טכנולוגיות אנליטיות שפותחו במעבדת המחקר של יבמ בחיפה תסייענה להלחם בחיידקי שחפת עמידים ובסרטן

“האתגר הניצב בפני הרפואה האונקולוגית המותאמת אישית הוא זיהוי הסטייה הגנטית המולידה את הסרטן”, אמרה ד”ר איה סופר, מנהלת תחום הניתוח האנליטי ו-Big Data במעבדה * דברי ד”ר מיכל רוזן-צבי, מנהלת בכירה של תחום המחקר האנליטי במעבדת המחקר של יבמ בחיפה, עמידות חיידקי השחפת בפני תרופות מציבה אתגר מורכב הרבה יותר בהשוואה למחקר הגנום של וירוס ה- HIV.

המרכז לחקר הגנום בניו יורק (NYGC) ויבמ (IBM) יוצאים במיזם משותף לקידום הרפואה הגנומית, בעזרת מערכות ווטסון (Watson) של יבמ. יבמ והמרכז לחקר הגנום יבחנו אב-טיפוס ייחודי של ווטסון, שנבנה למשימות חקר הגנום, ככלי סיוע לרופאים אונקולוגיים המבקשים להעניק למטופלים טיפול בהתאמה אישית.

חוקרים ממעבדת המחקר של יבמ בחיפה מעורבים בקידום המחקר של החברה בתחום ההתאמה האישית של רפואה אונקולוגית, המבוססת על ניתוח פרופיל גנטי ורצפי גנים של הגידול הסרטני, והצלבת הנתונים האישיים האלה עם מאגרי מידע מדעיים, מאמרים מקצועיים ונתוני טיפולים קודמים.

לדברי ד”ר איה סופר, מנהלת תחום הניתוח האנליטי של Big Data והמיחשוב הקוגניטיבי במעבדות המחקר של יבמ, “כיוון שסרטן נגרם משינויים בגנום האנושי, כל גידול מאופיין במבנה גנומי ייחודי משלו. האתגר הניצב בפני הרפואה האונקולוגית המותאמת אישית, נוגע לזיהוי הסטייה הגנטית המולידה את הסרטן. זאת, על מנת שאפשר יהיה לרשום לחולה את התרופה המתמקדת באופן מיטבי בסטייה זו”. לדברי ד”ר סופר, “המדענים במעבדה בחיפה פועלים על מנת לזהות את הרצפים הגנטיים העשויים להוות את המטרות הטובות ביותר להתערבות תרופתית”.

העבודה מתבצעת בשיתוף פעולה עם מדענים של הענק הכחול במעבדה ביורקטאון, ניו יורק. אלה, מצידם, מתמקדים במציאת התרופות המבטיחות ביותר לכל רצף מטרה כזה.

בשלב הראשון, יבחנו המרכז בניו יורק והארגונים השותפים עימו, את יכולותיו של ווטסון לסייע בהתאמה אישית של טיפולים לחולי סרטן המוח, מסוג glioblastoma, הקוטל מדי שנה כ-13,000 אנשים בארה”ב בלבד. למרות שורת פריצות דרך בגילוי מאפיינים גנטיים של סוגי סרטן דוגמת זה, רק חולים מעטים נהנים מטיפולים מותאמים אישית, התפורים על מנת להתמודד עם המוטציות המיוחדות של הסרטן הפוגעות בכל חולה וחולה. רופאים אינם נהנים עדיין מהכלים ומיכולות ניתוח המידע, הנדרשים על מנת להציג אופציות טיפוליות המותאמות למבנה ה-DNA של כל חולה. על מנת לפתח את האופציות האלה, יש לנתח ולהתאים בין נתונים אודות רצפים גנומיים, מאמרים בעיתונות המדעית ורשומות רפואיות – הכל בעידן שבו כמות המידע הרפואי מוכפלת מדי חמש שנים.

המיזם המשותף מיועד להאיץ את התהליכים המורכבים האלה, לזהות דפוסים ברצפי גנים ונתוני רשומות רפואיות, ולהציג תובנות שיסייעו לרופאים המטפלים להביא את בשורת הרפואה הגנומית לחוליהם.

המערכת החדשה של ווטסון, הפועלת בסביבת ענן, מתוכננת על מנת לנתח מידע גנומי ולהצליב אותו עם הספרות המדעית והרפואית, ועם בסיסי נתונים של תרופות וטיפולים. עומק הניתוח והמהירות בה מסוגלת המערכת לסרוק נתונים בפורמט מובנה ובלתי מובנה, יאפשרו להגדיל את מספר החולים הנהנים מאפשרות גישה לטיפולים התפורים על פי מבנה ה-DNA שלהם.

“מאז מופה לראשונה הגנום האנושי, לפני יותר מעשור שנים”, אמרה ד”ר סופר, “התקדמנו משמעותית בהבנת המאפיינים הגנטיים של מחלות. האתגר האמיתי הניצב בפנינו הוא להבין ולמצוא את ההיגיון שמאחורי כמויות עצומות של מידע גנטי ולתרגם את המידע הזה לטיפולים טובים יותר לחולים”. ד”ר סופר סיימה באומרה כי “אנו מקווים כי שילוב הידע והמומחיות של הרופא, יחד עם העוצמה של מערכות מיחשוב קוגניטיבי, דוגמת ווטסון, יאפשר לנו להגיע להתאמה אישית אמיתית של הטיפול בסרטן”.

