עמוד הבית > מדעים > רפואה וקידום הבריאותעמוד הבית > טכנולוגיה ומוצרים
גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה


תקציר
ננו-רפואה הוא מדע העוסק באבחון מחלות, טיפול בהן ומניעתן תוך שימוש בטכניקות מולקולריות חדשניות – החל מ"תרופות חכמות" שמתמקדות באברים או בתאים מסוימים, ועד לרובוטים זעירים שמסוגלים לשאת חומרים פנימה אל התאים החיים, ואפילו לחדור לגרעין התא ולתקן גֶנים פגומים.



ננו-רפואה : עתיד זעיר וזוהר
מחבר: רוברט א. פרייטס ג'וניור


נָנוֹ-רובוטים, זעירים כחיידקים, עשויים יום אחד לשוטט בגופם של אנשים, לחסל גורמי מחלות ולתקן רקמות פגועות

לפני זמן-מה נטל ריצ'ארד סמולי (Smalley) – כימאי, חתן פרס נובל מאוניברסיטת רייס ביוסטון, טקסס – פסק זמן מטיפוליו במחלת הסרטן כדי להעיד בפני ועדת משנה של הקונגרס האמריקאי. הוא דיבר שם על ההבטחה הטמונה בנָנוֹ-טכנולוגיה – תחום העוסק בחקר של בניה מולקולרית, בקנה-מידה זעיר להדהים. סמולי הִצעיד את התחום קדימה עוד ב-1985, כשמצא תצורות חדשות של פחמן, מולקולות תלת-ממדיות המכוּנות פוּלֶרֶנים, שנראו כחומר גלם מבטיח לבנייתם של מכשירים זעירים. מהנדסים החלו לחלום אז על מכונות מיקרוסקופיות שיְנקו את האוויר ויסייעו בחקר החלל. אלא שלמעלה מעשר שנים אחר כך, אובחנה אצל סמולי לימפומה לא-הודג'קינס, סרטן קטלגי של המערכת החיסונית. סמולי החל לקבל טיפולי כימותרפיה – מרקחת כימית תוקפנית שמרעילה לא רק את התאים הסרטניים אלא את הגוף כולו, ושגורמת לחולשה, בחילה ואיבוד שיער. בשלב זה החל סמולי להתעניין ביישום אפשרי אחר של הנָנוֹ-טכנולוגיה: טיפול במחלות.

"לפני עשרים שנה", סיפר לוועדת המשנה, "כשטיפול כימותרפי לא היה זמין, כבר הייתי מת. אך בעוד עשרים שנה, אני בטוח שלא נצטרך להשתמש בכלי קהה כזה. עד אז תספק לנו ננו-טכנולוגיה תרופות שיהונדסו במיוחד... שיתמקדו רק בתאים הסרטניים המעוותים ויתעלמו מכל האחרים... אני אולי לא אחיה עד אז. אך בעזרתכם אני בטוח שהדבר יקרה. הסרטן – לפחות הסוג שבו אני חולה – ייעלם מן העולם".

סמולי התייחס לתחום חדש המוכָּר בשם ננו-רפואה: המדע של אבחון מחלות, טיפול בהן ומניעתן תוך שימוש בטכניקות מולקולריות חדשניות – החל מ"תרופות חכמות" שמתמקדות באברים או בתאים מסוימים, ועד לרובוטים זעירים שמסוגלים לשאת חומרים פנימה אל התאים החיים, ואפילו לחדור לגרעין התא ולתקן גֶנים פגומים.

ננו-רפואה היא תת-תחום של הננו-טכנולוגיה, שהיא עצמה תחום עיסוק חדש יחסית. מקורה של התחילית "נָנוֹ" במלה היוונית nanos (ממנה נגזר גם: ננס); כיום היא משמשת לציוּן מיליארדית (10-9) של משהו – ננומטר הוא מיליארדית המטר, כלומר – מיליונית המ"מ. הננו-טכנולוגיה פועלת בקנה-מידה של ננומטרים, יחידת מידה ששווה בערך לרוחבם של ששה אטומי פחמן. קבוצה של מהנדסי יב"מ הצליחה ב-1989 לאיית IBM באמצעות אטומים יחידים, ויצרה בכך את הלוגו הקטן ביותר בהיסטוריה. מאז הצטרפו למערכה אלפי חוקרים, אשר שואבים חלק מהשראתם מן הסיכוי לבנות מחשבים על-מהירים שיהיו קטנים לאין-שיעור מאלה שמשמשים אותנו כיום. אלא שבינתיים, ההתקדמות המעשית היתה צנועה ונרכשה בעמל רב.

