תרופות חשמליות

בקיצור

• חשיפה לחום, ללחץ, לאור או לכימיקלים מפעילה רפלקסים: אותות עצביים המבטיחים שאיברי הגוף לא יגיבו תגובת יתר לגירויים האלה.
• אותות עצביים דומים, המקשרים את המוח לשאר הגוף, מעכבים את המולקולות החיסוניות הגורמות לדלקות.
• גירוי חשמלי של מסלולי הרפלקס האלה בעזרת מכשיר רפואי מושתל עשוי לעזור לגוף לדכא את הדלקת.
• רפואה ביו-אלקטרונית היא הכינוי של תחום חדש שמשתמש בגירוי חשמלי כדי לטפל בדלקת ובמחלות אחרות.

אני מנתח מוח שמתעניין במחלות דלקתיות. בשיתוף עמיתי מן המעבדה, אני בוחן מולקולות שגורמות לדלקת, כדי שנוכל לגלות שיטות לשיכוך הכאב, הנפיחות והנזק שנגרם לרקמות כתוצאה ממחלות רבות.

כמה מן המחקרים האלה כבר עוזרים לחולים. ב-1987 פרסמתי תוצאות של ניסוי שהתמקד במולקולה מעוררת דלקת הקרויה Tumor Necrosis Factor) TNF), כדי להציל קופי בבון במעבדה מהשלכותיו של זיהום קטלני. המחקר תרם לגילוי משפחה חדשה של תרופות למחלות דלקתיות, מחלות אוטו-אימוניות ומחלות אחרות הפוגעות בתפקוד התקין של מערכות ההגנה החיסוניות של הגוף.

כמנתח מוח, אני גם מתעניין מאוד במנגנוני הפעילות של המוח. תגלית מפתיעה שלנו משלהי שנות ה-90, שהייתה אף היא קשורה ל-TNF, מיזגה תובנות ממדעי העצב ומתורת החיסון (אימונולוגיה). התגלית המקרית שלנו הראתה שרפלקסים עצביים, כלומר תגובות אוטומטיות לגירויים חושיים מסוימים, חוסמים ייצור של TNF. תובנה זו הוליכה להמצאה שלי לטיפול בדלקת בעזרת מכשירים קטנים המושתלים בחולים לצורך גירוי חשמלי של העצבים.

השימוש במתקנים אלקטרוניים לגירוי עצבי כדי לטפל בדלקת ולרפא מחלות מניח את היסודות לתחום מחקר חדש הקרוי רפואה ביו-אלקטרונית. השיטה נבחנה במחקרים קליניים במטופלים הסובלים מדלקת מפרקים שגרונית וממחלות אחרות. הטיפול הביו-אלקטרוני מבוסס על רעיון פשוט להפליא: רתימת הרפלקסים הטבעיים של הגוף לפיתוח מגוון טיפולים יעילים, בטוחים ולא יקרים שיוכלו להחליף תרופות רבות הניתנות בגלולות או בהזרקה. באמצעות התמקדות מדויקת בתהליכים הביולוגיים העומדים בבסיס המחלה, עשויה שיטת הגירוי העצבי לעזור במניעת תופעות לוואי מציקות של תרופות רבות.

מעגל הרפלקס

חום, מגע, לחץ, אור ונוכחות של מולקולות מסוימות מייצרים אות חשמלי בתאי עצב הקרויים עצבי חישה. מידע חשמלי זה מועבר לסוג נוסף של תאים במערכת העצבים המרכזית, תאי ביניים או "אינטֵר-נוירונים", שמעבירים את האותות החשמליים מתאי החישה אל תאי העצב התנועתיים (המוטוריים), המשלימים את השלב השלישי והאחרון במעגל רפלקס פשוט. בתגובה, אותות חשמליים שמשגרים תאי העצב התנועתיים בחזרה אל השרירים ואל איברי הגוף, מפעילים תבניות התנהגות שונות, החל מרתיעת האצבע לאחר מגע בצלחת חמה וכלה בהרחבת דרכי הנשימה במהלך ריצה של חמישה קילומטרים.

