגע אחד הוא יותר פה ורגע אחר יותר שם. מוזר. שיחה מממד אחר.

התגלית הבאה מתחילה בסיפור קשה על משפחה שבה נערכו נישואי קרובים במשך ארבעה דורות. כרבע מהבנות במשפחה גדלו ללא שחלות ולא עברו את התהליך הנורמלי של התבגרות מינית. אצל הבנים, לעומת זאת, לא נתגלתה שום בעיית פוריות. המקרה הגיע לידיעת פרופ' עופר גרליץ מהמחלקה לביולוגיה התפתחותית וחקר הסרטן בפקולטה לרפואה בעברית, והוא יצא לחקור את הגורמים לעקרות אצל בנות המשפחה. המסע הוביל אותו לתגלית חשובה ביותר.

פרופ' גרליץ וצוותו זיהו מוטציה באחד הגנים שמבדילה בין הבנות העקרות לפוריות. הגן - נוקלאופורין 107 שמו - מקודד לחלבון שלו תפקיד חשוב בתעלה המקשרת בין גרעין התא (בו נמצא הדנ"א) לשאר חלקי התא והוא הגן אחראי על תקלות בהתפתחות השחלה ובעיות פוריות.  

גרליץ יצר זבובים עם מוטציה זהה לזו שנמצאה בבנות ומצאו שגם בחלק גדול מהזבובות נמצאה פגיעה קשה בהתפתחות השחלות,  מה שהוכיח את החשיבות הקריטית של המוטציה והגן להתפתחות השחלה ותהליך יצירת הביצית. התגלית יכולה לאפשר אבחון חולות ונשאים למחלה בשלב הקדם לידתי וכך למנוע תחלואה קשה, חוסר התבגרות מינית ועקרות, ואולי אפילו גם לשפר את היכולת טיפולית בבעיות של עקרות מוקדמת. 

לתגלית יכולות להיות השלכות נרחבות בתחום הפוריות וגם בתחומים נוספים בביולוגיה של התא. חשיבות המחקר בולטת מאחר שנכון לעכשיו, ידוע לנו מעט מאוד על התהליכים המעורבים בהתפתחות השחלה והביצית. הממצאים של פרופ' גרליץ יאפשרו לנו לפתח ערכות לזיהוי נשאות של מחלות גנטיות רלוונטיות ויסללו את הדרך למטרות טיפוליות וטיפולים פוטנציאליים עתידיים לאי פוריות נשית.

כמו שאסטרופיזיקאים מביטים בטלסקופים שלהם אחורה בזמן בחיפוש אחר תשובות בנוגע להיווצרות היקום - כך ד"ר יניב אלקובי מביט במיקרוסקופים שלו אחורה אל היווצרות האדם, בחיפוש אחר המקור של בעיית הפוריות. 

מחקר חדשני ופורץ דרך של ד''ר אלקובי מהפקולטה לרפואה האוניברסיטה העברית, שפורסם בכתב העת היוקרתי Science, גילה את אחד המנגנונים שמובילים לבעיות פוריות בביצית. כלומר  -ואנחנו מקווים שאתן יושבות ויושבים- במחקריו הוכיח אלקובי שבעיית הפוריות של האישה מתחילה כשהיא עדיין בבטן אימה, כעובר בת 15 שבועות. די מדהים, לא?

אלקובי חשף אברון בשם סיליה הנמצא בביצית בשלבי ההתפתחות המוקדמים שלה ולו תפקיד קריטי בתהליך חלוקת הגרעין ובמכניקה של כרומוזומים הנחוצים ליצירת תאי מין ולפוריות.

שוחחנו על המורכבות של הביצית ועל היופי הנשגב של מערכת הרבייה והגדילה, מעוברים של קיפוד ים, דרך דגים ועד לבני האדם  - והגענו למסקנה שכל מה שחי הוא פלא. 