מטרת הננו-טכנולוגיה היא לבנות בדיוק ננוסקוֹפי, מולקולה אחר מולקולה, כלומר – לבנות באופן שבו בונה הטבע. הננו-טכנולוגיה מבקשת לייצר עצמים מרכיביהם הבסיסיים ביותר – בניגוד בולט לשיטה התעשייתית הטיפוסית שמרכיבה מוצרים מתוך חומרי גלם. בניה של מוצרים מולקולה אחר מולקולה מקנה מידה בלתי-מוכֶּרת של דיוק. זאת ועוד: כשאבני הבניין הן מולקולות בודדות (מולקולות עשויות להיות קטנות פי 1000 מכל דבר שניתן להבחין בו באמצעות מיקרוסקופ-אור) ניתן לייצר מכשירים מורכבים ביותר שכל גודלם מיקרוסקופי.

כאשר תהפוך הננו-טכנולוגיה למציאות היא תאפשר, כך מצפים, התקדמות דרמטית בטיפול במחלות. כיום מנסים כבר צורות מוקדמות של ננו-רפואה – באמצעות מולקולות מהונדסות, אם כי בשלב זה לא בעזרת מכשירים שנבנו בקנה-מידה מולקולרי. חידוש אחד הוא מה שקרוי "תרופות חכמות". בניגוד לרוב התרופות של ימינו, אשר נכנסות לזרם הדם ומשייטות בגוף כולו, "תרופות חכמות" פועלות באופן בררני: הן פועלות רק על תאים מסוימים (כמו למשל תאים סרטניים) או הופכות פעילות רק בנסיבות מסוימות. תרופה חדשנית שכזו פותחה על ידי הפרמקולוג יושיהיטה סוזוקי (Suzuki) מאוניברסיטת קיוטו ביפן. תרופה זו משחררת חומרים אנטיביוטיים רק באזור דלקתי.

סוג מתוחכם יותר של ננו-רפואה יתפתח בעתיד, כאשר הביולוגיה המולקולרית תתמזג עם הננו-טכנולוגיה. הננו-טכנולוגיה תאפשר למהנדסים להרכיב ננו-רובוטים מתוחכמים שינווטו בתוך הגוף האנושי, ישנְעו מולקולות חשובות, יפעלו על עצמים מיקרוסקופיים ויתַקשרו עם רופאים בעזרת אמצעי חישה זעירים, מנועים, מחוללים ומחשבים שגודלם מולקולרי. הידע הביוכימי יאפשר למהנדסים לתכנן ולתכנת את הננו-רובוטים הללו כך שיפעלו בגוף ביעילות.

ננו-רפואה וננו-רובוטיקה – מושגים אלה נשמעים אולי כמדע בדיוני, משהו הלקוח מתוך "המסע הפנטסטי" – סרט קלאסי מ-1966 – שבו חודרת צוללת מיקרוסקופית לזרם הדם של חולה במשימת תיקונים. אך מומחים רבים תולים תקוות גדולות בננו-רפואה. ב-1997 הסיק צוות של מומחים שמומן על ידי משרד ההגנה האמריקאי שננו-רפואה תוכל להפוך למציאות עד לשנת 2020. על פי הדו"ח שחיבר הצוות "יישומים אפשריים כוללים מכונות חיסון ניתנות לתִכנות שינועו בזרם הדם ויחזקו את מערכת החיסון הטבעית; מכונות לקיבוץ תאים שיעודדו ריפוי מהיר ושחזור של רקמות; ומכונות לתיקון תאים שיבצעו ניתוחים גנטיים". אלא שבינתיים נותרה הננו-רובוטיקה תחומם של תיאורטיקנים ספורים בלבד; בספרִי "ננו-רפואה" שפורסם לאחרונה מובאת סקירה טכנית מפורטת ראשונה של התחום.

