"כיום מדברים על 'איבר על שבב' – כבד, כליה ואפילו מוח"

"השימוש ב-AI בביולוגיה נעשה רב ומורכב יותר, לא רק בניתוח נתונים ביולוגיים מרובה-רבדים – אלא גם בתכנון מוצרים ביולוגיים מורכבים. AI מאפשרת לטייב ביולוגיה קיימת ואף 'להמציא' ביולוגיה חדשה, תוך חיסכון במשאבים רבים הנדרשים למו"פ 'רטוב' במעבדה הביולוגית", כך אמר ד"ר שי מלצר, מנהל התוכנית הלאומית לביו-קונברג'נס, רשות החדשנות.

בראיון לאנשים ומחשבים אמר ד"ר מלצר, כי "המורכבות בשימוש ב-AI בביולוגיה היא, למשל, בעולם הייצור של חלבון בתאים, בחיידקים, בשמרים ובעוד מערכות תאיות. זהו אלמנט יסודי בייצור ביולוגי. שיפור יעילות הייצור במערכות שונות – למשל על ידי תכנון רצפים גנטיים בהתאמה למערכות הייצור – הוא מרוץ חימוש בלתי נגמר בתעשייה. אזור נוסף הוא האנזים – חלבון המזרז תגובה כימית כלשהי, ומהווה אבן בניין בתהליכי ייצור ביולוגי. כך, תכנון אנזימים חדשים לגמרי באמצעות AI עשוי לייעל מאוד את התהליך ואף לאפשר פונקציות ייצור חדשות".

AI כמענה למורכבות שבמחלת הסרטן

סרטן, אמר ד"ר מלצר, "הוא מחלה מורכבת מאוד הנגרמת ומושפעת ממספר רב של מרכיבים. חלקם ניתן לזיהוי ולאפיון באופן פרטני אבל קשה מאוד לשלב את כולם במודל אחד לצורכי אבחון, או טיפול מותאם אישית, או לתכנון ופיתוח תרופות חדשות. מגוון חברות ישראליות משתמשות במערכות חישוביות עמוקות כדי לנתח נתונים ביולוגיים שונים – ולתת מענה למורכבות שמעמיד הסרטן בפני הקלינאים ומפתחי התרופות. AI מאפשרת לנתח נתונים במערכות בעלות מורכבות-יתר ולספק לקהילת הביו-מד בסיס איתן יותר לקבלת החלטות בקליניקה ובמעבדות המו"פ".

ד"ר מלצר הסביר: "ברוב הפרויקטים בביו-קונברג'נס, הביולוגיה 'פוגשת' טכנולוגיות אחרות, הנדסה או תוכנה. כך, בתחילת המילניום, הדפיסו רצפי DNA קצרים על שבב שסייע לאבחון גנטי. התחום הלך והתפתח במשך השנים, וכיום אנו כבר מדברים על 'איבר על שבב' – כבד, כליה ואפילו מוח. על השבב ניתן לשים חיישנים ולקבל נתונים כגון טמפרטורה, מוליכות, רמת PH, מליחות ועוד. ה-FDA הבינו את ההתקדמות הטכנולוגית בתחום, והחליטו, בחוק מדצמבר 2022 – שאין עוד חובה לבצע ניסויים בבעלי חיים בתרופות שבפיתוח כתנאי לאישור ביצוע ניסוי קליני בבני אדם".

"יש ביו-קונברג'נס גם בעולמות הנתונים", ציין ד"ר מלצר, "כך, חלה התקדמות באיסוף וניתוח של דאטה ביולוגית ממקורות שונים – גנומי, חלבונים, מטבוליזם, כמו גם מידע קליני, דוגמת תוצאות בדיקות דם ושתן. ניתן להפיק מנתונים אלה תובנות ביולוגיות למטרות רבות: לניהול ניסויים, לטיפול רפואי, ולחקלאות מדייקת טובה יותר. מדעני נתונים ומפתחי AI רבים עובדים על מידע טקסטואלי, אבל כאן מדובר במידע מורכב הרבה יותר, שמחייב שיתוף פעולה בין ביולוג ומדען הנתונים. במיזוג עולמות הביולוגיה והטק נסלל המתווה לדור הבא של ניתוח נתונים ביולוגיים".

ביוני השנה מונה ד"ר מלצר למנהל התוכנית הלאומית לביו-קונברג'נס. הוא אחראי למימוש התוכנית של פורום תל"מ לתחום זה.

פורום תל"מ (תשתיות לאומיות למו"פ) הוא גוף משותף לכמה גורמים ממשלתיים, שמטרתו לקדם יעדים אסטרטגיים לאומיים מבוססי טכנולוגיה באמצעות כינון תשתיות לאומיות למו"פ ועידוד שיתופי פעולה. בפורום פועלים גופי המו"פ: רשות החדשנות, ות"ת-מל"ג, מפא"ת, משרד החדשנות, המדע והטכנולוגיה, ומשרד האוצר.

"ביו-קונברג'נס הוא תחום סופר-מורכב", אמר, "המשלב בין הביולוגיה לעולמות התוכנה (למשל AI) וההנדסה (למשל טכנולוגיות מזעור). הידע והיכולות הנדרשות לו על מנת שיפותחו מוצרים בתחום הם רבים ומורכבים. אחד האתגרים בתעשייה הזו הוא החיבור בין אנשי תוכנה, חומרה וביולוגיה. הצלחת ישראל בתחום תלויה במספר גורמים: תשתיות – כך, פרסמנו באחרונה 'קול קורא' להקמת מעבדה לאומית לביו-שבבים; נדרש הון אנושי רב-תחומי – מצד אחד, צריך אנשים ש'דוברים' 2 שפות – ביולוגיה והנדסה, ומצד שני – מנגנונים להעמקת התקשורת וליצירת שפה משותפת בין מומחים בתחומים השונים; נדרש להשקיע בפרויקטים רב-תחומיים, אם ישירות בחברות מו"פ ואם דרך שת"פים (למשל מאגדים); בנוסף, יש להתאים את הרגולציה על מוצרים מורכבים כדי להאיץ את הפיתוח בתעשייה".

"התוכנית הלאומית תוקצבה בשלב הראשון שלה בכחצי מיליארד שקלים לחמש שנים", סיכם ד"ר מלצר, "מדובר בשוק שיגיע לפי ההערכות לכארבעה טריליון דולרים ב-2030. מעצמות העולם משקיעות מיליארדים בתחום: אנו חייבים לעשות הכל – כדי להיות אטרקטיביים בעולם חדש זה".