האורח בפרק הזה, ד"ר יונתן קדמון ממרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח באוניברסיטה העברית, מנסה להבין איך עובד המוח האנושי. איך, מתוך יחידות בסיסיות וחסרות חיים כמו נוירונים, שהדבר היחיד שהן עושות זה לירות פולסים חשמליים ונפגשות בצמתים הנקראים סינפסות, נובטות התנהגות אינטילגנטית ובוקעת התודעה? איך יכול להיות שאיבר השוקל כק"ג וחצי בסך הכל, שכשישים אחוזים ממנו שומן והארבעים אחוזים הנותרים הם שילוב של מים, חלבונים, פחמימות ומלחים - יכול לבצע את החישובים הכי מסובכים ולהפוך להיות המכונה המשוכללת ביותר שמוכרת לנו ביקום? המאזינות והמאזינים מוזמנים לשיחה מרתקת.

על מנת לענות על השאלה הזאת מנסה ד"ר קדמון להתחיל בקטן, לבנות רשתות נוירונים מצומצמות, לתת להן את אותן משימות שנותנים לעכברי מעבדה, ואז לבדוק ולהשוות את המערכות. מסתבר שזה עובד לא רע ומלמד אותנו כמה שיעורים מעניינים מאוד על המוח שלנו.

לתופעה הזו שהוזכרה לעיל, שמציגה התנהגויות מורכבות מאין כמותן שנבנות על בסיס מערכות פשוטות עד מאוד קוראים "התהוות". אפשר לומר שכל העולם שלנו הוא תופעת התהוות אחת גדולה. על מנת להבין את ההתהוות אפשר לחשוב על חדר מלא באוויר. דרך אחת להסתכל על האוויר היא לספור כל מולקולה ומולקולה ולבחון איך היא מתקשרת עם האחרות, הדרך השניה, דרך ההתהוות, היא להסתכל על כל האוויר בחדר כמכלול ולראות איך המכלול המתהווה הזה מקבל תכונות שאין להן זכר במולקולות הזעירות: פתאום אפשר לדבר על לחץ, טמפרטורה, לחות, פתאום אפשר לראות איך האוויר מעביר גלי קול, ועוד. זוהי ההתהוות.

שוחחנו על המחקרים המרתקים המתבצעים במעבדה של ד"ר קדמון, המשלבים רעיונות מביולוגיה, פיזיקה תיאורטית, תורת המידע, למידה סטטיסטית, בינה מלאכותית, הנדסת תוכנה ועוד. ובדיוק כשחשבנו שהמוח שלנו לא מתפוצץ מספיק, התחיל ד"ר קדמון להסביר לנו כל הקשר בין תהליכי החשיבה שלנו לתיאוריית הכאוס וניסה לענות על השאלה הגדולה מכולן (כאילו השאלות עד עכשיו לא היו כאלה): האם יש לנו רצון חופשי?

כשזה מגיע לרפואה, הרוב המכריע של הפרקים ב-HUJICAST, הסכת המדע והמחקר של האוניברסיטה העברית בירושלים, מתמקד באופן טבעי בהצלחה ובהתקדמות של המדע: טכנולוגיות חדשות לאבחון מוקדם, פיתוח תרופות חדשות, בדיקות רגישות יותר, טיפול יעיל יותר, מניעת מחלות והארכה ושיפור של איכות החיים. ועדיין, בסוף כולם מתים. איך מתמודדים החולה, הרופא והרפואה כולה עם השלב הסופי בחיי אדם?

ד"ר אדיר שאולוב, הוא המטולוג ומומחה ברפואה פליאטיבית, שנקראת גם רפואה מקילה או רפואה תומכת, שתפקידה לשפר את איכות חייהם של חולים בשלב שבו המחלה לא מגיבה עוד לטיפול מרפא, ומה שנותר הוא הקלה על סבלו של החולה, הן הפיזי והן הנפשי והרוחני. ד"ר שאולוב ניצב בחזית הקשה הזאת.

בשיחה כנה ומרגשת מספר ד"ר שאולוב על ההתמודדות עם המוות, נושא ש"בתי הספר לרפואה לא מכינים אותך אליו" לדבריו. שוחחנו על תהליך קבלת ההחלטות במצב הקשה הזה: הארכת חיים מול איכות חיים. איך מתקבלת ההחלטה, מה נעשה במקרה של חולה שלא יכול לתקשר. שאלנו על רגע המוות, על איך אנשים שונים מתמודדים עם סוף חייהם, איך אנשים מגיבים למוות, לבשורה שאי אפשר עוד לרפא אותם.