מעגלי רפלקס פשוטים יוצרים תיאום בפעילות האיברים השונים, כך שאיננו צריכים לתכנן באופן מודע את הפעולות הזעירות המאפשרות לגוף שלנו לפעול ביעילות. כשאנחנו מזנקים מן הכיסא ורצים במעלה המדרגות כדי לענות לטלפון, איננו צריכים לחשוב כדי לתאם בין הנשימה, קצב הלב ולחץ הדם. רפלקסים הם שדואגים לכל הפעולות החיוניות, ומתאימים את פעולת האיברים לצורכי הגוף בין שאנו נחים ובין שאנו רצים במלוא המהירות.

צ'רלס סקוט שֶרינגטון (1952-1857), הפיזיולוג הבריטי חתן פרס נובל, טען שרפלקסים פשוטים הבנויים ממעגלים עצביים הם אבני הבניין של מערכת העצבים. הפלט המשולב של מיליוני אותות עצביים השולטים ברפלקסים שולט בפעילות איברי הגוף. אבל שֶרינגטון לא התייחס לשאלה אחת מטרידה: כיצד בעצם האותות החשמליים הזורמים לאורך תאי העצב התנועתיים שולטים בפעילות האיברים? התשובה פשוטה יחסית: למעשה, הם מייצרים "תרופות". תאי עצב מעבירים מידע לאורך סיבי עצב, או אַקסונים, אותן שלוחות ארוכות דמויות חוטי חשמל המסתיימות באיברים שאותם יש לווסת. בקצה האַקסון מצויה "הסינפסה", מונח שטבע שרינגטון. אקסון של תא עצב תנועתי בצד אחד של הסינפסה אינו נוגע בעצב או בתאי האיבר בצדו השני של הרווח הצר הקרוי "המרווח הסינפטי". במקום זאת, אות חשמלי שמגיע לקצה האקסון גורם לשחרור של חומרים הקרויים "שליחים עצביים" (נוֹירוֹטְרַנסמיטֶרים), החוצים בדיפוזיה את המרווח הסינפטי ונקשרים לקולטנים, המשמשים כאתרי עגינה בתא המטרה. השליחים העצביים הכימיים נקשרים לקולטנים בצד השני של הסינפסה ומשנים את התנהגות תאי המטרה ואת תפקודם. מתברר שתרופות רבות פועלות באופן דומה.

כיצד האותות העצביים החשמליים שולטים בפעילות האיברים? התשובה פשוטה יחסית. הם מייצרים תרופות ומשגרים אותן.

תעשיית התרופות משקיעה מיליארדי דולרים כדי לתכנן, לפתח ולייצר כימיקלים חדשים כתרופות ניסיוניות, שבדומה לשליחים העצביים אינן אלא מולקולות הנקשרות לקולטנים. תרופות רווחיות רבות נקשרות באופן בררני לקולטנים מסוימים המשפיעים על הפעילות המטבולית בתאים המתאימים ומפעילים בהם גנים. אבל לתרופות עלולות להיות תופעות לוואי מסוכנות. מרגע שבולעים או מזריקים אותן, התרופות מתפזרות ברחבי הגוף ועלולות להשפיע באופן בלתי רצוי על תאים שאינם תאי המטרה שלהן.

לעומת זאת, יש יתרון ברור לשימוש במכשיר שישדר אותות לאורך תא עצב כדי לעודד ייצור של שליחים עצביים דמויי תרופות. תרופות "תוצרת בית" שהגוף מייצר משוגרות לרקמות הנכונות בכמויות מדויקות ובלתי רעילות בדיוק בזמן הנכון, ומפחיתות את תופעות הלוואי.

