Medical Technology

כיצד להפוך תאי חיידק לרשתות נוירונים? (הודעת הטכניון)

חיידק

פרופ’ ראמז דניאל מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון ופרופ’ רון ויס מ-MIT מציגים: פעילויות חישוביות מורכבות בתאים חיים

הפיכת תאי חיידק לרשתות נוירונים המבצעות משימות מורכבות – להישג זה, שהתפרסם בכתב העת Nature Communications, אחראים פרופ’ ראמז דניאל מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון ועמיתיו בטכניון וב-MIT.

חוקרי הטכניון ו-MIT הצליחו לתכנת תאי חיידק כך שיתפקדו כרשתות נוירונים שאפשר לאמן. המתגים, במקרה זה, הם גנים שקוּבּעו על יחידות DNA הקרויות פלסמידים. באמצעות אלגוריתמים גנטיים ייעודיים שפיתחו החוקרים הם יצרו, בסופו של דבר, חיידקים שהם מחשבים חכמים.

“גם תאים חיים הם יחידות חישוב, ובמובנים הרבים אלה יחידות חישוב יעילות הרבה יותר,” מסביר פרופ’ דניאל. “חיידקים, שהתפתחו במיליארדי שנות אבולוציה, מבצעים פעולות מורכבות מאוד כגון חלוקת תאים, צריכת חומרי תזונה וסילוק פסולת. בניגוד למחשבים אלקטרוניים, שבנויים ממתגים דיגיטליים פשוטים בלבד (0, 1), בתא החי פועלים גם רכיבים אנלוגיים וכן לולאות משוב, המייצרות בקרה מתמדת על החישובים השונים. כל זה מאפשר לתא לבצע משימות מסובכות תוך צריכה של אנרגיה מועטה מאוד.”

בעבודה הנוכחית בנו החוקרים מעגלים גנטיים בהשראת רשתות עצביות. הגנים במעגלים אלה מפעילים ומכבים זה את זה על סמך גירוי חיצוני. התוצאה: חיידק מתוכנת המשמש רשת נוירונים שאפשר לאמנה על ידי אלגוריתמים גנטיים. היישומים משתרעים על תחומים שונים ובהם רפואה, אלקטרוניקה חדשה וזיהוי חומרים מסוכנים.

יחד עם פרופ’ דניאל ערכו את המחקר פרופ’ רון וייס מ-MIT וחוקרי הטכניון ד”ר מונא חביב וד”ר לונה ריזיק מהפקולטה להנדסת ביו-רפואית וד”ר לואי דניאל מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי. לדברי פרופ’ דניאל, “שילובם של חוקרים מעולמות האלקטרוניקה והביולוגיה הסינתטית איפשר את השגת התוצאות המוצגות במאמר ב-Nature Communications.”

מחקריו של פרופ’ דניאל בעשור האחרון מתמקדים בהפיכת חיידקים ליחידות חישוב. לדבריו, יצירתם של מחשבים חכמים על גבי תאים חיים טומנת בחובה פוטנציאל עצום, ובקבוצת המחקר של פרופ’ דניאל כבר בוחנים יישומים אפשריים כגון זיהוי חומרים רעילים וטיפול בסרטן ובמחלות מעי על ידי נגיפים מהונדסים.

המחקר נתמך על ידי קרן משפחת נויבאור, הקרן הלאומית למדע (ISF), האיחוד האירופי (תוכנית Horizon 2020), המרכז הבינתחומי למדעי החיים וההנדסה ע”ש לורי לוקיי וסוכנות DARPA.

למאמר בכתב העתNature Communications   לחצו כאן

0 תגובות

השאירו תגובה

רוצה להצטרף לדיון?
תרגישו חופשי לתרום!

