האף האלקטרוני: פיתוח בטכניון – גילוי מחלות כליה ע"י נשיפה בשלביהן המוקדמים

האף האלקטרוני של ד"ר חוסאם חאיק מהטכניון מריח גם מחלות כליה
– יאפשר להאט את קצב התקדמותן

האף האלקטרוני שמפתח ד"ר חוסאם חאיק מהפקולטה להנדסה כימית ומכון ראסל ברי למחקר בננוטכנולוגיה בטכניון, נועד מלכתחילה לגילוי מוקדם של מחלות סרטן. בצד התקדמות הפיתוח שלו, התברר כי הוא מסוגל לזהות גם מחלות כליה. על כך מדווח כתב העת המדעי ACS NANO בגיליונו האחרון.
לגילוי מוקדם של מחלות הכליה יש חשיבות רבה, שכן בשלביהן הסופיים של המחלות הללו מגיעים החולים לאי-ספיקת כליה סופנית וזקוקים לדיאליזה. בצד הסבל הפיזי לחולים והסיבוכים הקרדיו-וסקולרים, יש גם נזק כלכלי גדול – בישראל בלבד עולה הטיפול בכל חולה כזה 300 אלף שקלים בשנה. הגילוי המוקדם יכול לדחות את הטיפול בדיאליזה בשנים רבות, שפירושן – איכות חיים לחולים וחסכון כספי עצום.
הרעיון לנסות את האף האלקטרוני גם במחלות כליה עלה בשיחה בין ד"ר חאיק לבין פרופ' זייד עבאסי, בשיתוף עם פרופ' פריד נח'ול מהפקולטה לרפואה על שם רפפורט בטכניון ומהמרכז הרפואי רמב"ם בחיפה. הרעיון התבסס על העובדה כי אחד המאפיינים של חולים במחלות כליה הינו ריח רע הנידף מהפה (אוריאה), המורגש למרחק. בגלל הריח האופייני, הרופאים משתמשים בסימן זה כדי לאבחן חולי אי ספיקת כליה כרונית מתקדמת.
כנקודת זינוק, פרופ' עבאסי וצוות החוקרים שלו השרו מחלת כליה מתקדמת בחולדות, אשר מהווים מודל אידיאלי לבדיקת חקר היתכנות, והצמידו לקנה הנשימה של החולדות את האף האלקטרוני. החוקרים מקבוצות המחקר של ד"ר חאיק ופרופ' עבאסי מצאו התאמה מלאה בין תוצאות הבדיקות המקובלות במחלות אלה (בעיקר דרך בדיקת דם ושתן) לבין התוצאות שנתן האף האלקטרוני שבדק את נשיפות החולדות. יתרה מכך – החוקרים מצאו את התבנית של החומרים הנדיפים המאפיינים את מחלות הכליה. עד כה היה ידוע על שני חומרים חשודים בלבד, ואילו ד"ר חאיק וצוות החוקרים של הטכניון מצאו ארבעים חומרים נוספים. כך יכולת זיהוי המחלה תהיה מדוייקת יותר. נתגלו 27 חומרים הנמצאים רק אצל חולדות עם מחלה כלייתית ולא אצל חולדות בריאות. מתוכם איתרו חוקרי הטכניון את חמשת החומרים החשובים ביותר אשר יאותתו על פיתוח מחלת כליה.
על הגילוי, אשר עורר עניין רב בקהילה הרפואית העולמית, רשמו חוקרי הטכניון פטנט, שכן באף האלקטרוני בוצעו שינויים לצורך המחקר הכלייתי.
האף שמפתח ד"ר חאיק נועד, בשלב הראשון, להריח ולאבחן מחלות. "האדם ינשוף לתוך האף אשר יוכל לאבחן, בעזרת חיישנים בגודל ננו-מטרי, את סוג המחלה ואף לקבוע באיזה שלב המחלה נמצאת", מסביר ד"ר חאיק. "האיבחון יוכל להתבצע בשלב מוקדם מאוד של המחלה, עוד לפני שהיא מתחילה להתקדם. אז הטיפול התרופתי ותזונה הולמת יהיו מיידיים ויאטו את המחלה בעודה באיבה. אפילו אם המחלה מתגלה בשלבים מתקדמים, עדיין טיפולים תרופתיים הולמים יכולים להאט את התקדמותה בצורה משמעותית ולחסוך מחולים אלו דהירה וודאית לכוון אי-ספיקה כלייתית כרונית סופנית והצורך בטיפול בדיאליזה עם כל מה שמשתמע מכך – כמניעת סיבוכים קרדיו-וסקולרים מסוכנים וגם סבל פיזי ונפשי ועלויות כספיות אדירות. במחקרנו כבר הראינו כי ניתן להבדיל, בעזרת החיישנים הזעירים, בין אדם בריא לבין חולה", הוא מוסיף. "האתגר הניצב בפנינו עתה הוא להבחין בין סוגי המחלות הכליתיות השונות, והשלבים בהם נמצאת המחלה".
פרופ' עבאסי מוסיף כי "מחכה לנו דרך ארוכה ומייגעת להשיג את היעד הנכסף והוא אבחון מוקדם מאוד של המחלה כאשר היא עדיין ניתנת לטיפול ולעצירה. פיתוח חיישנים בררניים בעלי רגישות גבוהה לסמני אי-ספיקת כליה יאפשרו לא רק אבחון המחלה אלא גם ניטור התגובה הטיפולית של חולים אלו לתרופות, שינוי אורח חיים וכדומה".
כיום מתבצע מחקר קליני רחב היקף להרחת מחלות כליתיות באמצעות דגימות נשימה בשיתוף עם פרופ' פריד נח'ול – מנהל היחידה לנפרולוגיה אמבולטורית במרכז הרפואי רמב"ם. באמצעות בדיקת נשימה זאת, החוקרים מקווים לדרג את שלבי אי-ספיקת הכליות הכרונית ובכך לתת טיפול מוקדם ויעיל.
ד"ר חאיק חקר והתפתח בתחום החיישנים וההתקנים הננומטריים במכון הטכנולוגי של קליפורניה (CALTECH). כיום הוא ראש המעבדה להתקנים מבוססי ננו-חומרים המובילה, בין היתר, מחקרים רב-תחומיים לאבחון מחלות בעזרת מערכות הרחה מלאכותיות (אפים אלקטרונים) מבוססי ננו-חיישנים בצורה לא פולשנית. פרופ' עבאסי חוקר במדעי הרפואה המתמקד בחקר מחלות כליה ויתר לחץ דם בפקולטה לרפואה של הטכניון ובמרכז הרפואי רמב"ם. פרופ' נח'ול מתמקד במחקר בסיבוכי סכרת בכליה ובמחקר קליני בפקולטה לרפואה של הטכניון על מנגנוני היווצרות יתר לחץ דם והטיפול בו.