תגלית מקרית

בשלהי שנות ה-90 התחילו להשתמש בקבוצה חדשה של תרופות, הקרויה נוגדנים חד-שבטיים, בחולים בדלקת מפרקים שגרונית, במחלות מעי דלקתיות ובמחלות נוספות. נוגדנים חד-שבטיים, שעמיתי ואני סייענו בפיתוחם, יכולים לשכך כאב, נפיחות, הרס רקמות ותסמינים נוספים של דלקות הנגרמות בגלל ייצור יתר של TNF ושל מולקולות אחרות. בחולים רבים, נוגדנים אלו הם הסיכוי היחיד לחיים רגילים. אבל להצלחה מחיר גבוה. מחיר התרופות האלה לחולה יחיד נע בין 15,000 ל-30,000 דולר לשנה, אף שהנוגדנים ל-TNF אינם יעילים אצל מחצית מן החולים. מה שמדאיג יותר את החולים והמטפלים הוא שהתרופות האלה עלולות לגרום לתופעות לוואי חמורות ואף קטלניות.

במעבדתי, כעת במכון פיינשטיין למחקר רפואי במנהאסט שבמדינת ניו יורק, אני ועמיתי בוחנים גישה חלופית לחסימה כימית של פעילות ה-TNF באמצעות מולקולה שפיתחנו הקרויה CNI-1493. ההשערה המקורית שלי הייתה שהזרקת חומר ניסיוני זה ישירות למוח תמנע ייצור TNF במהלך שבץ. למרות העובדה שהשערתי נמצאה נכונה, לא שיערתי כלל שאגלה גם שהחדרת כמויות זעירות של CNI-1493 למוח תמנע ייצור TNF ברחבי הגוף כולו. תחילה לא האמנו לתוצאות וחזרנו על הניסויים פעמים רבות. בכל אחד מן המקרים, וידאנו שכמויות אפסיות של CNI-1493 במוח, שריכוזן נמוך מכדי להשפיע על איברי הגוף, חוסמות בצורה כלשהי ייצור TNF מחוץ למוח. חודשים אחדים דנו בממצאים האלה במהלך פגישות המעבדה שלנו, אבל לא הצלחנו להבין כיצד התרופה פועלת.

תחילה סברנו ש-CNI-1493 מפעילה את בלוטת יותרת המוח, המצויה בבסיס המוח, וגורמת עקב כך לייצור הורמונים, כולל סטרואידים, או גְלוּקוֹ-קוֹרטיקואידים, שמעכבים ייצור TNF באיברים מרוחקים. אבל מצאנו שהמולקולה מעכבת ייצור TNF גם לאחר שהסרנו את בלוטת יותרת המוח בחולדות וחזרנו על הניסויים. פירוש הדבר שיותרת המוח אינה משדרת את האות המעכב. בחיפוש אחר הסבר אחר, התחלנו לבדוק את האפשרות הלא סבירה שתאי עצב תנועתיים היוצאים מן המוח נושאים אותות חשמליים שמעכבים ייצור TNF בשאר הגוף.

כדי לבחון השערה זו, הסתמכנו על נוהג מבוסס במדעי המוח המקשר בין אזורים מסוימים במוח ובין התנהגויות מסוימות. רבות ממה שאנו יודעים על בקרה עצבית של התנהגות מקורו במחקרים מוקדמים בחולי שבץ עם נזק מוחי ממוקד. פול בְּרוֹקָה (1880-1824) שם לב שנזק באזור קטן בקליפת המוח המצחית האחורית בצד שמאל גורם לאיבוד כושר הדיבור, אך משמר את הבנת השפה. מצב זה מכונה אַפַזְיה הבעתית. בדומה, קרל וֶרניקֶה (1905-1848) הבחין ששבץ באזור סמוך, הפיתול הרקתי העליון האחורי מצד שמאל של המוח, גורם לאַפַזיה חושית (סֶנסורית), כלומר לאיבוד היכולת להבין או לייצר דיבור בעל משמעות. התובנה שאזורים מוגדרים במוח שולטים בהתנהגויות נתונות הובילה אותנו להשערה שחיתוך המעגלים העצביים המקשרים את המוח לאיברים יוכל לחשוף את זהותם של העצבים המסוימים המשפיעים על ייצור TNF. אבל לא ידענו היכן להתחיל מפני שיש מיליוני מעגלים כאלה.

