כך עיוורים יראו

כבר שנה שרענן גפן מקבל מדי שבוע כחמישה אימיילים ממקומות שונים בעולם. תוכן המכתבים דומה: עיוורים, או קרובי משפחה של עיוורים, מפצירים בו שיגלה להם מתי יסתיים הפיתוח של המוצר שעליו שוקדת חברת ננו רטינה שבניהולו — שבב המושתל בפנים העין ומשיב לבעליו את הראייה. אחד המכתבים האחרונים, למשל, הגיע מצ'יף אינדיאני חשוב שלקה בעיוורון בגיל מבוגר. מכתב אחר נשלח מאם לשתי ילדות: הגדולה התעוורה לאחרונה, ואילו אצל הצעירה התגלו תסמיני עיוורון ראשונים.

בהתחלה נהג גפן (49) להתקשר לכל המתעניינים, אבל במרוצת הזמן עבר להתכתבות במייל. "חלקם מוכנים ללכת רחוק", הוא אומר. "הם מצהירים שהם יכולים לעלות על מטוס, להתייצב כאן ולהיות הראשונים לעבור ניסוי בהשתלה. מתפקידי להחזיר אותם לקרקע ולומר להם שאנחנו עוד לא בשלב הזה". גפן יודע שיש לו מזל: מעטות הן החברות שחולים מתדפקים על דלתן כדי להשתתף בניסוי קליני, אחד השלבים היקרים ביותר והארוכים בחייה של כל חברה המפתחת תרופה או ציוד רפואי.

"כיף לעבוד במקום שבו מפתחים את הטכנולוגיה הכי מתקדמת, וגם עוזרים להרבה אנשים", אומר גפן ומחייך. "אם זה יצליח, מיליוני אנשים יסתובבו עם שבב ישראלי בעין, נראה אותם הופכים לאנטישמיים אחר כך".

מימין: התמונה במציאות, עיבוד האותות בשבב התוך-עיני של ננו רטינה, והתמונה שיראה עיוור שמשתמש בשבב צילום: אוראל כהן

שבב הצילום הביולוגי

ננו רטינה היא סטארט־אפ מהזן שנחשב בשנים האחרונות ליוקרתי והמבטיח ביותר בענף הסטארט־אפים: הננו־טכנולוגיה. האתגר של הסטארט־אפים בתחום הננו־טכנולוגיה הוא מזעור רכיבי מחשב לגודל מיקרוסקופי, עד שאפשר יהיה להיעזר בהם בהנדסת מולקולות, בניסויי פיזיקה ייחודיים וגם בריפוי והחלפה של איברים זעירים בגוף האדם.

גפן, בוגר מסלול תלפיות היוקרתי בצה"ל ויוצא יחידות מחקר ופיתוח, הכיר את התחום לפני שש שנים כאשר החל לעבוד בכמה מיזמים של מדעי החיים. אז פגש את יוסי גרוס. גרוס הוא יזם סדרתי שחתום על מספר שיא של פטנטים בישראל — יותר מ־500. את יישום הפטנטים שלו הוא מנהל באמצעות הקרן הפרטית ריינבואו מדיקל, ששותפים לה גם ליאון רקנאטי ואפי כהן־ארזי, והוא שגייס את גפן לסטארט־אפ החדש.

ממשרדי ננו רטינה הקטנים בהרצליה פיתוח מנהלים גרוס, גפן ועשרת עובדיהם מלחמה נגד העיוורון. החברה מפתחת שבב אלקטרוני שיושתל על רשתית (רטינה בלעז) העין הפגועה וישמש רשתית אלקטרונית חלופית. הפתרון עדיין אינו מושלם: בעזרת השבב יוכלו אנשים שאיבדו את מאור עיניהם לראות כאילו הסתכלו על העולם מבעד למסך מחשב מיושן — אלפי פיקסלים רבועים בצבעי שחור, לבן ואפור, שיסתדרו לתמונה אחת. התמונה החלקית הזו תאפשר להם לקרוא, לצפות בטלוויזיה ולזהות את סובביהם.

עבור יותר מ־40 מיליון אנשים הסובלים מעיוורון נרכש - העיוורון הנפוץ ביותר, רק 5% ממקרי העיוורון הם מלידה - מדובר בחלום. ארגון הבריאות העולמי מעריך שב־2020 יהיו בעולם 75 מיליון עיוורים ו־314 מיליון אנשים שסובלים מעיוורון חלקי.