רעיון החדרתם של מיליוני ננו-רובוטים אוטונומיים לתוך גופו של אדם עשוי להיראות מוזר ואולי אף מבהיל. העובדה היא שהגוף משתמש במספר עצום של "ננו-מכשירים" ניידים, אמנם כאלה שבנה הטבע ולא האדם. ביניהם הנויטרופילים, הלימפוציטים ותאי דם לבנים אחרים. במונחים ננומטריים מדובר בגופים גדולים למדי, שרוחבם כ-10,000 ננומטר, אך הם מתפקדים כננו-רובוטים טבעיים שמשוטטים בקביעות בגוף, מתקנים רקמות פגועות, תוקפים ובולעים פולשים וחלקיקים זרים. חיינו תלויים לחלוטין בתאים הללו.

דוגמה אחרת היא הריבוזום – אברון בתא שבו מיוצרים החלבונים. הדנ"א שבגרעין-התא מכיל מידע להרכב החלבונים. רנ"א-שליח שמגיע מתוך גרעין התא מתפקד באופן דומה לסרט הקלטה במחשב: הריבוזום מתקדם לאורך מחרוזת הרנ"א-שליח וממקם במדויק חומצות אמינו שמתאימות לרצף, שהוא עצמו תעתיק של רצף הדנ"א. מחרוזת חומצות האמינו שמורכבת בתהליך זה מהווה חלבון חדש. כך מתפקד הריבוזום כמרכיב מדויק בקנה מידה ננומטרי – בדיוק סוג המכונה שחוקרי הננו-טכנולוגיה רוצים כל כך לבנות.

לפתוח פה גדול – לרובוטים זעירים

תארו לכם שבשנת 2030 מגיע בחור צעיר אל הרופאה כשהוא סובל מחום קל, גודש באף ושיעול. הרופאה מוציאה מכיסהּ מכשיר קטן הדומה למחשב כיס. היא שולפת מתוכו מַבְחֵן אלחוטי דמוי-עיפרון בעל יכולת חיטוי-עצמי ומכניסה אותו לפיו של החולה כאילו היה מקל לבדיקת הגרון. בקצה המבחן ממוקמים מיליארדים של קולטנים מולקולריים, שכל אחד מהם רגיש למבנה הכימי של סוג מסוים של חיידקים או נגיפים. החולה פותח פה גדול, ובתוך שניות אחדות מופיעה על מסך המכשיר שבידי הרופאה מפה תלת-ממדית וצבעונית של הגרון שלו. מתחת למפה מתעדכנים ברציפות טורי מידע, כולל שמותיהם של עשרת החיידקים והנגיפים שאותרו בגרון והסמנים הביוכימיים של כל אחד מן הזנים. לאחר מספר שניות מואר לפתע באדום המידע המתייחס לאחד מזני החיידקים, דבר שמעיד על זיהויו של הפתוגן, הגורם למחלתו.

לאחר השלמת האבחנה ניתן לחסל את הזיהום, וזאת מבלי להידרש לאנטי-היסטמינים, לסירופ נגד שיעול או לאנטיביוטיקה. הרופאה שומרת במשרדה מספר טיפוסים של ננו-רובוטים למקרים כאלה בדיוק. היא מקלידה למחשב את שמו של הזן הפתוגני הפולש, ובהתאם להוראותיו מתכנתת מיליארדי ננו-רובוטים שיאתרו, יזהו וישמידו את הפולש. הננו-רובוטים מצויים בתוך תרסיס נוזלי שממנו שואף החולה.

הרופאה עוזבת את החדר לזמן-מה כדי לעסוק בעניינים אחרים. הננו-רובוטים צועדים בינתיים במורד גרונו של החולה בעזרת רגליים, דורבנות, שוטונים או צורה אחרת של הֶנע אוטונומי. הם ממלאים אחר דפוס חיפושים קבוע מראש, ומשמידים כל חיידק מזיק שנקרה בדרכם. החולה אינו חש בדבר: ננו-רובוטים הם קטנים כַּחיידקים שזוחלים על גופנו ובתוכו מבלי שנחוש בהם. לאחר מספר דקות חוזרת הרופאה. בעזרת מתקן בִּיוּת אקוסטי היא מנחה את הננו-רובוטים בחזרה אל פיו של החולה, ושם אוספת אותם דרך מוצא האיסוף שבקצה המִתקן. בדיקה חוזרת המבוצעת בעזרת המַבְחֵן המקורי אינה מוצאת יותר עדוּת לפתוגן.