שוחחנו על המשבר הקיומי אל נוכח הסוף - הרי כולנו הולכים למות וכולנו מכחישים את זה. מה סט התכונות שנדרש מרופא פליאטיבי, האם כמו בכל תחום, גם בתחום הזה יש טרנדים ואפנות? עד כמה התגובות תלויות גיל? 

שוחחנו על חוק החולה הנוטה למות, על איך מרגיש רופא כשהוא כבר לא "האביר על הסוס הלבן" שבא לרפא, אלא זה שבא ללוות לקראת הסוף, מה אפשר לומר כשאין מילים? מה מפחיד אנשים? איך נראה רגע המוות? ומה נחשב ליום טוב בעבודה עבור רופא פליאטיבי?

המחקרים של ד"ר עבד-אלפתאח מנסור, חוקר במחלקה לנוירו־ביולוגיה קלינית שבפקולטה לרפואה של האוניברסיטה העברית הולכים על גבול המדע הבדיוני, ומדי פעם גם עוברים אותו. שיחה מרתקת על אחד התחומים המתפתחים והמרתקים ביותר ברפואה היום: שילוב של רקמות מוח אנושיות במוחות של עכברים, במטרה לחקור פתולגיות של מחלות נוירו-דגנרטיביות.

ד"ר מנסור היה הראשון בעולם שביצע השתלה של אורגנואידים אנושיים בתוך מוח של עכבר מעבדה, זה קרה ב-2018 במכון סאלק שבסן דייגו, קליפורניה. מאז חזר ד"ר מנסור לאוניברסיטה העברית והוא ממשיך לדחוף את המדע קדימה.

אורגנואיד הוא גרסה ממוזערת של איבר חי בשלושה ממדים ועם מיקרו-אנטומיה דומה לזו של האיבר המקורי. ניתן ליצור אורגנואידים על ידי תאים מהרקמה המקורית או מתאי גזע עובריים. יש למדע היום את היכולת לקחת תא אנושי של אדם בכל גיל ולהנדס אותו אחורנית עד שהוא חוזר להיות תא גזע עוברי. לתאי הגזע האלה יש יכולת להתפתח לתאי יעד מוגדרים: אפשר "להגיד" לתא להפוך לרקמת מוח, כבד, עור וכד'. היכולת לייצר "אורגנואידים" נחשבת לאחת מפריצות הדרך המדעיות החשובות בעשור האחרון. ד"ר מנסור, כאמור, מתמקד ביצירה של רקמת מוח.

התחום של שילוב רקמות מוח אנושי במוח של בעל חיים רשם התקדמויות ניכרות בשנה האחרונה: הרקמות האנושיות נקלטות בתוך המוח של החיה, מתפתחות ויוצרות קשרים עם יתר חלקי המוח. פשוט מטורף. ההשלכות של ההישג המדעי הזה בכל הנוגע להבנת המוח ולמציאת טיפולים למחלות שהן כיום חשוכות מרפא עשויות להיות אדירות.

ועדיין, בפני ד"ר מנסור וחוקרים אחרים עומדת בעיה אחת מהותית: בעוד שאפשר לקחת תא ולהצעיר אותו - עדיין בלתי אפשרי לגרום לגרום לתאים ולרקמה להתבגר ולהפוך לתאים של אדם מבוגר. איך משרים זקנה? איך לדמות חיים שלמים על התא? איך להריץ אותם במהירות? זו התעלומה המרכזית של התחום.

שוחחנו גם על השאלות האתיות המהותיות העולות מתחום המחקר הזה: האם נכון לקחת תאים ממין אחד ולשים במין אחר? כשלוקחים תאים מאדם, הופכים אותם לתאי גזע ואז מפתחים מהם אורגנואיד מוח קטן - של מי המוח? כשמשתילים רקמה מוח אנושי במוח של עכבר, מה מקבלים? עכבר-אדם? איפה מתחילה התודעה? כן, היום מדובר בכמות קטנה של תאים - אבל מה יהיה מחר? בעוד עשור?