עבור מרבית החולים האלה, הבעיה מתחילה ונגמרת ברשתית, אותה רקמה שנמצאת במעמקי גלגל העין ומשמשת כ"פילם" - קולטת את קרני האור, וממירה אותם לאותות חשמליים שמגיעים למוח והופכים בו לתמונה. ברוב מקרי העיוורון הבעיה מרוכזת בעיקר באזור רגיש וזעיר ברשתית, שקוטרו שליש מילימטר ושאחראי על זיהוי מרבית העצמים בראייה. עצב הראייה היוצא ממנו ומעביר את המידע החשמלי אל מרכז הראייה במוח נותר לרוב ללא פגע.

השבב של ננו רטינה מיועד להחליף את אותה נקודת מפתח זעירה: רכיביו האלקטרוניים קולטים את האור וממירים אותו לאותות חשמליים. אחד הייחודים בו הוא שהאותות מתורגמים לא לשפת מחשב, אלא ל"שפה" שבה עצב הראייה מעביר את המידע למוח.

"אבל האתגר בפיתוח שתל לרשתית אינו מתחיל ונגמר בהמרה של אור לאותות חשמליים", אומר גפן. "הרשתית היא מעין הרחבה של המוח, וחלק גדול מעיבוד התמונה נעשה בה. אחרי הכל, בעין בריאה יש 100 מיליון קולטני אור, אך רק מיליון עצבים שעוברים למוח. משהו מתרחש שם". כשגפן משיב לפונים אליו, הוא מסביר להם שיש עוד הרבה עבודה, ואומר שהניסוי הקליני הראשון - ההשתלה הראשונה באדם - יתבצע רק בעוד שנתיים. את תאריך ההשקה הוא לא מוכן אפילו לנחש.

אברהם זרנר. כמו טיסה של האחים רייט

העולם ב־600 פיקסל

ננו רטינה אינה חלוצה בפיתוח עין ביונית, אך היא נהנית מניסיונותיהם של מתחרותיה, שרבים מהם הסתיימו בתוצאות שרחוקות מלהיות מספקות. החברה הנחשבת למובילה כיום בפיתוח עין ביונית היא Retina Implant הגרמנית, שבחודש האחרון סיימה גיוס גדול של 18 מיליון דולר וקיבלה את אישור ה־CE, המקבילה האירופית של ה־FDA (מינהל המזון והתרופות האמריקאי), המאפשר לה לשווק את השתל שלה באירופה. המערכת של רטינה אימפלנט כוללת שבב המושתל מאחורי הרשתית ומשקפיים המחוברים לסוללה זעירה. השבב קולט את גלי האור בטכנולוגיה המזכירה מאוד מצלמה דיגיטלית, וממיר אותם לגירויים חשמליים המועברים לעצב הראייה, ומשם למוח.

רטינה אימפלנט סיימה בנובמבר האחרון ניסוי קליני ראשוני, שלאחריו דיווחה על 11 עיוורים שהצליחו לזהות באמצעות המערכת שלה חפצים בחדר שבו נמצאו. מיקה טרהו, עיוור בן 46 מפינלנד, סיפר לרשת בי.בי.סי כי באמצעות השתל של החברה הגרמנית הצליח לזהות אותיות. לאחר כמה ימים עם השתל הצליח לזהות את שמו, לתקן שגיאת כתיב שהוכנסה אליו במכוון, לזהות כלי סכו"ם ולקרוא שעון קיר. כל זאת עם טווח ראייה של 12 מעלות בלבד ועם ראייה שכללה 60 פיקסלים בסך הכל, בצבעי שחור־לבן.

גם חברת Second Sight מקליפורניה נחשבת כיום לאחת המתקדמות בייצור עין ביונית. השבב של החברה מושתל על גבי גלגל העין, וממנו נשלחות אלקטרודות זעירות אל הרשתית. מצלמת וידיאו זעירה שממוקמת על זוג משקפיים ממירה את גלי האור לגלים חשמליים, שולחת אותם לשבב והוא מעבירם למוח. שדה הראייה המתקבל מורכב מ־16 פיקסלים. השבבים הבאים של החברה יאפשרו ראייה ברזולוציה של 60 פיקסלים.