בזמן ששקלנו תכנית פעולה, נתקלנו במאמר רב חשיבות מאת לינדה ווטקינס מאוניברסיטת קולורדו בבולדר, שהראה שלעצב התועֶה (הוואגוּס) יש תפקיד מרכזי בהעברת מידע חישתי מאיברי הגוף לבסיס המוח. בניסוים שערכה בחולדות, הזריקה ווטקינס מולקולת איתות המכונה אינטרלוקין-1 (IL-1) הגורמת לדלקת ולחום. כשמזריקים IL-1 לחלל הבטן, הוא מעלה את חום הגוף. אבל כשווטקינס חתכה את העצב התועה וחזרה על הניסוי, החום לא עלה. היא הסיקה שהעצב העביר מידע למוח לגבי נוכחות IL-1 ואותות עצביים אלו הם שביקרו את עליית החום.

במחקרים בלתי תלויים, אקירה ניג'ימה הזריק IL-1 לחולדות בבית הספר לרפואה באוניברסיטת ניגטה ביפן. הוא גילה שמתן IL-1 לחיות עורר פעילות חשמלית בעצב התועה המגיעה אל המוח. כשקראתי את כל הנתונים האלה, הנחתי שייתכן שבהם טמון המפתח לזיהוי מעגל הרפלקס של מערכת החיסון.

בהתחשב בהשלכות של גירוי העצב התועה באמצעות IL-1, סברתי שיש אות עצבי תנועתי תואם שחוזר אל האיברים מחוץ למוח כדי לווסת את התהליך הדלקתי. הצעתי שרפלקס בקרה פשוט מפסיק את הדלקת והחום כדי למזער נזק אפשרי לרקמות. תהליך זה אמור להתרחש אם אותות ממולקולות דלקתיות ברקמות לא רק נודדים במעלה המסלול של העצב התועה אל המוח אלא גם חוזרים דרך אותו עצב אל הרקמות המקוריות, ומורים להן להפסיק לייצר TNF ומולקולות דלקתיות אחרות, המכונות באופן כללי ציטוקינים.

על פי הרעיון של שרינגטון, על פיו רפלקס פשוט מתחיל בקלט חישתי הנודד לאורך עצב, הצעתי שאות "הכיבוי" של TNF שנשלח מן העצב התועה משלים את מעגל הרפלקס בין המוח ובין מערכת החיסון. לרעיון זה עשויות להיות השלכות מעמיקות להבנת מנגנוני ההגנה של הגוף כנגד זיהומים ופציעות. על פי התיאוריה שלי, מעגלי רפלקס עצביים המבקרים את מערכת החיסון משמרים את התהליכים מקדמי-הבריאות, בניגוד לדלקת הגורמת למחלה, באמצעות מניעת השחרור הרעיל של TNF ומולקולות איתות דלקתיות אחרות. אבל מיד נתקפתי דאגה שמא מישהו אחר כבר חשב על מנגנון ביולוגי זה, הנראה לכאורה מובן מאליו.

חיפוש בספרות המדעית העלה עדויות לכך שאיברים מרכזיים של מערכת החיסון, כולל התימוס, הטחול, הכבד בלוטות הלימפה והריאות, כולם מעוצבבים בידי מסלולים היורדים מן המוח. אבל שום מחקר ממחקרים אלו לא עסק במעגלי רפלקס המבקרים את מערכת החיסון. למעשה, דווקא הדעה ההפוכה נעשתה הסברה הרפואית הרווחת. עשרות שנים של מחקר על מערכת החיסון התמקדו בתפקידה בהגנה על הגוף באופן בלתי תלוי במערכת העצבים. על פי המחקרים האלה, רמת החיסון תלויה בפעילות של לימפוציטים, מונוציטים, תאים בולעניים ותאי דם לבנים אחרים, אבל לא בתאי עצב.