שוחחנו גם על חזונו של ד"ר מנסור, לבנות מודל שמדמה מוח אנושי בצורה טובה, מבחינת הרכב תאים, אזורים ונוירונים מקשרים. שיחה מעוררת מחשבות והשראה.

יותר מ-1.6 מיליוני אנשים מתים בשנה עקב זיהומים פטרייתיים - בערך פי שלוש ממלריה. אם זה לא מספיק, הרי שבכל שנה יש יותר ויותר מחלות פטרייתיות בעולם, שנעשות יותר קטלניות, ועדיין אנחנו יודעים עליהן ועל הדרך להילחם בהן, כל כך מעט. הפטריות, כידוע, הן ממלכה נפרדת בטבע, לא בעלי חיים וגם לא צמחים, שחלק מהתכונות שלהן, כמו גרעין תא, מקשה מאוד על המאבק בהן ופיתוח תרופות לטיפול בזיהומים שהן גורמות. המוות מזיהומים פטרייתיים הוא לפי חוקרים רבים, "המגפה השקטה". 

בעולם יש כחמישה מיליון זני פטריות, ורק כמה מאות מהן פתוגניות לאדם. את הפרק הזה של HUJICAST, הקדשנו להן בעזרת ד"ר נטע שלזינגר מפקולטה לחקלאות מזון וסביבה, שחוקרת פטריות פתוגניות (רעילות) גם לנו בני האדם וגם לצמחים. 

המעבדה של ד"ר שלזינגר משתמשת בגישה רב-תחומית כדי להתייחס לשתי שאלות רחבות: מהם המנגנונים המאפשרים לפטריות להתגבר על מערכת החיסון ולגרום למחלות, ומצד שני, כיצד התגובה החיסונית של הגוף המארח יכולה להגן מפני פתוגנים פטרייתיים. 

העליה בזיהומים ומחלות שמגיעים מפטריות נקשרת למספר גורמים: משבר האקלים, שגורם ליותר ויותר מיני פטריות להסתגל לטמפרטורות גבוהות יותר, וכך לשרוד גם בגוף האדם; הפטריות החכמות לומדות לפתח עמידות במהירות נגד מרבית סוגי התרופות; תרופות חדשות שמחלישות את מערכת החיסון (כמו לדוגמא) אצל מושתלי איברים וחולים כרוניים, "מקילות" על הפטרייה להתפתח בגוף האדם; הן למדו לשגשג דווקא בסביבה שבה אנחנו הכי פגיעים: בבתי החולים, ובמיוחד במחלקות לטיפול נמרץ. בתקופת הקורונה, כ-30 אחוזים מהמאושפזים במחלקות טיפול נמרץ פתחו זיהומים פטרייתיים קטלניים. כשישים אחוזים מהם נפטרו, לאחר טיפול. זה המון.

חלק מהפטריות הפתוגניות נישא באוויר, חלקן מתיישב בעקשנות על משטחים רפואיים (אינפוזיות, קטטרים וכד') וכך חודר לגוף האדם. שוחחנו על כמה מהפטריות היותר קטלניות, שעצם שמן מטיל אימה: פוזריום אוקסיספורום, אספרג'ילוס פומיגטוס וקנדידה אוריס - הפטריה שמאיימת על העולם בגלל היותה עמידה לכל התרופות. הפטריה תוארה על ידי המרכז לבקרת מחלות (CDC) כ"איום בריאותי עולמי חמור". 

מפחיד, אבל יש תקווה. ד"ר שלזינגר וצוותה עובדים על מספר שיטות מעניינות להילחם בפטריות פתוגניות ולפתח תרופות שיוכלו לנצח אותן. דרך אחת היא לגרום לפטרייה לבצע בעצמה "מוות תאים מתוכנת", או במילים אחרות, לגרום לה להתאבד. דרך שניה היא לגייס את הווירוסים שגדלים על הפטריות כדי להילחם בהן. נאחל לה בהצלחה.