בתחילת החודש דיווחה גם סקנד סייט על קבלת אישור ה־CE ועל כוונתה לבקש אישור FDA. נכון להיום היא החברה הראשונה בתחום העין הביונית שהכריזה על הוצאת מוצריה לשוק, ולקראת סוף השנה אפשר יהיה לרכוש את השתל שלה בבתי חולים בפריז, ז'נבה, מנצ'סטר ולונדון תמורת כ־100 אלף דולר.

יוסי גרוס ורענן גפן. "הרעיון נולד משרבוט על מפית" צילום: אוראל כהן

הענף עדיין בחשכה

פרופ' יעל חנין, מנהלת מעבדת השתלים העצביים במרכז הננו־טכנולוגי בפקולטה להנדסת חשמל שבאוניברסיטת תל אביב, מבצעת את הניסויים העצביים הראשונים עבור ננו רטינה במעבדה שלה. כמי שהתמחתה בממשק אדם־מכונה, היא מרשה לעצמה להיות ספקנית באשר להכרזות של סקנד סייט ושל רטינה אימפלנט. "שתי החברות החלו כמחקר אקדמי ומאחוריהן שנים רבות של פיתוח וניסיון, אך הפתרון של כל אחת מהן עדיין מוגבל מדי", היא אומרת.

"השתל של רטינה אימפלנט מושתל מתחת לרשתית, והיכולת של אזור זה לקבל גירוי אפקטיבי הוא מוגבל. השתל של סקנד סייט נמצא אמנם מעל הרשתית, אך הוא מאפשר ראייה רק באמצעות מצלמה חיצונית, מה שמחייב את הזזת הראש מצד לצד. גם האלקטרודות שלה גדולות, מה שמייצר רזולוציה מוגבלת. אפשר לומר שננו רטינה, דווקא כיוון שנכנסה מאוחר לשוק, נהנית מהניסיון שצברו המתחרות הוותיקות שלה".

פרופ' דב ויינברגר, מנהל מחלקת העיניים במרכז הרפואי רבין, ספקן הרבה יותר לגבי השאלה עד כמה התחום מתקדם. "בכל פעם שכותבים בעיתון על הצלחה כזו אנחנו מוצפים בטלפונים של כאלה שסבורים שבאה ישועה לאומללות שלהם", הוא מספר. "הציפיות מוגזמות ביחס למציאות. נכון להיום הבעיות הכירורגיות מעיבות על כל פתרון קיים. שתל ברשתית צריך להיות מקובל על הגוף ולא להידחות על ידו, ועד כה כל ההשתלות שנעשו בתוך עיניים הוצאו אחר כבוד. אין היום אנשים עם שתלים בתוך העין".

ויינברגר מסייע לננו רטינה בפיתוח מתודות ניתוח שיקלו על החדרת השבב לעין. כרגע בונים בחברה על פרוצדורה הכוללת הכנסה פשוטה של השתל וקיבועו במרכז שדה הראייה במהלך ניתוח של כחצי שעה, שייערך בהרדמה מקומית.

"במוצרים הקיימים רואים שיפור, אך בעיקר במה שאנו מכנים ראייה אמבולטורית", אומר גפן. "זו היכולת להתמצא במרחב, לדעת איפה החלון, הדלת, לזהות חפצים גדולים או כאשר הם קרובים מאוד לעין. מרבית המושתלים מתקשים בזיהוי פנים או בקריאה. אי אפשר לעשות הרבה כשאתה רואה ב־60 פיקסלים".

מסתרי שפת הנוירונים

ראייה נורמלית מורכבת ממיליון פיקסלים, אולם די ב־1,000 פיקסלים כדי לזהות תמונה. השבב של ננו רטינה, שגודלו 3X4 מ"מ, צפוי לספק בגרסתו הראשונה 600 פיקסלים. הוא יושתל על עין אחת בלבד, יאפשר 100 דרגות שונות של אפור, מלבד צבעי השחור והלבן, יאפשר לקרוא אותיות בגודל של 4 ס"מ, לזהות פנים, לצפות בטלוויזיה ולבצע מטלות כגון אכילה בסכין ובמזלג או שטיפת כלים. הדור השני של השבבים יכיל 1,200–2,000 פיקסלים, והשאיפה היא להגיע ל־6,000 פיקסלים, בצבע.