טכנולוגיות אנליטיות של מעבדת המחקר של יבמ בחיפה – בפרויקט בדרום אפריקה למניעת עמידות חיידקי שחפת לתרופות

חוקרים במעבדת המחקר של יבמ בחיפה מובילים מיזם משותף של יבמ ומכון מחקר דרום אפריקאי, לפענוח המבנה הגנומי של חיידקי שחפת, בניסיון להתגבר על העמידות הנרכשת של חיידקים אלה בפני תרופות אנטיביוטיות. החוקרים מתמקדים בניתוח יותר מ- 200 מבנים גנומיים, שבכל אחד מהם 4.4 זוגות גנים בסיסיים ומפעילים כלים אנליטיים מתקדמים ומערכות Big Data המפותחים גם הם במעבדות המחקר של יבמ.
מכון דרום אפריקאי למחלות השחפת והאיידס, (KwaZulu-Natal Research Institute for Tuberculosis and HIV – K-RITH) יפעיל מערכות ניתוח אנליטי של יבמ למחקר בשיטות חדשות לטיפול בשחפת בדרום אפריקה. כלי הניתוח האנליטי של Big Data, המפותחים ביבמ, ישמשו לבחינת המבנה הגנטי של החיידקים המחוללים את המחלה והמכאניזם המיוחד הגורם לחיידקים אלה לפתח עמידות בפני אנטיביוטיקה. המטרה הסופית של המחקר היא למצוא טיפולים חדשים וגישות חדשות לאבחון ולניהול הטיפול.
התפשטות מחלת השחפת בדרום אפריקה קשורה בעיקר בהדבקה באיידס, בהיעדר שילוב ותיאום בין הטיפולים באיידס והטיפולים בשחפת, ובאתגר האספקה וההנגשה של שירותי בריאות. דרום אפריקה מדורגת כיום במקום השלישי בעולם בתפוצת מחלת השחפת, וחבל קווא-זולו נטאל, שבו פועל המכון, הוא האזור בעל השכיחות הגבוהה ביותר של שחפת עמידה לתרופות ושחפת רגישה לתרופות גם יחד. יותר מ- 100,000 מקרים חדשים של שחפת מדווחים מדי שנה באזור זה, ויותר מ- 60% מהחולים הם גם נשאי HIV.
מכון המחקר למחלת השחפת והאיידס הוקם בשנת 2009 כגוף מחקר עצמאי, המתמקד במחקר מדעי בסיסי במחלות השחפת והאיידס, על מנת לתרגם את הממצאים לכלים חדשים לשליטה במחלות האלה. העבודה המשותפת עם יבמ וכלי ה- Big Data והניתוח האנליטי הייחודיים שלה, תאפשר להבין את המבנה הגנומי של חיידקי השחפת, והרצפים הגנומיים המתפתחים בחיידקים האלה ומקנים להם עמידות בפני אנטיביוטיקה.

לדברי ד”ר מיכל רוזן-צבי, מנהלת בכירה של תחום המחקר האנליטי במעבדת המחקר של יבמ בחיפה, עמידות חיידקי השחפת בפני תרופות מציבה אתגר מורכב הרבה יותר בהשוואה למחקר הגנום של וירוס ה-HIV. הכלים החישוביים הנדרשים על מנת לגזור מידע גנומי של חיידקי השחפת הם מתקדמים ביותר וחדשים מאד. “פיצוח הקוד הגנטי יסייע להגדיר אלה שילובים של טיפולים יפעלו באופן הטוב ביותר בחולים שונים, וכיצד ישפיעו על רצפים גנטיים שונים המרכיבים את החיידק”, אומרת ד”ר רוזן-צבי.

“בתחום ה-HIV, מסוגלת הטכנולוגיה לבחון את ההבדלים בין עומס הנגיף בדם לפני הטיפול ואחריו, על מנת להבין האם הטיפול מצליח. אלא שבשחפת, אין אמת מידה אחת המגדירה את מצב המחלה. נצטרך לפתח דרכים שונות ומשולבות שיאפשרו לתייג ולמדוד את תוצאות הטיפול ודרכים חדשות להגדרת האפקטיביות שלו”, מסבירה החוקרת.

הפרויקט הנוכחי בא בעקבות הצלחת מאמץ מחקר שנוהל גם הוא במעבדת המחקר של יבמ בחיפה, EuResist, כחלק ממיזם כלל-אירופי, המשלב נתונים של חולי HIV ובוחן את יעילות הטיפולים בחולים האלה בעזרת ניתוח Big Data של תהליכי הטיפולים ותוצאותיהם. הטכנולוגיות החדשות והמודלים המתמטיים שפותחו על ידי חוקרי יבמ במעבדה בחיפה, מספקים דרך חכמה ויעילה יותר לבחירת התרופות הטובות ביותר והצירופים היעילים ביותר של תרופות שונות, על בסיס המאפיינים הגנטיים המיוחדים המזוהים אצל כל חולה איידס.