הרפלקס הדלקתי, השם שבו כיניתי את המעגל העצבי המונע רעילות ונזק לרקמות, הוא שמונע ממערכת החיסון להפוך לפעילה מדי או לפעילה פחות מדי. כשהרפלקס הדלקתי אינו פועל היטב, נוכחות של ציטוקינים גורמת לסיבוכים המתרחשים במחלות אוטואימוניות, כמו דלקת מפרקים שגרונית. זה נראָה כמו תיאוריה טובה, אך נדרשו הוכחות ניסוייות.

בחינת הרעיון הייתה כרוכה בתהליך מפרך של חיתוך העצב התועה באמצעות ניתוח בנקודות שונות לאורך מסלולו לאיברי הגוף השונים. העצב מתחיל בגזע המוח (בערך בגובה האוזניים בבני אדם), ועובר, כחבילות של סיבי עצב משני צדי הגוף כלפי מטה דרך הצוואר, חוצה את בית החזה, ויורד דרך הבטן. במהלך מסלולו, הוא מתחבר ישירות או בעקיפין לרוב איברי הגוף. בחולדות מורדמות, חתכנו את העצב התועה בצוואר, הזרקנו CNI-1493 למוח ואז מדדנו את רמת ה-TNF במוח, בטחול ובאיברים אחרים. התקבלו תוצאות משכנעות: דרוש עצב תועה שלם כדי ש-CNI-1493 במוח יגרום לתאי מערכת החיסון באיברים השונים להפסיק לייצר TNF. כדי למפות את ההשפעה במורד המסלול, חתכנו את העצב התועה באופן סלקטיבי בנקודות שונות לאורך מסלולו מן הצוואר לאיברי הבטן. מתג הכיבוי של TNF פעל רק כשהעצב התועה היה תקין לכל אורך מסלולו, מגזע המוח, דרך הצוואר, בית החזה והבטן ועד לטחול.

ההוכחה לכך שפעילות של העצב התועה היא המפעילה את מתג הכיבוי לייצור TNF בטחול נבעה משימוש באלקטרודה ידנית לגירוי העצב, שהשגתי מחדר הניתוחים לניתוחי מוח בבית החולים של אוניברסיטת נורת' שור. השתמשתי בה לעתים קרובות כדי לזהות את עצב הפנים בזמן הסרה של גידול במוח, כדי לא לגרום נזק לעצב. למכשיר, המופעל באמצעות סוללות, ודומה לפנס שרופאים נושאים בכיס חולצתם, יש חוט מתכת קטן המזדקר מקצהו במיקום דומה לזה שבו הנורית ממוקמת בפנס. כשמניחים אותו על עצב, הקצה משגר מטען חשמלי שגורם לעצב לירות פוטנציאלי פעולה, המעבירים את המידע החשמלי לאורך סיבי העצב.

כשהנחתי את קצה מכשיר הגירוי העצבי על העצב התועה של חולדות מורדמות, נחסם ייצור TNF באיברים שונים. הנה הוכחה שפעילות חשמלית הנישאת בעצב התועה מווסתת ייצור TNF בתאי מערכת החיסון. ניסוי זה דרבן אותנו לשקול את האפשרות לטפל במחלות דלקתיות בעזרת מכשיר ביו-אלקטרוני. בארוחת צהריים, על גב מפית, שרטטתי קוצב המחובר לאלקטרודה המונחת על העצב התועה בחזהו של חולה בדלקת מפרקים שגרונית או במחלה דלקתית אחרת. לרוב אני שומר דברים. אגרתי יותר זבל ישן מאשר רוב האנשים, החל בעבודה ישנה שכתבתי על לואי פסטר בכיתה ח'. אבל איכשהו איבדתי דווקא את המפית הזאת. חבל, משום שהיא הייתה יכולה להיות מזכרת נחמדה.

יותר מעשר שנים של מחקרים שעשו עשרות מעמיתי במעבדתי ורבים אחרים במכוני מחקר ברחבי העולם, הובילו לפירוט הפיזיולוגיה והביולוגיה המולקולרית של הרפלקס הדלקתי. העצב התועה, המוקד של מרבית המחקר, שולח אותות מן המוח אל הטחול, הכבד, מערכת העיכול, הלב ואיברים אחרים. רבים מן המחקרים האלה בדקו את הטחול כאיבר מטרה משום שהוא האתר מרכזי לייצור TNF. לאורך המסלול, פוטנציאלי פעולה יורדים במורד העצב התועה אל הבטן העליונה, ומסתיימים בגנגליון הצליאק: קבוצה של תאי עצב השולחים את סיביהם אל הטחול. סיבים אלו מגיעים עמוק אל תוך הטחול, משחררים מולקולת איתות, נורֵפּינֶפְרין, הנקשרת לתאי מערכת החיסון המכונים לימפוציטים מסוג T. נורֵפּינֶפְרין נקשר לקולטנים על תאי T, ואלה מעודדים ייצור של מוליך עצבי אחר, אַצֶטילכוֹלין, שנקשר לקולטנים על תאי מערכת החיסון הקרויים מַקרופאגים, המייצרים TNF בטחול. אַצֶטילכוֹלין שנקשר לקולטן המכונה בקיצור α7 nAChR, גורם למקרופאגים להפסיק לייצר TNF בכך שהוא מעכב שני מסלולים מולקולריים.

מסלול אחד מבקר את פעילות של החלבון הקרוי NF-κB, המורה לגנים שבגרעין המקרופאג להתחיל בייצור TNF. המסלול השני שולט בשחרור IL-1 ומולקולות דלקתיות אחרות. במחקרים עתידיים ייבחנו איברים אחרים שהעצב התועה מעצבב וכן ייחקרו עצבים אחרים המשפיעים על מערכת החיסון.

הגדרת הבסיס האנטומי והמולקולרי של מסלולים אלו מורה על כך שמערכת העצבים יכולה לשלוט בתגובה חיסונית. כשזיהום או פציעה גורמים לחוסר איזון ביוכימי, שינויים אלו מועברים לתאי עצב תנועתיים במוח, המאותתים לרקמות הפגועות לווסת שחרור של TNF, IL-1 ומולקולות אחרות אל הרקמות ואל זרם הדם כדי לייצר תגובה דלקתית ברחבי הגוף.

הפיתוח של שיטות חדשות לבחינת מסלולים אלו ולוויסות שלהם מתקדם במהירות. כיום אנחנו מודדים את רמת הציטוקינים כדי לעקוב אחר דלקת. בעתיד, נפענח את האותות החשמליים העוברים בעצבים כשיטה לאבחן, לנטר ולווסת מחלות דלקתיות.

כפי שהראינו, אפשר למפות מעגלים עצביים שמבקרים את התגובה החיסונית באמצעות חיתוך או גירוי עצבים ובחקר המסלולים המפעילים גנים ומולקולות חיסוניות. התוצאות שהתקבלו עד כה מרמזות שגישות אלו יעזרו לטפל במחלות כמו דלקת מפרקים שגרונית, מחלות מעי דלקתיות, טרשת נפוצה ואולי אפילו סוכרת וסרטן.