תסריט זה אולי נשמע עתידני, אך מדובר בסך הכל ביישום מתבקש של חיישנים ביולוגיים ומכשירי אבחון נוספים שנמצאים כבר היום בשלבי פיתוח. הסוכנות לפרוייקטים במחקר מתקדם של משרד ההגנה האמריקאי בונה מכשירים על בסיס ביולוגי שמסוגלים לזהות חומרים המשמשים בלוחמה כימית וביולוגית. וחברה ישראלית בשם Given Imaging פיתחה לאחרונה מצלמת וידאו ומשדֵר בְּלִיעִים שאמורים לשדר תמונות מתוך מערכת העיכול.

כיצד מרכיבים

אך לפני שניתן לפתח ננו-רובוטים רפואיים חייבים להתקדם עם מכשירים ומִבנים מולקולריים פשוטים יותר. ישנן שתי גישות עיקריות לבניה בקנה-מידה ננומטרי: הרכבה מיקומית והרכבה עצמית. הרכבה מיקומית פירושה שימוש במכשיר כלשהו (למשל, זרוע של רובוט זעיר או מַלְקטת מיקרוסקופית) כדי להרכיב מולקולה אחר מולקולה באופן ידני. לעומת זאת, הרכבה עצמית דורשת הרבה פחות מאמץ, משום שהיא מנצלת את נטייתן הטבעית של מולקולות מסוימות לחפש זו את זו. כשמשתמשים ברכיבים של הרכבה עצמית, החוקרים צריכים רק לשים כמה מיליארדי רכיבים בתוך מבחנה ואז להניח לכוחות הטבעיים לחברם באופן עצמי לתוצרים הרצויים.

ג'וזף מיכְל (Michl) – כימאי מאוניברסיטת קולורדו – חוקר את רעיון ההרכבה העצמית. הוא מתחיל בבניה של מעין "לֶגוֹ" מולקולרי: מוטות קשיחים וגמישים שאורכם 0.5 עד 2.5 ננומטרים, ומִפְרָקִים באותו סדר גודל. המוטות עשויים משרשרות של מולקולות פחמימנים רבועות וממולקולות קשורות אחרות. החיבורים עשויים בעיקר מאטומים של מתכות; מתכות שונות מספקות גיאומטריות חיבור שונות, ויכולות להיקשר לארבעה, לשמונה או למספר אחר של מוטות. רכיבים אלה מאפשרים להרכיב מגוון אין-סופי כמעט של מבנֵי-ננו. כדי לגרום להם להתחבר מאליהם, מיכְל מחבֵּר מולקולה "דביקה", כמו למשל קבוצה קַרבּוֹקסילית, אל קצהו האחד של כל מוט; בהמשך, כאשר המוטות והמִפְרקים מעורבבים יחדיו במבחנה, רכיבים מסוימים נקשרים לאחרים ויוצרים מאליהם את המבנים.

אפשר אמנם להרכיב ננו-רובוטים מכאניים פשוטים מן הננו-מוטות והמִפרקים של מיכְל, אך ניתן להרכיבם גם מדנ"א. הרעיון להשתמש בחומר הגנטי כאבני בניין ננומטריות נהגה לראשונה על ידי נדריאן סימֶן (Seeman), כימאי מאוניברסיטת ניו-ורק. דנ"א הוא חומר אידיאלי לצורך ייצורם של רכיבים להרכבה עצמית, כיוון שהוא עשוי משני גדילים משלימים של נוקלאוטידים אשר נקשרים יחדיו כמו שני חצאים של רוכסן. ישנם ארבעה סוגי נוקלאוטידים, וכל אחד מהם נקשר אך ורק לסוג אחד אחר. לפיכך, אם נבנה שרשרת של נוקלאוטידים וכן שרשרת תואמת לה, ונערבב את שתי השרשרות במבחנה, כל נוקלאוטיד על כל אחד מן הגדילים המהונדסים ייקשר רק אל חברו, והרוכסן ייסגר.

מכשול בולט להרכבת מִבנים מדנ"א טמון בכך שבטבע הדנ"א מצוי רק בצורה אחת – הסליל הכפול המפותל המפורסם כל כך. ואולם בשנות ה-80' של המאה העשרים פיתח סימֶן סלילֵי דנ"א שרכסו את עצמם במגוון צורות – תחילה בריבוע פשוט, אחר כך במסגרת קובייתית פתוחה ובהמשך בצורות נוספות. עד אמצע שנות ה-90' כבר הצליח סימֶן לייצר בקנה-מידה ננומטרי כמעט כל צורה גיאומטרית משוכללת.