כתיבת תגובה

מידע נוסף לעיונך

כתבות בנושאים דומים

  • ניתוח רובוטי לכריתת כיס מרה מלווה בסיכון מוגבר לנזק לדרכי מרה

    ניתוח רובוטי לכריתת כיס מרה מלווה בסיכון מוגבר לנזק לדרכי מרה

    מתוצאות מחקר חדש שפורסמו בכתב העת JAMA Network Open עולה כי שיעורי הפגיעה בדרכי מרה גבוהים פי שלוש לאחר ניתוח כריתת מרה בסיוע רובוטי, בהשוואה לניתוח לפרוסקופי לכריתת כיס המרה. ברקע למחקר מסבירים החוקרים כי במהלך העשור האחרון נרשמה עליה של פי 37 בשיעורי ניתוח רובוטי לכריתת כיס מרה ועלה חשש כי גישת ניתוח זו […]

  • האם מנת קרינה גבוהה יותר משפר הישרדות חולים עם סרטן וושט? (Radiotherapy and Oncology)

    האם מנת קרינה גבוהה יותר משפר הישרדות חולים עם סרטן וושט? (Radiotherapy and Oncology)

    בחולים עם סרטן וושט מתקדם-מקומית שאינו נתיח שקיבלו טיפול כימו-קרינתי דפיניטיבי, מנת קרינה גבוהה יותר (59.4 גריי ומעלה) לא הובילה לשיפור הישרדותי בהשוואה למנת קרינה סטנדרטית (50.0/50.4 גריי), אך מנת קרינה גבוהה יותר לוותה בעליה באירועים חריגים משנית לטיפול בדרגה 3 ומעלה, כך עולה מתוצאות מטה-אנליזה של מחקרים אקראיים שפורסמה בכתב העת Radiotherapy and Oncology. […]

  • תוצאות מבטיחות לגרייה מוחית מגנטית לטיפול במחלת אלצהיימר (Alzheimer's Research & Therapy)

    תוצאות מבטיחות לגרייה מוחית מגנטית לטיפול במחלת אלצהיימר (Alzheimer's Research & Therapy)

    מנתונים חדשים שפורסמו בכתב העת Alzheimer’s Research & Therapy עולה כי גרייה מגנטית מוחית חוזרת (Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation, או rTMS) של אזור Precuneus לאורך 52 שבועות הובילה להפחתת הידרדרות קוגניטיבית ב-52% והידרדרות תפקודית ב-96% בחולים עם מחלת אלצהיימר בדרגה קלה עד בינונית. המחקר האקראי, כפל-סמיות, כלל 48 חולים (גיל ממוצע של 72.8 שנים, 56% […]

  • עליה של עשרות אחוזים בשיעורי התמותה על-רקע היריון בשנים האחרונות בארצות הברית (JAMA Netw Open)

    עליה של עשרות אחוזים בשיעורי התמותה על-רקע היריון בשנים האחרונות בארצות הברית (JAMA Netw Open)

    בארצות הברית דווח על שיעורי התמותה על-רקע היריון הגבוהים ביותר מבין המדינות בעלות הכנסה-גבוהה, עם למעלה מ-6,000 מקרי תמותה מדווחים בין 2018 עד 2022, כך על-פי נתונים שפורסמו בכתב העת JAMA Network Open. מניתוח הנתונים עלה כי בילידות אלסקה ובאמריקאיות ממוצא אינדיאני תועדו שיעורי התמותה הגבוהים ביותר. מחקר החתך התבסס על נתונים ארציים של המרכז […]

  • דפיברילטור אוטומטי וקוצב לב חיצוני, ביתי וזול למניעת מוות לבבי פתאומי, מאת פרופ' טדי וייס וצוותו (הדסה)

    דפיברילטור אוטומטי וקוצב לב חיצוני, ביתי וזול למניעת מוות לבבי פתאומי, מאת פרופ' טדי וייס וצוותו (הדסה)

    מוות לבבי פתאומי-שנגרם עקב פרפור חדרים או דום-לב, שכיח מאוד: בארה”ב ובאירופה בלבד- כ 350,000 אנשים מתים כך-מדי שנה: (1000 ביום ובארץ כ 30 מדי יום! ב80%-מהמקרים- בבית או במשרד).. כל עיכוב במתן מכת חשמל מוריד הסיכוי להצלתם-יש ירידה של 10% בהישרדות עם כל דקת עיכוב –ומעט קריאות לעזרה ייענו בזמן (ולכן רק 5% יישארו […]

  • אימוני אינטרוול בעצימות גבוהה מפחיתים סיכון להידרדרות תפקוד כלייתי בקשישים (J Am Society Nephrol)

    אימוני אינטרוול בעצימות גבוהה מפחיתים סיכון להידרדרות תפקוד כלייתי בקשישים (J Am Society Nephrol)

    אימוני אינטרוול בעצימות גבוהה (High-Intensity Interval Training, או HIIT) תחת השגחה לאורך חמש שנים עשויים להפחית את הסיכון להידרדרות מהירה בקצב הפינוי הגלומרולארי המשוער בקשישים בגילאי 70-77 שנים, כך עולה מנתונים חדשים שפורסמו בכתב העת Journal of the American Society of Nephrology. ברקע למחקר מסבירים החוקרים כי למרות היתרונות הבריאותיים הרבים של פעילות גופנית, אין […]

  • קרינה חיצונית עדיפה על TACE בטיפול בחולים עם סרטן כבד בשלב מוקדם ובינוני (Cancer)

    קרינה חיצונית עדיפה על TACE בטיפול בחולים עם סרטן כבד בשלב מוקדם ובינוני (Cancer)

    מתוצאות מטה-אנליזה חדשה שפורסמו בכתב העת Cancer עולה כי בחולים עם סרטן כבד בשלב בינוני ומוקדם שקיבלו קרינה חיצונית (External Beam Radiation Therapy, או EBRT) השיגו תוצאות טובות יותר בהערכת בקרה מקומית והישרדות ללא-התקדמות לעומת אלו שטופלו ב-TACE (או Transarterial Chemoembolization). ממצאים אלו מציעים כי קרינה חיצונית עשויה לשמש כטיפול יעיל טוב יותר בחולים עם […]

  • תוצאות מבטיחות לטכנולוגיית מציאות מדומה לשיפור תפקוד מוטורי (Front Neurol)

    תוצאות מבטיחות לטכנולוגיית מציאות מדומה לשיפור תפקוד מוטורי (Front Neurol)

    טכנולוגיית מציאות מדומה מלווה בשיפור שיווי המשקל ותפקוד מוטורי של הגפיים במבוגרים במצב קריטי, בהשוואה לטכניקות שיקום מסורתיות, כך עולה מתוצאות מטה-אנליזה חדשה שפורסמו בכתב העת Frontiers in Neurology. החוקרים השלימו סקירה שיטתית ומטה-אנליזה שהתבססו על נתונים מ-11 מחקרים אקראיים ומבוקרים שפורסמו לאורך עשר שנים בשמונה מאגרי נתונים גדולים. הסקירה כללה 880 מבוגרים במצב קריטי, […]

  • שירותי טל-רפואה עשויים להפחית את הסיכון לניסיונות אובדניים (JAMA Netw Open)

    שירותי טל-רפואה עשויים להפחית את הסיכון לניסיונות אובדניים (JAMA Netw Open)

    טיפול קוגניטיבי התנהגותי קצר, גם כאשר מבוצע באמצעות טל-רפואה בשיחת וידאו, מפחית משמעותית את שיעור הניסיונות האובדניים בקרב מבוגרים בסיכון גבוה, כך עולה מנתונים חדשים שפורסמו בכתב העת JAMA Network Open. החוקרים השלימו מחקר אקראי להשוואת טיפול קוגניטיבי התנהגותי קצר וטיפול ממוקד-הווה במניעת אובדנות בקרב משתתפים שטופלו במרפאה פסיכיאטרית אמבולטורית בארצות הברית בין אפריל 2021 […]

התכנים המוצגים באתר זה מיועדים לאנשי צוות רפואי בלבד

אם כבר נרשמת, יש להקליד את פרטי הזיהוי שלך