ב-2011 במוסטר שבבוסניה והרצגובינה, 13 שנים לאחר השרטוט על המפית, פגשתי את החולה הראשון בדלקת מפרקים שגרונית שטופל בעזרת מכשיר גירוי של העצב התועה, גרסה משוכללת יותר של המכשיר הידני שהשתמשתי בו במעבדתי. החולה, אבא בגיל העמידה לילדים צעירים, סיפר שברכיו וכפות ידיו ורגליו כאבו כל כך עד שהוא בילה ימים שלמים ברביצה בכורסה, בלי יכולת לעבוד, לשחק עם הילדים או ליהנות מן החיים. מכיוון שבארצו לא הייתה גישה לתרופות הנוגדנים היקרות החוסמות TNF, הוא ניסה ללא הצלחה טיפול בסטרואידים, במתוטרקסט ובתרופות נוגדות דלקת אחרות. הוא הסכים להשתתף בניסוי קליני בראשות פול-פיטר טאק, ראומטולוג בכיר במרכז הרפואי האקדמי באוניברסיטת אמסטרדם ובגלקסו-סמית-קליין. המנתחים החדירו מכשיר לגירוי העצב התועה מתחת לעצם הבריח שלו, והאיש הלך לדרכו, מקווה לטוב. בתוך ימים מצבו החל להשתפר. בתוך שבועות הוא כמעט השתחרר מכאבים. הוא החל לשחק טניס שולחן, ועד מהרה החל לשחק גם טניס, אך אז פצע את ברכו. הצוות הקליני המליץ לו להימנע מפעילות מאומצת נוספת, עצה שניתנה לו כמה שבועות בלבד לאחר שבקושי היה יכול לזוז. כיום, כמעט ארבע שנים לאחר הניתוח, הוא עדיין בהפוגה מן הכאבים, אינו נוטל תרופות מסוכנות, כמו סטרואידים העשויות לגרום סוכרת ויתר לחץ דם ולירידה בעמידות לחיסונים.

את המקרה שלו הציגו טאק ושותפתו פרידה קוּפּמן מן המרכז הרפואי האקדמי, וכן ראלף זיטניק, מחברת סטפוינט מדיקל, שאני אחד ממייסדיה, והוקמה כדי לפתח מכשירי גירוי עצבי שיווסתו את הרפלקס הדלקתי, בכנס של האגודה האמריקנית לראומטולוגיה, שנערך בנובמבר 2012 בוושינגטון. מתוך שמונה מטופלים שסבלו מדלקת מפרקים שגרונית כרונית ומגבילה, הוא ועוד חמישה חוו שיפור ניכר לאחר השתלה כירורגית של המכשיר לגירוי העצב התועה. בעת כתיבת דברים אלו, נערכים מחקרים נוספים להערכת גירוי העצב התועה, כתוספת לתרופות, במחלות מעי דלקתיות. אם הטיפול יצליח, יתממש הפוטנציאל של רפואה ביו-אלקטרונית להחליף תרופות מסוימות.

ההתקדמות בתחום נמשכת. באמצע ינואר 2015 אישר מנהל המזון והתרופות האמריקני (FDA) מכשיר שמגרה את העצב התועה כדי לעורר תחושת שובע אצל אנשים הלוקים בהשמנת יתר חולנית. האפשרויות הטמונות בטיפולים החדשים האלה עמדו לדיון במפגש הראשון לרפואה ביו-אלקטרונית, פגישה שנערכה בחסות גלקסו-סמית-קליין כדי להתחיל ולסרטט מפת דרכים מחקרית של התחום. גלקסו-סמית-קליין הכריזה על פרס חדשנות על סך מיליון דולר, נוסף על 50 מיליון הדולר שהחברה התחייבה לתת כדי לתמוך במחקר על פרויקטים פרטניים. בנוסף, המכונים האמריקניים לבריאות (NIH) הודיעו לאחרונה על תכנית בסך 248 מיליון דולר לתקופה של שבע שנים, המכונה SPARC – גירוי עצבים היקפיים לטיפול במצבים שונים – כדי לקדם שיטות ביו-אלקטרוניות, ו-DARPA, הסוכנות האמריקנית למחקר בטחוני מתקדם, השיקה את ElectRx, מרשמים אלקטרוניים, כדי לממן מחקרים על שיטות לקידום הבריאות באמצעות רתימת עצבי הגוף למטרות שונות.

הגישה המקורית שלנו: בחינת המנגנונים המולקולריים העומדים בבסיס רפלקס הדלקת, מיושמת כעת במגוון מחלות אחרות של מערכת החיסון, הלב, הנשימה, העיכול, המערכת הנוירואנדוקרינית, והכליות. הידע המתרחב לגבי מעגלים עצביים מסוימים ההופכים נגישים בעזרת אלקטרודות עדינות יותר ויותר ובעזרת כלים מולקולריים, מעצב את היכולת שלנו לגרות סיבי עצב קטנים ואפילו אקסונים יחידים.