אלא שהרכבה עצמית רחוקה מלהיות הדרך האידיאלית לייצורם של מבנים מורכבים: פשוט קשה מדי לגרום למספר עצום של חלקים מסוגים שונים להיקשר יחד באופן ספונטני בסדר הנכון. לפיכך מספר חוקרים – ואני ביניהם – ממשיכים להעדיף את רעיון ההרכבה המיקומית. חברת זיוֶקס מטקסס שואפת ליצור "מרכיב מולקולרי" – מכשיר שישתמש בחלקים בקנה-מידה ננומטרי להרכבת מכונות, באופן דומה לפעולתה של זרוע רובוטית בפסי הייצור של תעשיית המכוניות. ב-1998 עשו עמיתַי בזיוֶקס צעד קטן לקראת היעד הזה: הם הצליחו ל"שחק" בצינורות פחמן זעירים בשלושה ממדים באמצעות שלוש זרועות רובוטיות, והכל תחת עינו הפקוחה של מיקרוסקופ אלקטרונים.

וכיצד מניעים

התקדמות נעשית גם בכיוון של בניית מנועים זעירים – בעיה בהנדסה ננומטרית שתהיה חייבת לבוא על פתרונה כדי שננו-רובוטים יוכלו לנוע, לשאוב נוזלים, לסובב גלגלי שיניים, להפעיל מנופים וכדומה. כיום, הגישה העיקרית לבעיה היא לחקות מנגנונים טבעיים, כמו אלה שמפעילים את השוטון – זנבו המסתובב של החיידק.

המנוע הביולוגי שמפעיל את השוטון הוא חוּגה (רוֹטוֹר) שמסתובבת בתוך טבעת חיצונית קבועה שרוחבה רק שלושים ננומטר. המנוע מוּנָע על ידי הפרשים במטען חשמלי ובחומציות. כשהנוזל בתוך תא החיידק חומצי פחות מסביבתו החיצונית, נוצר מפל (הֶפרש) רכוזים של יוני מימן בין הצד החיצוני של קרומית-התא לבין פְּנים התא. מפל הריכוזים מאלץ את יוני המימן לזרום אל תוך התא דרך תעלות בטבעת, תעלות שפועלות כמערכת של שסתומים חד-כיווניים – יונים יכולים לזרום דרך השסתומים רק אם החוגה מסתובבת בכיוון הנכון. התנועה המעגלית מסובבת את השוטון ותנועה סיבובית זו פועלת כמדחף שמניע את החיידק קדימה.

קרלו מונטמניו (Montemagno) מאוניברסיטת קורנל בניו-יורק בנה ננו-מנוע דמוי שוטון בשיטת ההרכבה העצמית. אבני הבניין של המנוע הן מולקולות חלבון, כולל האנזים המפרק את התרכובת עתירת-האנרגיה אט"פ, שהמלאי שלה בתאים מתחדש על-חשבון אנרגיה שמקורה במזון. מנועים אלה הוצגו בוועידה השנתית בנושא ננו-טכנולוגיה מולקולרית שהתקיימה בקליפורניה. במיצג וידאו מיקרוסקופי ניתן היה לראות עשרות מן המכשירים הללו מסתובבים כשמחוברים אליהם מוטות עשויים צורן-חנקי: ממש שדה של מדחפים זעירים. הצעד הבא של מונטמניו יהיה למצוא דרך לעצור את המנועים, כדי שניתן יהיה לשלוט בפעולתם. לדבריו, "בתור טכנולוגיה שלא היתה אמורה להפיק מכשיר מועיל לפני שנת 2050, נדמה לי שעשינו התקדמות לא רעה. אך יש בפנינו עוד דרך ארוכה לפני שנוכל לשחרר את המכונות הקטנות הללו בבִטחה בתוך גוף האדם".

אנשי חזון ואנשי חרון

המדען הראשון והידוע ביותר שהתייחס בפומבי לאפשרויות הטמונות בננו-רפואה היה הפיסיקאי ריצ'רד פיינמן (Feynman). בהרצאה מלאת חזון שנשא בשנת 1959 טען פיינמן שמכשירים מכאניים יוכלו לייצר מכשירים מכאניים קטנים יותר, ואלה יוכלו לייצר מכשירים קטנים עוד יותר, וכן הלאה – עד שיגיעו לגודל מולקולרי. מכשירים כאלה, טען פיינמן, יוכלו לייצר מספר עצום של מחשבים זעירים ביותר, רובוטים שונים בקנה-מידה זעיר וננומטרי, ואפילו מכשירים רפואיים שיתפקדו כמנתחים זעירים.