שבב הסיליקון ייוצר בטאוור, מפעל השבבים הישראלי של האחים עופר במגדל העמק. הוא יכיל 600 אלקטרודות — רגליים ננומטריות עשויות זהב טהור, שלא אמור להידחות על ידי הגוף. כל אלקטרודה כזו תייצג פיקסל אחד בשדה הראייה, ולפי ההערכות המחקריות של ננו רטינה, לאחר שתינעץ ברשתית יתלפפו סביבה עצבי הראייה. ננו רטינה חתומה על הסכם עם חברת הננו־טכנולוגיה הגדולה בארצות הברית, Zyvex Labs מטקסס, שבמסגרתו תפתח החברה האמריקאית את האלקטרודות הזעירות בטכנולוגיה מתוחכמת. זיווקס התפרסמה באחרונה בזכות היותה הראשונה בעולם לייצר מבנים הנדסיים תלת־ממדים מאטומים בודדים.

את רגלי האלקטרודות תחבר ננו רטינה לשבב הסיליקון בטכנולוגיית חיבור מתוחכמת שטרם נוסתה, והוא ישדר לעצבים אותות חשמליים. "למדנו לדבר בשפה שהמוח מבין", אומר גפן. "למוח יש פרוטוקול תקשורת משלו, כפי שלמערכות הטלפון או הסלולר פרוטוקול משלהן. האתגר של תרגום האור למידע אלקטרוני באמצעות חומר פיזיולוגי הוא אדיר. שפת הניורונים ברשתית היא מוגדרת מאוד אך מסתורית, ודרשה פענוח מיוחד מאחר שהיא כוללת תקשורת בכמה ערוצים בו־זמנית".

בכדי להפעיל את הקולטנים אין די בפגיעה של קרן אור - נחוצה גם אנרגיה של כמיליוואט לכל אלקטרודה. "זה הספק שעד כה לא נוסה, וכאשר רצינו לבצע ניסוי לא מצאנו שום מכשיר שעובד בהספק כה נמוך. לכן עלינו לפתח אותו מההתחלה", אומר גפן. את האנרגיה ינסו ננו רטינה להעביר בטכנולוגיה אלחוטית מתקדמת, באמצעות קרן אינפרה אדומה. "למרבה הצער, איש לא גילה עד היום איך להפיק אנרגיה מההספק החשמלי הטבעי של הגוף", אומר גפן.

את השבב כולו תצפה ננו רטינה בשכבה דקה של זכוכית, כדי לשמור עליו כקפסולה בתוך העין. לשם כך חברה ננו רטינה לחברה השוויצרית CSEM, הידועה בזכות ציפויי הזכוכית והיהלום שייצרה למנגנוני שעונים זעירים.

"את ההמצאות שלי אני עושה בבת אחת"

יוסי גרוס הוא האב הרוחני של ננו רטינה. הוא הוגה הפטנט ואחד המשקיעים המרכזיים בה באמצעות ריינבואו מדיקל, קרן ההון סיכון שלו. בהתלהבות ניכרת הוא מונה את שלל הפטנטים שהמציא - חלקם מציאות קיימת, חלקם עדיין בפיתוח - שיכולים בסופו של דבר למצוא את דרכם לתוך גופנו ולהיות חלק מאיתנו: טלסקופ תוך־עיני זעיר המפותח בחברת ויז'ן קר; שתל הגירוי העצבי הראשון בעולם לשריר הלב שפותח בחברת ביוקונטרול; לבלב מלאכותי המפותח בחברת בטא o2, ועוד שתלים רבים המקלים על תפקודם של הערמונית, התריסריון, השיניים ושסתומי הלב. "לתרופות יש תופעות לוואי", הוא אומר, "הן זורמות בכל הגוף בצורה שווה והן קשות לשליטה. שתלים, לעומת זאת, נחשבים בזירה הרפואית לפתרון עדיף, הניתן לשליטה מוחלטת של החולה או הרופא".

הקרן של גרוס, מהנדס תעופה ואלקטרוניקה בהכשרתו, גייסה עד כה לפי הערכות כ־40 מיליון דולר. משנת 2007 היא השקיעה ב־12 חברות סטארט־אפ בתחום הציוד הרפואי, חמש מתוכן כבר מבצעות ניסויים בבני אדם.