עלולה גם להתעורר השאלה אם תחום הרפואה הביו-אלקטרונית מאיים על תעשיית התרופות. אני סבור שמכשירים ביו-אלקטרוניים יחליפו חלק מן התרופות וישמשו טיפול משלים לאחרות. אנטיביוטיקה ותרופות אחרות נגד זיהומים, לעומת זאת, לא ייעלמו. אבל אני צופה שחברות התרופות ימשיכו להגדיל את ההשקעה שלהן ברפואה ביו-אלקטרונית.

ניצחון הרוח על החיסון

רוב האנשים אינם משקיעים מחשבה ברפקלסים. אך הרפלקסים מצויים בכל מקום. בחיות פרימיטיביות, כמו תולעים, שאין להן מוח או תודעה, הרפלקסים הם האחראים על מציאת מזון ובני זוג, בהימנעות מטורפים ובפיתוח תגובות מגינות לזיהומים ולפציעות. קחו למשל את Caenorhabditis elegans, תולעת עגולה קדמונית הניזונה מחיידקים באדמה. מדי פעם בפעם היא נתקלת בחיידקים מחוללי מחלות, מאורע, שעלול להיות קטלני, המפעיל סדרה של אמצעי הגנה נגדיים במערכת החיסון של התולעת. האבולוציה מעניקה יתרון למינים ביולוגיים שמפתחים תגובת הגנה מתואמת כלפי איום של זיהום או פציעה, עם נזק נלווה ותופעות לוואי מזעריים והתולעים פיתחו מערכת אלגנטית לשם כך. מתוך 302 תאי העצב שמרכיבים את מערכת העצבים הפשוטה של התולעת, מספר מצומצם רגיש לנוכחות מחוללי מחלות. תאי העצב האלה מפעילים מעגל רפלקס שמווסת את הפעילות של מערכת החיסון של התולעת, ומונע ממנה להפוך רעילה לעצמה.

בבעלי חוליות מתקדמים יותר, שתי המערכות הביולוגיות שלומדות בעזרת הניסיון להגן על האורגניזם, הן מערכת העצבים ומערכת החיסון. גילוי הרפלקס הדלקתי לימד אותנו ששתי המערכות נפגשות במעגלי רפלקס פשוטים ומדויקים כדי לשמור על שיווי משקל חיסוני. כמו התולעת העגולה הפשוטה, גם אנחנו איננו צריכים להיות מודעים למנגנונים האלה ועדיין ליהנות מכושר ההגנה המופלא שלהם.

הגענו לצומת ייחודי בהיסטוריה של הרפואה. רפלקסים פשוטים פזורים לאורך כל מערכת העצבים. טריליוני סינפסות במערכת העצבים האנושית מקשרות תא עצב אחד עם משנהו. כיום, כלי המחקר שלנו רגישים דיים כדי לזהות מעגלים עצביים השולטים במערכת החיסון ושאפשר אולי לרתום אותם לצורך ריפוי. בתחילת המאה ה-20, ייחס שרינגטון את עליונות המין האנושי כמין המצליח ביותר על פני כדור הארץ ליכולתם של אזורים מתקדמים במוח לשלוט על הרפלקסים הפרימיטיביים, וציין ש"קשתות רפלקס נשלטות בידי מנגנונים הנעזרים בתודעה." בימים ההם הוא לא היה יכול לחזות התפתחות של טכנולוגיות שישלטו ברפלקסים כדי לשמור על האיזון של תהליכים דלקתיים של מערכת החיסון. אך העת הזאת הגיעה כיום.

גילוי נאות של קשרים מסחריים: קווין ג' טרייסי הוא אחד המייסדים של חברת סט-פוינט מדיקל והוא פועל בה כיועץ. מכון פיינשטיין למחקר רפואי הגיש בקשות פטנט הקשורות למחקרים המתוארים כאן. טרייסי קיבל מענקי מחקר מחברת גלקסו-סמית-קליין.

צפו בהרצאה של קווין ג' טרייסי