החזון שבדברי פיינמן הפך לתחום מחקר חשוב בתוך פחות משני עשורים. ב-1981, עוד בהיותו סטודנט, פִּרסם אריק דרקסלר (Drexler) מאמר בכתב-עת טכני יוקרתי, בו טען כי ניתן יהיה לבנות מכשירי-ננו שיבדקו תאים אנושיים ויבצעו בתוכם תיקונים. שנה מאוחר יותר תיאר דרקסלר את מכונות התיקון התאי שלו בשפה פשוטה, במאמר פופולרי יותר, אך מאמר זה גרר אחריו תגובות לעגניות מרובות. מיד אחר כך כתב דרקסלר מאמר טכני נוסף לכתב-העת של האיגוד הרפואי האמריקאי, אלא שזה הוגדר על ידי אחד העורכים כ"מדע בדיוני" ומעולם לא פורסם.

רופאים לא היו הספקנים היחידים באשר לננו-רובוטיקה הרפואית. פיסיקאים הצטרפו אף הם לשורות המסתייגים וטענו שאי-הוודאות הקוואנטית, כמו גם תנודות תֶרמיות, ימנעו מן המכונות המולקולריות לפעול באופן אמין. כימאים הזהירו שהקשרים בין אטומים בננו-רובוטים החזויים יעמדו במתח גדול מדי, שיגרום למכונות להתפוצץ. ביולוגים הצביעו על כך שהגוף דוחה בתקיפות גופים זרים, אפילו כשמקורם ביולוגי כמו במקרה של איברים מושתלים; החדרת המוני מכונות לזרם הדם של חולה תגרום לתגובה רבת-עוצמה של המערכת החיסונית, וכתוצאה מכך גם למוות מהיר, הזהירו.

מאז ביצעו דרקסלר ותיאורטיקנים אחרים, ואני ביניהם, אין-ספור חישובים שהתייחסו לכל ההסתייגויות. נותרו אמנם סוגיות שיש לישבן, אך הביקורת ברובה כבר הופרכה. כך למשל, בטבע ישנן מולקולות שהקשרים הכימיים ביניהן נתונים בלחץ גדול לא פחות מזה שיספגו החלקים במכשירי-הננו החזויים. בנוסף, ניתן יהיה להשתמש בחומרים שהגוף אינו מגיב איתם, אינו תוקף ואינו דוחה אותם (חומרים ביו-אינֶרטיים), כמו למשל יהלום.

את הננו-רובוטים הרפואיים של העתיד ניתן יהיה למצוא במגוון צורות מפתיעות. לפני מספר שנים עיצבתי תא דם אדום מלאכותי שנקרא "רֶספִּירוֹציט" – ננו-רובוט כדורי שגודלו כגודל חיידק בערך. הרֶספירוציט ייבנה מכ-18 מיליארד אטומים, שיאורגנו במבנה גבישי מדויק וייצרו תא לחץ זעיר. התא יוכל להכיל בתוכו עד תשעה מיליארד מולקולות של חמצן ושל פחמן דו-חמצני. כשיוזרקו רספירוציטים אל תוך זרם הדם, חיישנים על פני המכשירים יזהו את רמות החמצן והפחמן הדו-חמצני בדם, ואז יאותתו היכן יש להעמיס חמצן ולפרוק פחמן דו-חמצני (בָּרֵיאות) או להיפך (ברקמות). משאבות מולקולריות זעירות על גבי הרספירוציטים ישלטו בזרימת הגזים.

רספירוציטים עשויים להיות יעילים בהרבה ממקביליהם הטבעיים, תאי הדם האדומים (אֶריתרוֹציטים): הם יוכלו לאחסן ולשנֵע כמות גדולה פי מאתיים של גז ליחידת נפח. מנה גדושה של רספירוציטים תישא עימה, לפיכך, יתרונות עצומים: התאים המלאכותיים יוכלו לשמור על רמה נאותה של חמצן ברקמותיו של חולה במשך ארבע שעות לאחר שהֶתקף פגע בלִבו. באופן דומה, הם יוכלו לאפשר לאדם בריא לשבת בקרקעיתה של בריכה במשך ארבע שעות, או לרוץ במהירות מרבית במשך חמש-עשרה דקות מבלי לנשום.