"הקרן מצליחה", אומר גרוס, "והסיבה לכך היא חקר שוק מדוקדק בטרם השקעה. אני נפגש עם כל חברות הציוד הרפואי הגדולות - מדטרוניק, אבוט, ג'ונסון אנד ג'ונסון - שומע מהן על הבעיות שטרם נפתרו, ואז משקיע לפי ארבעה עקרונות: מוצרים רפואיים, מוצרים שיש להם שוק של מיליארד דולר ומעלה, בעיות שהן צורך אמיתי ופתרונות פורצי דרך. לא אשקיע במוצרי אבחוניים או בכלי ניתוח.

"את ההמצאות שלי אני נוהג לעשות בבת אחת", אומר לנו גרוס. "ננו רטינה, למשל, נולדה בערב אחד על מפית במלון בדלאס, כמו בסיפורים. ביקרתי במשרדים של זיווקס ושאלתי את מנהלי החברה: 'אז אתם מעבדה משוכללת, אבל מלבד זה, האם אתם גם מוכרים מוצרים?'. הם ענו בשלילה. מיד הצעתי להם לפתח יחד רשתית מלאכותית, ועוד באותו ערב במלון שרבטתי להם את השרטוט הראשון של האבטיפוס. השרטוט הזה מלווה אותנו עד היום".

ננו רטינה גייסה עד כה 4 מיליון דולר מריינבו מדיקל, זיווקס וקרן בירד ולאחרונה הצטרפה להשקעה גם קרן ההון סיכון דוקור. נכון להיום, הכסף יספיק לה עד תחילת הניסויים, והחברה נמצאת כעת בתהליך גיוס. בין השאר פנתה החברה לקרן ההשקעות של סטיבי וונדר, שמשקיעה במיזמים בתחום העיוורון, אך נענתה בשלילה. גפן מדבר גם על גיוסי השקעות מאנשים פרטיים ולא רק מקרנות הון סיכון. "עיוורון הוא מחלה קשה ומאוד מוחשית שגורמת לאנשים פרטיים, עם או בלי קשר למחלה, להשקיע בנו", הוא אומר, ומוסיף: "אנחנו פתוחים לרעיון הזה, במקביל להצעות שאנחנו מקבלים באופן קבוע מגופי השקעה גדולים".

ממשק בלתי נמנע

כשהיה צעיר, מודה גפן, סטיב אוסטין היה גיבור ילדותו. "הדמיון בין הטכנולוגיות שמפתחים היום לבין מה שהוצג בסדרה הוא מדהים", הוא אומר. "אני מאמין באדם הביוני. שתל המתחבר לעצבי השמיעה קיים כבר 20 שנה, אין סיבה שלא יהיה אחד כזה גם לראייה".

יש עתיד לאדם הביוני?

"אהבתי מאוד את הסרט 'אווטאר', כיוון שממשקי אדם ומכונה הם עניין בלתי נמנע. אני חושב שבעתיד גם כוח המחשבה שלנו יוכל לתקשר עם הסביבה".

גם חנין אופטימית: "הפער הכלכלי והטכנולוגי נסגר כיום, ורבים מזהים את האפשרות ליצור התקנים מושתלים שישרדו בגוף ואת האפשרות להרוויח כסף מהנושא. פולימרים גמישים, מתכות חדשניות, טכנולוגיות מזעור, מיקרו אלקטרוניקה וננו־טכנולוגיה מפותחים כיום במהירות רבה יותר מלפני 20 שנה. גם ההיכרות עם המערכת העצבית רבה יותר. היום כבר יודעים, למשל, כיצד הרשתית מדברת עם המוח".

את העתיד רואה פרופ' חנין במגוון שתלים שיאפשרו שליטה של המוח באיברים שונים: "כמה חברות מפתחות כיום שתלים המסייעים להתגבר על ניוון שרירים, לשלוט בבלוטת השתן או בגפיים.

"פרופ' אבהרט זרנר, יו"ר רטינה אימפלנט, הקביל את המהפכה שאנחנו חווים היום לטיסה של האחים רייט", אומרת חנין. "ההמראה אז היתה די מגוחכת, הם לא החזיקו זמן רב באוויר, אבל האחים רייט הוכיחו שטיסה אפשרית. זו התקופה שאנו נמצאים בה כיום בתחום שתלי הראייה".