הצעות מוקדמות לננו-רובוטים רפואיים עסקו במכונות שיערכו אבחנה מקפת ומיידית, ושיבצעו תיקונים מולקולריים מסובכים בכל תא פגום. אלא שבמקרים רבים יהיה זה יעיל יותר להוציא את הכרומוסומים הקיימים מגרעין התא הפגוע ולהכניס חדשים במקומם. הכרומוסומים החדשים ייבנו לפי הזמנה כהעתק מושלם לגֶנוֹם של החולה. הם יתכנתו מחדש את התאים הפגומים, ואלה יתקנו את עצמם. לגישה העתידנית הזו אני קורא טיפול בהחלפת כרומוסומים.

אם ננו-רובוטיקה תהפוך למציאות, מי יודע, אולי לא תֵעצר בחיסולן של מחלות, אלא תשפר אף את הגוף הבריא: עצמותינו יחוזקו בתוספת של פיגומי יהלום; אוזנינו ישופרו כדי שנוכל לשמוע צלילים גבוהים יותר; ניתן יהיה להשתיל מנועי-ננו בשרירים וכך להופכם לחזקים יותר.

פוטנציאל זה חושף גם את האפשרות הדרמטית מכולן: טיפולים בתהליך ההזדקנות. רוב החוקרים סבורים שהזדקנות היא תוצאה של קשרי גומלין בין מספר תהליכים מולקולרים וליקויי תפקוד תאיים. אם הננו-רפואה תשכיל לסלק את רוב הליקויים התאיים, הרי בני גיל העמידה ואפילו זקנים ממש יוכלו לשחזר במידה רבה את הבריאות, העוצמה והיופי שמהם נהנו בנעוריהם, וכך להינות מהארכה אין-סופית כמעט של החיים.

הנסיבות הפיסיות היחידות שיישארו כנראה חשוכות-מרפא יהיו אלה שבהן תיגרם פגיעה לאישיות או לזכרון: מצב מתקדם של אלצהיימר, למשל, או פגיעת ראש קשה. גם אם קיימת אפשרות תיאורטית לשחזר מידע שנמחק מן המוח, כולל זכרונות שהצטברו במהלך החיים, הרי יהיה זה מסובך הרבה יותר מהחלפה פשוטה של כבד או לב כתוצאה מבעיה תפקודית.

יעדיה של הננו-רובוטיקה עשויים להיראות לאנשים כיום מוגזמים, אולי אפילו מופרעים. אך יש לקחת בחשבון את העובדה שרק ב-1874 צפה המנתח הבריטי סר ג'ון אריק אריקסן (Erichsen), ש"הבטן, החזה והמוח ישארו תמיד נעולים בפני התערבותו של המנתח החכם והאנושי". הרפואה התקדמה בקצב מדהים במאה ה-20, וקצב ההתקדמות אף הולך וגובר. לפני אמצע המאה ה-21 אפשר יהיה כנראה לבנות מכשירים רפואיים זעירים בכמויות גדולות ובעלויות נמוכות מספיק כדי שיוכלו לשמש לצרכים רפואיים כלליים. התקווה והחלום הם, שבעתיד הלא מאוד רחוק יוכלו מכשירים אלה לחסל רבות ממחלות המאה ה-20, על הכאב והסבל הפיסיים הכרוכים בהן.

ביבליוגרפיה:
כותר: ננו-רפואה : עתיד זעיר וזוהר
מחבר: פרייטס ג'וניור, רוברט א.
תאריך: נובמבר-דצמבר 2000 , גליון 42
שם כתב העת: גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה
הוצאה לאור: SBC לבית מוטו תקשורת ולאתר IFEEL
הערות לפריט זה: 1. רוברט א. פרייטס ג'וניור (Robert A. Feitas Jr) הוא חוקר בחברה למחקר ופיתוח ננו-טכנולוגי Zyvex, טקסס. עוסק בכתיבת הכרך השני של ספרו Nanomedicine; הכרך הראשון פורסם ב 1999 בהוצאת Landes Bioscience.
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית