מגפת הקורונה, ובשמה המדויק COVID-19, פרצה בשלהי 2019 והתפשטה במהירות ברחבי העולם. אף שנגיף הקורונה, SARS-CoV-2, מצויד במערכת יעילה של תיקון שגיאות (מוטציות), הוא אינו חסין ממוטציות. ואכן, כפי שכולנו יודעים כיום, הנגיף "התפצל" לווריאנטים שונים בעקבות לחצים אבולוציוניים שונים הפועלים עליו באוכלוסיות שונות. כדי להקל על הציבור קבע ארגון הבריאות העולמי כי הווריאנטים לא יקבלו שמות מורכבים אלא ייקראו על שמן של אותיות האלף-בית היווני: הווריאנט הבריטי קיבל את השם אלפא, הדרום-אפריקאי – בטא, הברזילאי – גמא, ההודי -דלתא, וכן הלאה.

ד"ר יותם בר-און (משמאל) והדוקטורנטית דינא ח'טיב

התפתחותם של וריאנטים חדשים היא תוצאה של מוטציות אקראיות וברירה טבעית. רוב המוטציות אינן משנות משמעותית את יכולותיו של הנגיף לשרוד ולהדביק, אולם חלקן מקנות לו יתרון משמעותי ולכן נשמרות ומתפשטות באוכלוסייה. בהקשר של המגפה הנוכחית מדובר במוטציות בחלבון הספייק – ראש החץ של הנגיף, המאפשר לו לחדור לתאי גופנו.

קבוצות מחקר רבות עוסקות כיום במנגנון של התפתחות וריאנטים חדשים של קורונה, זאת באמצעות אנליזה של הווריאנטים ושל האבולוציה שלהם, בעיקר האבולוציה של חלבון הספייק. מחקרים אלה איפשרו לפתח במהירות חסרת תקדים חיסוני mRNA ייעודיים ויעילים שבלמו את המגפה במידה רבה. אף שלא הביסו את המגפה לחלוטין הם צמצמו את נזקיה בחיי אדם, בעומס על מערכות הבריאות ובפגיעה בשגרת החיים, זאת בעיקר באוכלוסיות המצטיינות בשיעורי התחסנות גבוהים.

המשותף למחקרים אלה, רובם ככולם, הוא ההתמקדות בדינמיקה של היווצרות וריאנטים ברמת האוכלוסייה ובווריאנטים ה"פעילים" יותר מבחינת ההדבקה באוכלוסייה. מחקר שנערך בטכניון וראה אור בכתב העת PLOS Pathogens שופך אור על נישה שכמעט לא נחקרה: התפתחות וריאנטים חדשים ברמת הפרט, כלומר בגופו של האדם היחיד בתקופת מחלתו. את המחקר הובילו ד"ר יותם בר-און והדוקטורנטית דינא ח'טיב מהפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט.

המחקר מסכם שנה וחצי של עבודה ומבוסס על פלטפורמה ניסויית שד"ר בר-און החל לפתח בתקופת הפוסט-דוקטורט. פלטפורמה זו, שפותחה בתחילה במסגרת חקר נגיף HIV, הותאמה בשנתיים האחרונות לנגיף הקורונה. טכנולוגיה זו, המספקת ריצוף ברמת הנגיף הבודד, מאפשרת למפות את הגנום של הנגיף הבודד וכך להשוות בין וריאנטים שונים המתפתחים במערכת הנשימה של החולה. יתר על כן, היא מזהה נגיפים הנמצאים בתאי הרקמה במינון נמוך מאוד שאינו מאפשר את גילויים בשיטות פשוטות יותר.

ד"ר יותם בר-און

במחקר גילו החוקרים מוטציות שונות שאינן נכללות במאגרי המידע הקיימים ואפילו וריאנט חדש שלא היה מוכר עד כה. בנוסף, הם בחנו גם את יעילותם של החיסונים הקיימים כלפי וריאנטים אלה וגילו כי יעילות זו משתנה בהתאם לסוגי המוטציות השונים בחלבון הספייק.

בשורה התחתונה מציגים החוקרים חדשות טובות: המוטציות המתפתחות בגופו של החולה מייצרות, ככלל, וריאנטים בעלי יכולת הדבקה נמוכה יחסית. במילים אחרות, יתכן שווריאנטים אלה אינם יכולים לעבור מאדם לאדם בהדבקה. נתון זה, מדגישים החוקרים, מצריך מחקרי המשך שיאמתו אותו באופן חזק יותר, אולם אלה הממצאים לגבי 10 הווריאנטים שהם בדקו במחקר.

החוקרים זיהו מוטציה ספציפית ב-s2, אחד האתרים בחלבון הספייק, הפוגעת ביעילותם של הנוגדנים הנאבקים בנגיף. לדברי ד"ר בר-און, "זיהוי זה הוא תרומה חשובה להבנת הסתגלות הנגיף לגופו של המארח. אנחנו מעריכים כי הממצאים שלנו עשויים להוביל לאיתור נקודות חולשה של הנגיף – מנגנונים המחלישים את יכולת ההדבקה שלו – ולפיתוח אמצעים חדשים לבלימת ההדבקה."

דינא ח'טיב

ממצאי המחקר מראים כי ניתוח האבולוציה של הנגיף ברמת הפרט תורמת להבנה טובה יותר של התפתחותו ושל דרכים אפשריות להתמודד עימו באמצעות חיסונים ותרופות. החוקרים, שהתמקדו במוטציות הקשורות לווריאנט אלפא, מעריכים כי ניתוח דומה של וריאנט דלתא – הווריאנט המסוכן בתקופה הנוכחית – עשוי להגדיל את ארגז הכלים העומד לרשות המדע והרפואה במאבק במגפה.

ד"ר יותם בר-און השלים תואר שלישי באוניברסיטה העברית ופוסט-דוקטורט באוניברסיטת רוקפלר. המעבדה בראשותו, בפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט בטכניון, עוסקת ביחסי הגומלין בין נגיפים לאורגניזם המארח במחלות שונות ובהן קורונה ו-HIV.

דינא ח'טיב סיימה תואר ראשון במדעי המעבדה הרפואית במכללת הדסה ותואר שני במדעים ביו-רפואיים באוניברסיטה העברית. היא הצטרפה למעבדת בר-און בטכניון באפריל 2020, זמן קצר לאחר פרוץ המגפה ונכנסה מייד לחקר האבולוציה של נגיף הקורונה. המחקר הנוכחי התבסס על דגימות מאותה תקופה – מהדגימות הראשונות שנלקחו מחולי קורונה בישראל.

המחקר נתמך במענק הקרן הלאומית למדע ונערך בשיתוף המרכז הגנומי בטכניון (NGS) בראשות ד"ר טל כץ-אזוב, המרכז הלאומי לשפעת ונגיפי נשימה בבית החולים שיבא בראשות ד"ר מיכל מנדלבוים וצוות מידג"ם – בנק דגימות ביולוגיות אנושיות לצורכי מחקר במרכז הרפואי רמב"ם.

למאמר בכתב העת PLOS Pathogens  לחצו כאן

The post הווריאנט מתחיל בתוכנו first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

פיתוח תרופות וטיפולים רפואיים אחרים מתחיל בדרך כלל במחקר בסיסי ונמשך בניסויי מעבדה, בניסויים פרה-קליניים ולבסוף במחקר קליני המאשר הן את יעילות הטיפול בבני אדם והן את בטיחותו. המחקר הקליני הוא תהליך ממושך ויקר החורץ את גורלו של הטיפול – אם יקבל את אישור הרשויות המוסמכות (FDA, לדוגמה) או יידחה. לכן ברורה חשיבותו בפיתוח טיפולים רפואיים.

ד"ר קירה רדינסקי. קרדיט צילום : עומר הכהן.

מאמר חדש של חוקרות בפקולטה למדעי המחשב ע"ש טאוב בטכניון, בשיתוף עם ד״ר אריק הורביץ מ-Microsoft Research, מציג הטיה ספציפית המשפיעה על יישום ממצאיהם של מחקרים אלה: תת-ייצוג של נשים במחקר הקליני. במאמר שהתפרסם ב-JAMIA – כתב העת של האגודה האמריקאית לאינפורמטיקה רפואית – מתארות החוקרות הטיה זו ומציגות כלים ייעודיים המתקנים אותה וכך עשויים לשפר את הטיפול הרפואי בנשים.

לדברי הדוקטורנטית שונית אגמון, שערכה את המחקר עם ד"ר קירה רדינסקי, "כיום אנו יודעים כי אוכלוסיות שונות מגיבות אחרת לטיפול נתון – למשל, נשים עשויות להגיב לטיפול אחרת מגברים. לדוגמה, תרופה בשם זולפידם, המיועדת להפרעות שינה, משפיעה אחרת על נשים ולכן חשוב להקצות להן אותה במינון אחר מגברים – עובדה שהתגלתה רק לאחר שהתרופה שוחררה לשוק. תת-הייצוג הקיים של נשים במחקרים קליניים יוצר הטיה בעייתית הפוגעת באיכות הטיפול בנשים, באבחון מוקדם של מחלות, בהקצאת תרופות הגורמות לתופעות לוואי בקרב נשים, ועוד."

ההטיה המגדרית במחקר הקליני אינה חדשה, והיא התעצמה בעקבות אירועים טראומטיים ובהם פרשת התלידומיד – תרופה שגרמה למומים רבים בילודים לאחר שניתנה לנשים הרות כתרופה לשיכוך בחילות בוקר. פרשה עגומה זו, שהתרחשה בראשית שנות ה-60, הובילה לצמצום דרסטי של השתתפות נשים במחקרים קליניים.

ב-1993 נחקקו בארצות הברית חוקים המחייבים לשתף נשים במחקרים כאלה ולהתייחס למגדר בניתוח תוצאות המחקר. ועדיין, תת-הייצוג הוא תופעה קיימת, וכאשר מדובר במחקרים שקדמו ל-1993 הוא חמור ובוטה יותר. אגמון מדגישה כי תת-ייצוג מתקיים גם לגבי אוכלוסיות אחרות בהקשרים כגון גיל, מוצא והשתייכות דמוגרפית. במקרים מסוימים מתקיים גם תת-ייצוג של גברים, וזאת במחלות הנחשבות יותר "נשיות" – פיברומיאלגיה, לדוגמה.

בשנים האחרונות נכנסו לעולם הרפואה מודלים ממוחשבים שנועדו לשפר את האיבחון הרפואי, את הטיפול ואת המניעה. עם זאת, אומרת אגמון, "רוב המודלים האלה מתבססים על אותם מחקרים מוטים ולכן הם 'יורשים' מהם את אותן הטיות, ובמקרים מסוימים אפילו מעצימים אותן."

 שונית אגמון

החוקרות טיפלו בבעיה האמורה בכלים של למידה חישובית ובהם עיבוד שפה טבעית (NLP) ובפרט ייצוג וקטורי של מילים (Word embeddings) – גישות המאפשרות "הבנה" של טקסטים על ידי מחשב. החוקרות הפעילו שיטות אלה על 16,772 מאמרים ממאגר PubMed והקצו לכל אחד מהם "משקל" על סמך שיעור הנשים במחקר הקליני המתואר בו. כך הן יצרו כלי אלגוריתמי לשימוש מותאם-מגדר (gender-sensitive) בספרות המחקרית. אלגוריתם זה מאפשר לתקן את ההטיה האמורה ולשפר את ההתאמה של טיפולים למטופלות.

האלגוריתם הצליח לשפר משמעותית משימות חיזוי על נשים בהקשרים שונים ובהם משך האשפוז של המטופל, אשפוז-מחדש תוך חודש לכל היותר וקורלציה בין מחלות שונות. אף שהמודל התמקד בשיפור הניבויים לגבי נשים, הוא שיפר במידה רבה גם את כלל הניבויים הקליניים (גם לגבי גברים).

החוקרות מאמינות כי מאמרן ב- JAMIAיגביר את המודעות לבעיות של תת-ייצוג במחקרים קליניים ובמחקר בכלל ויוביל לפיתוח פתרונות נוספים שישפרו את איכות הרפואה המותאמת אישית.

שונית אגמון עשתה את כל לימודיה האקדמיים בפקולטה למדעי המחשב ע"ש טאוב. היא סיימה תואר ראשון בהצטיינות יתרה, עבדה שנתיים בגוגל וחזרה לתואר שני בהנחיית פרופ' אסף שוסטר. בתום התואר החלה את הדוקטורט בהנחיית ד"ר קירה רדינסקי ופרופ' בני קימלפלד.

למאמר בכתב העת  JAMIA  לחצו כאן

The post תיקון גורלי first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

שיתוף פעולה עם התעשייה, שבע דיקניות בטכניון, מענקי מחקר לסגל צעיר, לוחות סולריים המתקנים את עצמם, טיהור מים, גבול מהירות החישוב הקוונטי, מתווה חדש להנשמה מלאכותית ועוד.

כל אלה ועוד מחכים לכם בלינק הבא:

https://bit.ly/NewsletterJanTechnion

The post ניוזלטר ינואר 2022 first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

החוקרים מימין לשמאל: רועי רחין, פרופ' אהוד בכר ופרופ' שלומית טרם

ניסוי שתוכנן ונבנה בפקולטה לפיזיקה בטכניון ישוגר לתחנת החלל הבין-לאומית. ניסוי זה, הקרוי GALI (Gamma-ray Burst Localizing Instrument), הוא מערכת חדשנית לגילוי קרינת גמא. הצבתה של המערכת בתחנת החלל תסייע בזיהוי קרינה זו שמקורה בהתפרצויות עתירות אנרגיה בגלקסיות רחוקות.

ההנחה המקובלת היא שהתפרצויות קרני גמא קצרות מגיעות ממיזוג של שני כוכבי נויטרונים, אירוע המייצר גם גלי כבידה. עם זאת, עד היום זוהה רק אירוע אחד כזה ב 2017, ומכאן חשיבות פיתוחם של כלי גילוי חדשים. הגלאי שפותח בפקולטה לפיזיקה מבוסס על מאות גבישים קטנים המסודרים בתבנית תלת-ממדית ייחודית. על סמך האות היחסי הנקלט בכל גביש אפשר לשחזר את מיקום ההתפרצות בדיוק גבוה.

את צוות המחקר מובילים פרופ' שלומית טרם ופרופ' אהוד בכר וחברים בו הדוקטורנט רועי רחין, המסטרנטית ג׳וליה סלח, הפוסט-דוקטורנט לוקה מולרי, הסטודנט (לתואר ראשון) סולומון מרוגלין, אנשי צוות המחקר אלכסנדר ודובין ועמיר פיגנבוים מהנדס המערכת אבנר קידר והוביק אגלריאן ממכון אשר לחקר החלל בטכניון.

מערכת הגילוי – GALI

לדברי פרופ' טרם, "החידוש העיקרי במערכת שלנו הוא בזיהוי מדויק של מיקום ההתפרצות. זיהוי כזה יאפשר לאסטרונומים בכל העולם לכוון טלסקופים לאירוע, לחקור את ההתפרצות ולקשור אותה לאירועים אחרים כגון גלי כבידה." החדשנות שבגלאי GALI טמונה בשימוש בחיישנים קטנים משמעותית ממה שהיה מקובל בעבר וסידורם במערך תלת-ממדי חדשני. הודות לסידור ייחודי זה, מערכת GALI תספק תוצאות מדויקות יותר מאלה של קודמותיה אף שממדיה קטנים הרבה יותר.

ל-GALI חשיבות יישומית רבה בתחומים נוספים. לדברי פרופ' בכר, "התברר לנו שהמערכת שפיתחנו מעניינת גם אנשים מחוץ לעולם האסטרופיזיקה. עמיתינו בקריה למחקר גרעיני, לדוגמה, מעוניינים במערכות אמינות ומדויקות שיגלו קרינה רדיואקטיבית, וזאת בלי שיצטרכו להתקרב למקור הקרינה. המערכת שפיתחנו תוכל – בהתאמות נדרשות – לסייע באיתור מקור הקרינה . בהקשרים אלה מספקת המערכת שלנו גם מידע על החומרים הפולטים את אותה קרינה, וכך היא עשויה לסייע בהתאמת הטיפול המיטבי. זה ההקשר שבו רשמנו יחד פטנט בארה"ב."

ניסוי GALI  מתוכנן להמריא לתחנת החלל הבינלאומית במאי 2022 עם טיסת המטען Spx – 25 ומלווה על ידי משימת  'רקיע' של קרן רמון ובתמיכת משרד החדשנות, המדע והטכנולוגיה.

לסרטון המסביר את הניסוי:

The post מגלים את גמא first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

זוהר וייס

לאחרונה התקיים מפגש חשיפה לסגל הטכניון, שנועד לעודד כתיבת ערכים מדעיים וטכנולוגיים בוויקיפדיה על ידי סטודנטים בטכניון, במסגרת הקורסים אותם הם לומדים בטכניון.

ויקיפדיה העברית היא האתר החמישי בישראל במונחי צפיות, עם כ-2,000 צפיות בדקה. כיום קיימים בוויקיפדיה הישראלית יותר מ-300 אלף ערכים, אולם ניכר מחסור כמותי ואיכותי בכל הנוגע למקצועות ה-STEM – מדע,  טכנולוגיה, הנדסה ומתמטיקה. ד"ר קרן שצמן, רכזת אקדמיה ופרויקטים בוויקימדיה, הסבירה כי העמותה פועלת להרחבת מאגר הידע החופשי בוויקיפדיה. "במסגרת זאת אנחנו מבקשים לעודד סטודנטים לכתוב ערכים בתחומי הלימוד שלהם, מה שיוסיף למידע החופשי כמות ואיכות. אף שוויקיפדיה אינה מקור אקדמי, כ-85% מהסטודנטים בישראל נכנסים לשם לטובת presearch – הבנה של מונחים בסיסיים וקבלת רקע על הנושא – לפני שהם פונים למאמרים אקדמיים, ולכן חשוב שהמידע יהיה איכותי ואמין."

במפגש השתתפו ראשת המרכז לקידום הלמידה וההוראה בטכניון ד"ר אולגה צ'ונטונוב, היו"ר האקדמי של החממה החברתית בטכניון ד"ר מירב אהרון-גוטמן ומנהלת החממה רונית פיסו, סטודנטים וחברי סגל. ד"ר אהרון גוטמן אמרה כי שיתוף הפעולה עם ויקימדיה הוא חלק מהמעורבות החברתית שהחממה החברתית מנסה לעורר בטכניון. "האקדמיה היא מוסד ציבורי ויש לה תפקיד כלפי הסטודנטים אך בה בעת יש לה תפקיד כלפי הציבור הרחב. כתיבת ערכים בוויקפדיה היא אמצעי יעיל להפצת ידע למורים, תלמידים וכל מי שמבקש ללמוד בכוחותיו הוא מחוץ לגבולות הקמפוס".

דפנה לוין, דוקטורנטית ועוזרת הוראה בקורס "סוגיות בסוציולוגיה אורבנית" סיפרה על העבודה עם הסטודנטים. "מדובר בעבודה מוקפדת. יש לברר מה הערך המוסף שלנו אל מול ערכים באנגלית. אנחנו מעודדים סטודנטים וסטודנטיות להעלות דימויים מקוריים. הצורך לכתוב בצורה מתומצתת הוא מורכב ומהווה שיעור חשוב עבור הסטודנטים".

סטודנטים בטכניון כבר השתתפו בכתיבת ערכים בוויקיפדיה. הערך "מרחב ציבורי", שנכתב בקורס של ד"ר אהרון-גוטמן, כבר זכה ב-5,000 צפיות, ו"נקבוביות", שנכתב במסגרת קורס של פרופ' אורי שביט, זכה בכ-6,000. במפגש סיפרה זוהר וייס, סטודנטית לתואר שני במסלול תכנון ערים בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים, כי כתיבת הערך "דיור שיתופי" שילב בין העניין האישי שלה לבין הידע המקצועי שהיא רוכשת בלימודיה. "בסופו של דבר, זה פרי של עבודת מחקר לכל דבר, אבל ההשפעה שלה גדולה כי המידע מגיע לקהל ממש רחב, וזה בהחלט מרגש."

The post סטודנטים יעדכנו ערכים מדעיים וטכנולוגיים בוויקיפדיה first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

מחקר שנערך בפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט בטכניון שופך אור על מנגנונים המובילים לכך שאפילו טיפול כימותרפי מוצלח עשוי להוביל להתפתחות גרורות סרטניות – גורם התמותה העיקרי מסרטן. המאמר, שראה אור לפני ימים ספורים בכתב העת Cancer Research, נבחר לפרסום על שער הגיליון וזכה גם למאמר דעה של עורכי כתב העת בפתח הגיליון.

ג'וזפינה חאג' שומלי ופרופ' יובל שקד

פרופ' יובל שקד והדוקטורנטית ג'וזפינה חאג' שומלי, שהובילו את המחקר, מסבירים כי הפרקטיקות הקיימות לטיפול בסרטן מפגינות יעילות רבה ובמקרים רבים מצילות חיים, כפי שהודגם הן במחקרים קליניים והן בנתונים המצטברים לאורך שנים. עם זאת, הם אומרים, יש חולים שאינם מגיבים לטיפול, ולעיתים המחלה מתפרצת לאחר הטיפול ביתר אגרסיביות, לרבות גרורות באיברים אחרים כגון הריאות. המאמר מסביר את המנגנון הגורם להתפרצות גרורות לאחר טיפול גם במקרים שבהם הטיפול פוגע בהצלחה בגידול הראשוני.

החוקרים התמקדו בהתפתחות של גרורות ברקמת הריאות בעקבות טיפול כימותרפי בסרטן השד.  סרטן השד הוא הגידול הממאיר השכיח ביותר בקרב נשים והוא מתרחש, בשיעור נמוך, גם בגברים. שיעורי ההישרדות של חולים אלה בישראל הולכים וגדלים הודות לגילוי מוקדם של המחלה ולשיפור של טכנולוגיות הטיפול. עם זאת, כאשר הגידול שולח גרורות לאיברים אחרים, סיכויי ההחלמה צונחים. על פי הסטטיסטיקה, בכ-30% מהמטופלות שאובחנו בסרטן שד בשלב מוקדם, וטופלו באמצעים קונוונציונליים, צפויות להתפתח גרורות תוך חודשים ספורים או שנים ספורות.

גרורות שמקורן בסרטן שד נובעות בין השאר מקרבתו של השד לקשריות הלימפה בבתי השחי. סמיכות זאת מקילה על תאים סרטניים להגיע מהשד למערכת הלימפה, שהיא מערכת צינורות מסועפת הדומה במידה רבה למערכת הדם. דרך נוזל הלימפה נודדים תאי הסרטן לאיברים אחרים כגון ריאות, כבד ועצמות, ושם הם מייצרים גרורות.

השאלה המעסיקה חוקרי סרטן רבים, על רקע זה, היא אילו תנאים מסייעים לתהליך הגרורתי ואילו התערבויות רפואיות עשויות לבלום אותו. לדברי פרופ' שקד, "כיום ידוע שהתהליך הגרורתי אינו אקראי לגמרי. הגרורות משגשגות ברקמות שבהן הן מוצאות תמיכה מכנית וסביבת תאים תומכת."

קבוצת המחקר של פרופ' שקד גילתה במחקרים קודמים כי אנזים שכיח בשם LOX, המשפיע על תצורת הרקמה, עשוי לשנות את רקמת הריאות באופן המקל על תאים סרטניים להיצמד אליה ולפתח בה גרורות. כאשר עיכבו החוקרים את פעילותו של אותו אנזים הושגה הפחתה משמעותית ביכולת ההיצמדות של תאי הסרטן לרקמת הריאה וכך פחתה היווצרותן של גרורות סרטניות. גם במחקר הנוכחי התמקדו החוקרים באנזים LOX, אולם הפעם בהקשר אחר – מעורבותו בהתפתחות גרורות בעקבות הפרשתו מתאי חיסון ספציפיים: תאי T מסוג CD8⁺. אנזים LOX נמצא במינון גבוה ברקמות הריאה גם באדם הבריא, אולם מינון זה גדל באופן מהיר ודרמטי בתגובה לטיפול הכימותרפי. בניגוד לסברה הרווחת, לפיה אנזים זה מתבטא בתאים מזנכימליים, חוקרי הטכניון גילו להפתעתם כי המינון המוגבר של LOX נובע דווקא מהפרשתו המוגברת על ידי תאי מערכת החיסון – אותם תאי T מסוג CD8⁺. העלייה בנוכחותו של אנזים זה משפיעה על תכונותיה של רקמת הריאה והופך אותה לסביבה המיטיבה עם תאי סרטן. תופעה זו יכולה להסביר מדוע במטופלים מסוימים העוברים כימותרפיה מתפתחות גרורות אפילו בעקבות טיפול ראשוני מוצלח. ההסבר, כאמור, הוא בהשפעת הכימותרפיה על רקמת הריאות באופן שרקמה זו נעשית נוחה עבור תאי סרטן.

פרופ' יובל שקד

"כשאנחנו מדברים על סביבת הריאה במחקר הזה," מסביר פרופ' שקד, "אנחנו מתייחסים ל-ECM, הסביבה החוץ-תאית שבתוכה שרויים התאים. זוהי רשת מורכבת של חלבונים התומכת בתא מבחינה מבנית ומכנית כמו גם מבחינת היבטים תפקודיים שונים. במחקר הנוכחי גילינו כי פעילותו של LOX רותמת את הסביבה החוץ-תאית לטובת התאים הסרטניים. בעקבות השינויים שתאי ה-T ואנזים LOX מחוללים בתווך הזה הוא מתחיל לסייע לתאים הסרטניים לגדול, לשרוד, לנוע, להתחלק ולהיצמד זה לזה. יתר על כן, הוא עשוי לבלום כניסה של תאי חיסון תקינים ואפילו של תרופות אנטי-סרטניות לאזור הממאיר."

המחקר נערך במודל של סרטן השד בעכברים ובתרופה האנטי-סרטנית פּאקליטקסל, אולם החוקרים מעריכים כי ממצאיו רלוונטיים גם לתרופות נוספות ולסוגי סרטן אחרים, מה שצפוי להיבדק בעתיד במחקרים קליניים. לדברי הדוקטורנטית ג’וזפינה חאג' שומלי, "הופתענו לגלות שמנגנוני הפעולה שחשפנו, המעודדים התפתחות של גרורות סרטניות, מופעלים לא רק בתגובה לניתוחים כמו שנמצא בעבר, אלא גם בתגובה לכימותרפיה ואולי לתרופות נוספות שאותן אנו חוקרים כעת."

"ההישג שלנו – איתור המנגנון הגורם לשינוי המבני בריאה על ידי מערכת החיסון – עשוי לאפשר לפתח תרופות וטיפולים משולבים שימנעו תופעה זו ויצמצמו את הסיכויים להתפתחות גרורות," אומר פרופ' שקד. "כעת אנחנו שוקדים על פיתוח חסמים לחלבונים השונים הגורמים לאותה השתנות מבנית של רקמת הריאה. אנחנו מאמינים כי ממצאי המחקר יובילו להגדרה מעודכנת של בנק המטרות הטיפולי ולשימוש במעכבי LOX לבלימת התפתחויות גרורתיות."

המחקר נתמך על ידי BSF (הקרן הדו לאומית ארה”ב-ישראל למדע), ERC (הנציבות האירופית למחקר) ו-ISF (הקרן הלאומית למדע בישראל). הדוקטורנטית ג'וזפינה חאג' היא מלגאית בתוכנית אריאן דה רוטשילד לתלמידות דוקטורט – תוכנית המקדמת דוקטורנטיות מצטיינות לטובת השתלבותן בעמדות מפתח באקדמיה ובחברה הישראלית.

 בתרשים: הטיפול הכימותרפי מגביר את הפרשת LOX מתאי T, ובעקבות זאת משתנה הסביבה החוץ-תאית בריאות באופן המעודד היווצרות גרורות

למאמר המדעי בכתב העת Cancer Research לחצו כאן

The post יום הסרטן הבינלאומי 2022 – להרוויח מהטיפול, לצמצם את השלכותיו השליליות first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

יונית מרדוס זקס

חמש סטודנטיות לתארים מתקדמים וסטודנט אחד זכו במקומות הראשונים ב"יום המחקר למשתלמים ע"ש ג'ייקובס", בו מוצגים מחקרים נבחרים של סטודנטיות וסטודנטים לתארים מתקדמים. יום המחקר התקיים הפעם במתכונת מקוונת.

דיקן בית הספר לתארים מתקדמים, פרופ' דן גבעולי, אמר כי "כל הסטודנטים הציגו את מחקריהם ברמה גבוהה מאוד, ולמרות המתכונת המקוונת ההשתתפות היתה מרשימה."

ליום המחקר הטכניוני מגיעים הסטודנטים שזכו קודם במקומות הראשונים בימי המחקר הפקולטיים והיחידתיים. דירוג הזוכים ביום המחקר נעשה בשתי קטגוריות: מגיסטר ודוקטורנט.

בקטגוריית הדוקטורט זכתה במקום הראשון יונית מרדוס זקס מהפקולטה לפיזיקה על מחקר בנושא "פגמים טופולוגיים בסידור הנמטי של סיבי האקטין כמרכזי ארגון של המורפוגנזה ברגנרציה של הידרה" בהנחיית פרופ' כנרת קרן ופרופ' ארז בראון.

 עמית שמעיה

במקום השני זכתה לוטן פורטל מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים על מחקרה "נקעים בזהב כתבנית קטליטית לגידול ננו-מחטים" בהנחיית פרופ' בעז פוקרוי וד"ר מריה קויפמן-כריסטוסוב.

במקום השלישי זכתה סופיה קופרמן מהפקולטה להנדסת מכונות על "חקר הזרימה בסוללות זרימה עם גאומטריה חדשנית עבור שיפור היעילות באגירת אנרגיה ירוקה" בהנחיית פרופ' אמיר גת.

בקטגוריית המגיסטר (MSc) זכה במקום הראשון  עמית שמעיה מהפקולטה להנדסת מכונות על מחקרו בנושא "מבנה כיפתי מסתגל לחישה של חומרים מסוכנים בים" בהנחיית פרופ' איל זוסמן.

במקום השני זכתה סתיו פלד מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון על מחקר בנושא "חלקיקים מתצמידי אוליגוסכרידים-לקטופרין להובלה סלקטיבית של חלבון לחיידקים פרוביוטיים במעי הגס" בהנחיית פרופ' יואב ליבני.

במקום השלישי זכתה אנה פשניצ'ני מאמו מהפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה על מחקר בנושא "תפיסות מדריכי מוזיאוני הטבע אודות שילוב של היבטים של מהות המדע בהדרכתם" בהנחיית ד"ר דינה ציבולסקי.

ברכות לזוכות ולזוכה.

The post מחקרים מובילים בתארים מתקדמים first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

פרופ' חוסאם חאיק

מגפת הקורונה, שהטילה עומס חריג על מערכות הבריאות ועל צוותי הרפואה, הדגישה את חיוניותן של טכנולוגיות חכמות לניטור מצבם הרפואי של בני אדם ברציפות ובזמן אמת. מדובר בעיקר בהתקנים לבישים המנטרים באופן רציף מדדים פיזיולוגיים חשובים ובה בעת אינם מגבילים את המטופל בתפקודיו היומיומיים.

כתב העת Advanced Materials מדווח על פריצת דרך של חוקרים בטכניון, הצפויה לחולל שינוי משמעותי בתחום זה. כתב העת בחר להקדיש את שער הגיליון למחקר זה.
את המחקר הובילו פרופ' חוסאם חאיק, הפוסט-דוקטורנט ינבין זינג והדוקטורנטית ראואן עומר מהפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון ומכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה.
המערכת שפיתחו חוקרי הטכניון מבוססת על מיקרו-מחטים(Microneedles) חכמות, המקובעות בתוך מדבקה (פלסטר) הנצמדת לעור. המערכת מנטרת ברציפות את מצבו הרפואי של המטופל ושולחת את הנתונים אליו ולרופאו.

ד"ר יובין זינג

מחט רפואית רגילה מוחדרת לתוך העור עד לכלי הדם והעצבים ולכן גורמת לכאבים ולדימום. המיקרו-מחטים החכמות, לעומת זאת, הן מחטים קצרות ודקות החוצות רק את שכבת העור הראשונה ולכן אינן מכאיבות. למרות אורכן הן מנטרות מדדים פיזיולוגיים חשובים משום שהן מגיעות לנוזל החוץ-תאי שמתחת לפני העור ומודדות מרכיבים ביולוגיים וכימיים שונים – סודיום, גלוקוז, רמת חומציות (pH) ועוד. העברת הנתונים לרופא ולמטופל נעשית באופן אלחוטי ובאמצעות טכנולוגיות ענן ו-IoT ("האינטרנט של הדברים"). הניטור הרציף, המאפשר גילוי מוקדם של שיבושים פיזיולוגיים שונים, חיוני למניעתם של מחלות וסיבוכים בריאותיים נוספים כגון מחלות לב, מחלות כליה ומחלות זיהומיות ועוד, זאת ללא צורך בבדיקות קונוונציונליות כגון בדיקות דם הנעשות רק בקליניקה, מכאיבות למטופל ותוצאותיהן מעודכנות רק לרגע הבדיקה.

שתיים מהמחלות שהמערכת החדשה מנטרת היא דיסנתרמיה והיפונתרמיה, הקשורות לרמת הנתרן בדם – הראשונה נובעת מרמת נתרן גבוהה מדי והשנייה מרמה נמוכה מדי. נתרן הוא יסוד חיוני הנמצא בתאי הדם ובנוזל הדם וממלא תפקיד חיוני בהולכת אותות במערכת העצבים ובמשימות ביולוגיות אחרות. שתי המחלות האמורות עלולות להשפיע על התפקוד הנוירולוגי ולהוביל למצבים שונים בהם תרדמת ואובדן הכרה, ולכן ניטורן המוקדם עשוי למנוע סבל רב מהמטופלים.

 ראואן עומר

"כדי להתאים את הטכנולוגיה לשגרת החיים," אומר פרופ' חאיק, "פיתחנו פלסטר ייחודי העשוי מפולימר גמיש ורך הנמתח ומתכווץ יחד עם העור ולכן אינו מפריע לשום פעולה שהיא. מאחר שחשוב לנו שהמערכת תהיה זמינה לכול הקפדנו להשתמש בחומרים זולים יחסית, ולכן המוצר הסופי לא יהיה יקר. הטכנולוגיה שפיתחנו מהווה קפיצת מדרגה באבחון מחלות ובניטור פיזיולוגי מתמשך בבית ובקליניקה."

פרופ׳ חוסאם חאיק הוא ראש המעבדות להתקנים מבוססי ננו-חומרים ודיקן לימודי הסמכה בטכניון. הוא מוביל מחקרים במגוון תחומים המשלבים ננו אלקטרוניקה, חישה חכמה ועוד לטובת יישומים רפואיים, שחלקם מותאמים לצורכי העולם השלישי.

ד"ר יובין זינג השלים את כל תאריו באוניברסיטת לאנג'ואו בסין והגיע למעבדת חאיק כפוסט-דוקטורנט.
ראואן עומר השלימה תואר ראשון ושני בטכניון והיום היא דוקטורנטית במעבדת פרופ' חאיק. היא מלגאית בתוכנית אריאן דה רוטשילד לתלמידות דוקטורט – תוכנית המקדמת דוקטורנטיות מצטיינות לטובת השתלבותן בעמדות מפתח באקדמיה ובחברה הישראלית.
המחקר נעשה בשיתוף פרופ' מיאומיאו יואן ורונגון זאנג מבית החולים השמיני המסופח לאוניברסיטת סון יאט-סן בסין.

למאמר בכתב העת Advanced Materials לחצו כאן

המחקר על שער המגזין

בסרטון: הדגמה של מתיחת ההתקן וחזרתו לגודל המקורי

 בתרשים: מערך המיקרו-מחטים מוצמד לגוף, קורא ומודד את הפרמטרים הבריאותיים מתוך הנוזל החוץ תאי שמתחת לפני העור. תוצאות המדידה נשלחות מיידית לסמארטפון של החולה וההרופא באמצעות טכנולוגיות ענן ו- IoT. בתמונה: המיקרו-מחטים החכמות מוצמדות לעור; מערך המיקרו-מחטים במצב מתיחה

The post מיקרו, אבל בגדול first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

פרופ' רעות שלגי

מחלות נוירודגנרטיביות ובהן אלצהיימר, ALS, הנטינגטון ופרקינסון נובעות מתמותת נוירונים, תאי עצב. תהליך זה מתרחש בדרך כלל כתוצאה מאגרגציה – הידבקות של חלבונים זה לזה באופן היוצר משקע רעיל הממית את התא.

אף שעדיין קיימת מחלוקת לגבי הקשר הסיבתי בין התופעות, אגרגציה (הצטברות), של חלבונים נחשבת כיום לסימן ההיכר העיקרי של אותן מחלות. עם זאת, המנגנונים המדויקים של תהליך ההצטברות עדיין אינם ברורים די הצורך, מה שמעכב את פיתוחם של טיפולים יעילים במחלות אלה.

במחקר שהתפרסם ב-Nature Communications מציגות חוקרות הטכניון ממצאים חדשים הנוגעים להיווצרותם של אותם משקעי חלבון. את המחקר הובילו פרופ' רעות שלגי והדוקטורנטיות כנרת רוזלס ואמל יוניס מהפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט.

חלבונים הם אבני הבניין של התא, והם האחראים למרבית הפעולות המתרחשות בגוף. החלבונים נוצרים מחומצות אמינו בתהליך שמכתיב הקוד הגנטי, ושלב קריטי בתהליך זה הוא קיפולם – קיפול שמקנה להם מבנה תלת-ממדי החיוני לתפקודם התקין. תהליך הקיפול מבוקר על ידי חלבונים אחרים הקרויים שפרונים (Chaperones), ובהם התמקד המחקר הנוכחי.

 כנרת רוזלס

חוקרות הטכניון, שהתמקדו במחלת ALS ובמחלת הנטינגטון, גילו כי פעילותם של השפרונים משפיעה באופנים שונים בשתי המחלות. לדברי פרופ' שלגי, "מה שגילינו במחקר הוא שאפילו אותו שפרון, בווריאציות שונות שלו, עשוי להוביל לתוצאות הפוכות בשתי המחלות."

וריאציות של שפרונים נקראות איזופורמים. חוקרות הטכניון גילו כי במחלת ALS, שפרון מסויים עשוי לפעול בדרכים שונות – אם זהו איזופורם "רגיל" הוא מצליח למנוע אגרגציה של החלבון הגורם למחלה (חלבוני FUS), דבר שיעכב את הפגיעה בנוירונים; אולם אם הוא איזופורם קצר הוא לא ישפיע כך.

בהנטינגטון, לעומת זאת, ההשפעה הפוכה: דווקא האיזופורמים הקצרים ימנעו את האגרגציה של החלבון הגורם למחלה (חלבון HTT-polyQ), ואילו האיזופורמים ה"רגילים" יאיצו את ההצטברות, דבר שעלול להוביל להחמרת המחלה.

 אמל יוניס

בניסויים בתאים ובנוירונים גילו החוקרות כי ביטוי מוגבר של האיזופורם הנכון מאפשר לצמצם בשיעור דרמטי (עד 80%) את האגרגציה של החלבונים הגורמים למחלה בתא. "למעשה, השפרונים הם מרכיב חיוני בהגנה על המוח בפני ניוון. חלק מהם נכנסים לפעולה בתגובה לעקות שונות כגון חום, וזאת כדי להגן על החלבונים; אבל במקרה של מחלות נוירודגנרטיביות, אלה אינם השפרונים המתאימים להילחם בתהליך האגרגציה. הכלים הנכונים קיימים בארגז הכלים של התא, וכעת גילינו בדיוק באילו כלים נכון להשתמש במקרה של ALS הנגרמת על ידי החלבון FUS. לצערנו, התא אינו יודע באילו כלים בדיוק עליו להשתמש במקרים האלה, ולעתים שימוש בכלים הלא נכונים יוביל לתוצאה הרסנית. התקווה שלנו היא שעל סמך הממצאים הנוכחיים נוכל בעתיד לפתח שיטות להגברת הביטוי של השפרונים ה'נכונים' בנוירונים, בהתאם למחלה הספציפית. כך תיסלל הדרך לטיפולים יעילים בסגנון ״רפואה מותאמת אישית״ למחלות נוירודגנרטיביות הנחשבות כיום למחלות חשוכות מרפא."

המחקר נערך בשיתוף פעולה עם מעבדת ברלין בפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט בטכניון ונתמך על ידי הקרן הלאומית למדע, האיחוד האירופי (ERC), ומרכז פרינס למחלות נוירולוגיות של המוח.

 תאים המבטאים חלבון FUS עם מוטציה הגורמת למחלת ALS (מסומן בירוק). חלבון זה יוצר אגרגטים בתוך התאים (חיצים לבנים). כאשר מבטאים בנוסף את השפרון DNAJB14 (מסומן בוורוד, תמונה ימנית), התאים מייצרים הרבה פחות אגרגטים של FUS מוטנטי.

למאמר המדעי ב-  Nature Communications לחצו כאן

The post ארגז הכלים למלחמה בחלבוני ALS first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

שירה רוטרי

שירה לוי, דוקטורנטית בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון, זכתה באות המצוינות של מועדון רוטרי חיפה. "כבר מגיל צעיר ידעתי שהמדע מסקרן אותי," היא מספרת. "בבית הספר היסודי השתתפתי בתוכנית המחוננים באשדוד, שם נחשפתי לראשונה ליופי שבמדע, ובתיכון השתתפתי במגמת ביוטכנולוגיה, וכך ביקרתי לראשונה במעבדות מחקר באוניברסיטת בן גוריון. ידעתי שאני רוצה לעשות משהו שיחולל שינוי לטובה בעולם, ומבחינתי הבחירה בהנדסת ביוטכנולוגיה ומזון הייתה ברורה."

כיום, במחקר הדוקטורט, עוסקת שירה לוי בפיתוח בשר מתורבת – בשר ללא שחיטה. "כטבעונית, הבחירה שלי בתחום הזה באה מתשוקה גדולה מאוד ומאמונה שלמה בנושא ובחשיבותו. זה נושא מאוד מורכב שיש בו עוד המון מה לחקור, ואני מאמינה בלב שלם שזה העתיד ונרגשת להיות חלק מההתהוות שלו."

The post מחווה למצוינות first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

שירה לוי

שירה לוי, דוקטורנטית מצטיינת בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון, זכתה ב"אות רוטרי למצוינות" מטעם מועדון רוטרי חיפה. את האות מעניק המועדון לחיפאים בולטים בתחומם, והיא קיבלה אותו מידיהם של נשיא המועדון ארז יששכרוב ויו"ר ועדת ההוקרה טובה גילת.

שירה לוי, בת 27, גדלה באשדוד והיא הבת הבכורה במשפחה והראשונה במשפחתה שהגיעה לאקדמיה. "כבר מגיל צעיר ידעתי שהמדע מסקרן אותי," היא מספרת. "בבית הספר היסודי השתתפתי בתוכנית המחוננים באשדוד, שם נחשפתי לראשונה ליופי שבמדע, ובתיכון השתתפתי במגמת ביוטכנולוגיה, וכך ביקרתי לראשונה במעבדות מחקר באוניברסיטת בן גוריון. ידעתי שאני רוצה לעשות משהו שיחולל שינוי לטובה בעולם, ומבחינתי הבחירה בהנדסת ביוטכנולוגיה ומזון הייתה ברורה."

לקראת תום התואר הראשון הצטרפה לוי לפרויקט  iGEM – תחרות בין-לאומית יוקרתית המעודדת מחקר מדעי ויישומי בעולם הביולוגיה הסינתטית. הקבוצה הטכניונית הציגה בתחרות את  BEE FREE – טכנולוגיה לייצור דבש ללא דבורים. "ההשתתפות בתחרות הייתה חלום שלי מתחילת הלימודים בטכניון," היא אומרת. "פגשתי שם חברים מדהימים וזכיתי לייצג את הטכניון בכנס Giant Jamboree בבוסטון – חוויה שקשה לתאר. הפרויקט זכה במדליית זהב בתחרות והיה מועמד לזכייה בפרס המעורבות החברתית והחינוך. לאחר התחרות זכינו גם בפרס הרשל ריץ' לחדשנות לשנת 2020. כיום אני מנטורית לנבחרת הטכניון לתחרות 2022 iGEM ואני מתרגשת ובטוחה שגם הם יגיעו להישגים מדהימים".

בתמונה, מימין לשמאל: יו"ר ועדת ההוקרה ברוטרי חיפה טובה גילת, הזוכה שירה לוי ונשיא רוטרי חיפה ארז יששכרוב

כיום, במחקר הדוקטורט, עוסקת שירה לוי בפיתוח בשר מתורבת – בשר ללא שחיטה. "כטבעונית, הבחירה שלי בתחום הזה באה מתשוקה גדולה מאוד ומאמונה שלמה בנושא ובחשיבותו. ההשפעה האקולוגית של תעשיית הבשר, ומשבר המזון הצפוי ב-2,050, הם נושאים קרובים לליבי והיו חלק מהשיקולים בבחירה בתחום הפודטק ובפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון. מזון הוא המשאב הבסיסי ביותר שכולנו זקוקים לו כדי לחיות, והמצב הנוכחי אינו בר-קיימא. אם לא נמצא פתרונות חלופיים לא נוכל להמשיך לקיים את האנושות – וכאן אנחנו כחוקרים נכנסים לתמונה. הפרויקט שלי בא להציע פיתרון לאחת הבעיות המרכזיות בתהליך הייצור של בשר מתורבת – יצור פיגומים לגידול תאים באופן בר קיימא, אכיל, זול ומותאם לייצור בקנה מידה תעשייתי. זה נושא מאוד מורכב שיש בו עוד המון מה לחקור, ואני מאמינה בלב שלם שזה העתיד ונרגשת להיות חלק מההתהוות שלו."

אות המצוינות של מועדון רוטרי חיפה הוא יוזמה של חבר הנהלת המועדון דני פסלר, ובחודש דצמבר זכה בו נגן הטרומבון הצעיר מילן ליחוקון, זוכה מלגת קרן שרת למוסיקאים מצטיינים ונגן בתזמורת הביט-בנד הצעירה. עד סוף השנה, מידי חודש,  תציג ועדת ההוקרה נבחרים נוספים בתחומים נוספים. בוועדת הוקרת המצטיינים של מועדון רוטרי חברים טובה גילת, דני פסלר (יו"ר רשת עתיד), ברכה סלע (מזכירת העיר לשעבר), משה גן צבי, עו"ד יורם נאומן, יוכי פלר וחביבה רוגר (דוברת הטכניון לשעבר). ועדת ההוקרה דנה במועמדים כמו גם בפרס הכספי הנלווה לאות המצוינות.

The post מחווה למצוינות first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

שחר לביד

אתמול, 12 בפברואר, חגגנו את יום הולדתו של סר צ'ארלס דרווין, מהדמויות המשפיעות ביותר בהיסטוריה של המדע, שנולד ב-1809. ספרו 'מוצא המינים', שפורסם ב-1859, הציג תשובה מהפכנית לאחת השאלות הבסיסיות שהעסיקו חוקרי טבע במשך מאות שנים: כיצד נוצרים מינים חדשים בטבע?

דרווין היה הראשון שהציג מנגנון דינמי המספק הסבר עקבי להיווצרות מינים חדשים – עקרון הברירה הטבעית, המניע אבולוציה הדרגתית [1]. מושג חדש זה כולל מספר היבטים: מאבק הישרדותי, כלומר – נוכחות של לחץ חיצוני המשפיע על הישרדותם של פרטים; הימצאות שונוּת באוכלוסייה, והעברה תורשתית של תכונות המעניקות כשירות מסוימת להתמודד עם לחצים אלו (fitness) [2].

למעלה מעשור לאחר מכן פרסם דרווין ספר מוכר מעט פחות ובו התעמק בנושא הברירה הזוויגית כצורה מובחנת של ברירה טבעית [3]. דרווין ניסח את הבחנתו בעיקר עבור פרטים זכרים שיש להם יתרון בהזדווגות. פרטים אלה יעבירו יתרון זה לצאצאיהם הזכרים, אמר דרווין, ללא קשר ללחצים הישרדותיים אחרים. מונח זה של ברירה זוויגית הורחב מאז לכלל ההיבטים המעורבים בתהליך ההזדווגות, בכל רמות הביולוגיה, מההתנהגותית ועד המולקולרית [4].

עץ פילוגנטי המתאר אבולוציה על בסיס שוני ברצף הגנום עבור תת-משפחה השייכת ל-fusexins. העץ מראה את הקשרים הגנטיים בין חלבוני איחוי ממשפחת FF, שהיא חלק ממשפחת העל fusexins, ואופיינה לראשונה בנמטודה Caenorhabditis elegans. אדום, תכלת, סגול: חלבונים שונים בנמטודות (Nematoda): סדרת Rhabditida (אדום); סדרת Strongylida (כחול); מחלקת Enoplea (סגול). בכתום: חלבוני FF ממערכות אחרות.

במהלך ההפריה עצמה, האינטראקציה בין תאי זוויג (גמטות), כגון זרע וביצית, עשויה להיות השלב המכריע בהצלחת תהליך הרבייה. באופן ספציפי, שלב איחוי הגמטות יחדיו אינו ספונטני ודורש את פעילותם התקינה של חלבוני איחוי מיוחדים המכונים 'פוזוגנים' (fusogens). בעשורים האחרונים התגלו פוזוגנים רבים, חלקם קשורים לרבייה מינית בעוד אחרים מעורבים באיחוי תאים סומטיים (שאינם תאי זוויג) [5]. יתרה מזאת, אפשר לקבץ חלק גדול מחלבונים אלה, על סמך דמיון מבני, תחת משפחה אחת הנקראת fusexins (איור 1). באופן מעניין, למרות הדמיון המבני, החלבונים במשפחה זו שייכים למגוון אדיר של מינים ובהם נגיפים, צמחים ויצורים חד-תאיים; חלקם ממלאים תפקיד בהדבקה נגיפית, חלקם באיחוי גמטות וחלקם סומטיים [6]. תפוצה נרחבת זו במערכות שונות מעלה באופן טבעי את השאלה על מקורם האבולוציוני [7].

לאחרונה נוסף ענף נוסף למשפחת ה-fusexins, עם גילוי חלבונים בעלי מבנה ותפקיד דומה בארכיאה [7]. גילוי זה עשוי לרמוז על אב קדמון משותף לרבים מחלבוני האיחוי האאוקריוטים ולאלו שמקורם בארכיאה, אולם קיימת אפשרות אחרת בה חלבונים אלו שימשו להדבקה נגיפית ואפשרו העברה של גנים בין מינים ללא הדרגתיות ("העברה אופקית" Horizontal gene transfer) [7]. ייתכן, אם כן, כי חלבוני איחוי מארכיאה הועברו דרך נגיפים אל אאוקריוטים, שם התפתחו בחלק מהמינים למלא תפקיד באיחוי גמטות [7].

ממצאים אלו ורבים אחרים ממשיכים את דרכו של דרווין לגילוי השלבים השונים של ההתפתחות האבולוציונית. החל מהמקור לרבייה מינית וראשית התפתחות מינים אאוקריוטים ועד לתהליכים השולטים על מערכות אקולוגיות שלמות, תורת האבולוציה ממשיכה לספק מסגרת דרכה מדענים חוקרים תהליכי התפתחותיים, במבט לעבר וכן לעתיד.

מקורות:

The post מדרווין לברירה זוויגית first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

פרופ' ג'אק חדאד

כאשר אנו חושבים על תחבורה אנו מתארים לעצמנו תכנון סבוך של כבישים ומחלפים, אמצעי בקרת זרימה כגון רמזורים או מעגלי תנועה, וכן תנועה חופשית או גדושה בפקקים כתלות בתשתית התחבורתית אל מול הדרישה לכלי רכב רבים הנעים בכביש. בעוד אנו נאבקים כיום למצוא פתרונות חכמים ויצירתיים לשיפור התחבורה המסורתית, התקדמויות טכנולוגיות ומסחריות מהתקופה האחרונה מצביעות על כך שאנו צפויים לראות מספר הולך וגדל של כלים אוויריים טסים בשמי ערינו – כלים מאוישים הנשלטים מרחוק או אוטונומיים לחלוטין. עובדה זו מציבה אתגר חדש בעולם התחבורה: כיצד לאפשר להמוני כלים אוויריים לטוס במרחב בטוח, הוגן, מבוקר ויעיל באוויר העירוני?

הצצה ראשונה לעולם זה ניתן לראות כבר עכשיו במחקרים הנערכים בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון על ידי פרופ' ג'אק חדד וקבוצת המחקר שלו – T-SMART. החוקרים מביטים בעין בוחנת על ההתנהגות של להק כלי רכב אוויריים ומתכננים ארכיטקטורה חדשה לתנועת הכלים, שתמצה את תנועת כלי הרכב האוויריים באופן גלובלי – כלומר תביא לזרימה מקסימלית של כלים במרחב הנתון. במאמר בכתב העת  Transportation Research Part C הם מראים ארכיטקטורה אפשרית שתאפשר ליצור מרחבים מבוקרים שבהם הכלים יוכלו להתנהג באופן אוטונומי לחלוטין, אולם בין מרחב למרחב תהיה בקרה יזומה על מעבר זרימת הרכבים שתאפשר צמצום של תופעות כמו גודש כלי רכב ("פקק") וחסימה של מרחבים.

ד"ר בוריס מירקין

אף שכלים אוויריים קיימים שנים רבות, הכלים האוויריים הנבנים בשנים האחרונות הם הרבה יותר קטנים, איטיים יחסית ומאופיינים ביכולת לבצע תמרונים שונים כגון המראה אנכית, ריחוף מעל נקודה ספציפית וסיבוב ברדיוס אפסי. כל אלה מתאימים לתחבורה בסביבה אורבנית ולמשימות כגון הסעה של אוכל, מצרכים ואפילו אנשים ברחבי העיר. בשל כך אנו עדים לגדילה מואצת במספר הכלים האוויריים במרחב האורבני.

כדי לבנות תשתית שתתמוך בדרישה גבוהה לכלים אוויריים אורבניים לא ניתן להסתמך על פעילות אנושית של הקצאת מסלולי טיסה מוגדרים מראש ופיקוח עליהם – בעיקר בשל בעיות של ריכוזיות וזמני אישורים ארוכים מידי. הארכיטקטורה המוצעת מאפשרת בקרת התנגשות מבוזרת מקומית בין כלי רכב תוך בקרת זרימה בין מרחבים שונים ואפילו שכבות גובה שונות כדי למנוע גודש רכבים. סוג כזה של בקרה נקרא בקרה היקפית – Perimeter Control.

 יזן ספדי

 כפיר עשור

קבוצת T-SMART (Technion Smart Mobility and Robust Transportation) מתמחה בחקר התחבורה החכמה ובבקרה בשיטות חדשניות. החוקרים הראו כי על אף שהתנועה של כלי רכב אוויריים במרחב העתידי היא תלת-ממדית, אפשר לתאר מערכת מרובת כלים באופן דומה לצורה בה מתארים תחבורה קרקעית – כלומר קיים קשר בין צפיפות הכלים במרחב כלשהו לבין הזרימה במערכת (מספר כלי רכב המגיעים אל היעד). קשר זה מהווה מוטיבציה מרכזית לנסות שיטות בקרה מעולם התחבורה הקרקעית לעולם התחבורה האווירית, למשל בקרה היקפית שתוארה לעיל. במאמר שפורסם בכתב העת Transportation Research Part C פותח מנגנון משוב בקרה אדפטיבי המתמודד עם השהיות תקשורת ואתגרים טכניים צפויים, זאת תוך מזעור של שינוי מדיניות הזרימה בין אזורים ככל האפשר.

מחקרים אחרים בקבוצה בוחנים באופן השוואתי כיצד ניתן ליישם ארכיטקטורות מבוססות נתיבים אוויריים או ללא נתיבים כלל, תוך בקרה היקפית ריכוזית ומבוזרת, התחשבות בהשפעות של מנגנוני מניעת התנגשות של כלים ספציפיים על הזרימה של כלל התחבורה וכן פיתוח של סימולציית זמן-אמת מקצה לקצה לבחינת אפקטיביות שיטות הבקרה על תרחישים שונים של מרחבים בעלי מאפיינים שונים.

מחקרים פורצי דרך אלה יאפשרו להבין את עקרונות הבסיס בתכנון של תשתית התחבורה האווירית האורבנית של העתיד הקרוב.

למאמר בכתב העת  Transportation Research Part C לחצו כאן

The post ללא רמזורים בשמיים first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

בטכניון מציגה את הדור הבא של סריגת קרושה: טכנולוגיית סריגה רובוטית בתלת-ממד לטובת אובייקטים בקנה מידה אדריכלי

תמר ניקס, דוקטורנטית בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון, מציגה מיצב ייחודי בתערוכה "חוט מחשבה" בגלריה "פריסקופ". המיצב, המשלב אמנות ומחקר אקדמי, מתמקד בעיצוב וייצור ממוחשב של סריג קרושה תלת-ממדי.

 תמר ניקס-צילום:עופר אסף

טקסטיל מיוצר לרוב במשטחים ונאסף לגלילים. כדי "לפרוץ" למרחב התלת-ממדי יש צורך בגזירה ובתפירה, תהליכים הכרוכים לפחת רב בחומר גלם ומצריכים מאמצי ייצור ידניים. סריגה, בניגוד לתפירה, מאפשרת יצירה של מבנים תלת-ממדיים ישירות מהחוט, ללא צורך במאמצי ייצור נוספים; אוטומציה של הסריגה נותנת מענה לצורך ההולך וגדל לצורך בייצור המוני מותאם (mass customization) בעולמות ההלבשה והמוצרים הטכניים.  למרות התפתחותן של טכנולוגיות לסריגה אוטומטית, הן עדיין מוגבלות בהקשרים כמו גודל החוט וגיאומטריה של המוצר. זה הרקע למחקר הדוקטורט של ניקס בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון.

לדברי ניקס, סריגת קרושה (Crochet) היא מלאכת יד מסורתית הנהוגה בעיקר בקרב נשים. מלאכה זו מתבצעת באמצעות מסרגה אחת שמשלימה בכל פעם קשר אחד. זאת בניגוד לסריגה בשתי מסרגות ולסריגה תעשייתית שמתבצעת באמצעות שורות של עיניים רבות. "לפיכך לקרושה, יחסית לטכניקות סריגה אחרות, יש פוטנציאל משמעותי מבחינת חופש העיצוב והייצור, לרבות מבנים מסולסלים ומורכבים שאינם מתאפשרים בטכנולוגיות הקיימות. אחד היעדים שלנו הוא יישומים אדריכליים, שם נדרש קנה מידה גדול – אתגר ששיטות הייצור הנוכחיות אינן מצליחות להתמודד עמו."

תמר ניקס היא מעצבת טקסטיל שהשלימה תואר ראשון בשנקר ותואר שני בעיצוב תעשייתי בטכניון. לדבריה, "עבדתי הרבה שנים בעיצוב ופיתוח מוצרי טקסטיל, ונושא המחקר התגבש מתוך הבנה שיש מקום לטקסטיל במהפכה התעשייתית הרביעית. יש הרבה ניסיונות לייצר פתרונות של – Additive manufacturing  ייצור באמצעות הדפסת תלת-ממד על סמך תכנון דיגיטליים – אבל ייצור המוני וממוכן בטכנולוגיה זו עדיין לא נעשה בהצלחה. אני מאמינה שבפיתוח טכנולוגיות לסריגת קרושה רובוטית יש פוטנציאל עצום, גם לקראת ייצור תעשייתי נרחב, ולכן בחרתי בכיוון הזה בעבודת הדוקטורט: פיתוח כלים ממוחשבים עם כלים אחרים כגון זרועות רובוטיות. המחקר שלי קושר את הקרושה כמלאכת יד מסורתית למהפכה התעשייתית הרביעית, בשאיפה לספק תנאים לייצור המוני מותאם ולצמצום של פליטות פחמן.

המחקר נערך במעבדת MTRL בראשותו של פרופ' אהרון שפרכר מהפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים ובהנחיית פרופ' שפרכר והארכיטקטית איילת כרמון משנקר. בתאריך 4.3 יתקיים בגלריה שיח גלריה מקצועי-אקדמי בין השלושה.

צילום:עופר אסף

לכתבה על התערוכה – לחצו כאן

The post חוט מחשבה first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

בשבוע שעבר נערך טקס הוקרה לחברי משלחת ישראל לאולימפיאדת הכימיה הבין-לאומית לנוער. באולימפיאדה, שנערכה בשנת 2021 במתכונת מקוונת, זכו כל חברי המשלחת הישראלית במדליות: ניר כהן ממושב נטעים זכה במדליית זהב, איתמר שטייניץ מרמת השרון זכה במדליית כסף ונטע איידר מקיבוץ טירת צבי וטל ששון מחדרה זכו במדליות ארד.

מימין לשמאל: המשנה הבכיר לנשיא הטכניון פרופ' עודד רבינוביץ', ראש תוכניות הנוער בפקולטה פרופ' זאב גרוס ואיתמר שטייניץ – זוכה מדליית כסף באולימפיאדה הבין-לאומית בכימיה לשנת 2021 מימין לשמאל: נטע דוד אייגר, נעם ברש בירם, ליאורה קרני, פרופ' זאב גרוס, פרופ' עודד רבינוביץ, מרק צ'חאידזה, ד"ר איזנה ניגל אטינגר, נויה דישון, מקסים סבוסטיאנוב, שון חנץ ופחרי ג'יאדי

הכנתם של המתחרים לאולימפיאדה נערכת בפקולטה לכימיה ע"ש שוליך בטכניון. את טקס ההוקרה הנחה פרופ' זאב גרוס, ראש תוכניות הנוער וחבר סגל בפקולטה, והשתתפו בו המשנה הבכיר לנשיא הטכניון פרופ' עודד רבינוביץ', דיקן הפקולטה לכימיה פרופ' נעם אדיר, מנהלת האולימפיאדות מטעם תוכנית "מדעני העתיד" ד"ר שירה הירש ומפמ"ר כימיה במשרד החינוך ד"ר דורית טייטלבאום, שהוקירה את חשיבותם של המורים בהצלחת התלמידים.

פרופ' רבינוביץ' בירך את התלמידים והעניק להם את המדליות יחד עם פרופ' אדיר והמאמנת הראשית של הנבחרת ד"ר איזנה ניגל אטינגר. וורד יחיא, כיום סטודנט מן המניין בטכניון (מגמת חומרים-פיזיקה), סיפר על חוויותיו באימונים ובתחרויות לקראת אולימפיאדת הכימיה הקודמת (2020), שבה הוא זכה במדליית ארד.

בהמשך האירוע נערך טקס סיום הכימיאדה – תחרות הכימיה הלאומית לתלמידי תיכון, שבמסגרתה נבחרים הנציגים לאולימפיאדה הבין-לאומית. לשלב הגמר הגיעו 31 תלמידים, שחלקם יזכו גם להיות חלק מהנבחרת הישראלית לשנת 2022. אחד ממאמני הנבחרת יהיה איתמר שטייניץ, שזכה כאמור במדליית כסף באולימפיאדה האחרונה.

אלה הזוכים בשלב הגמר:

במקומות הראשונים זכו נויה דישון, כיתה י"ב מביה"ס אורט פסגות, כרמיאל, ונטע דוד אייגר, כיתה י"א מביה"ס תיכון שק"ד דרכא, שדה אליהו. במקומות השניים זכו ליאורה קרני, כיתה י"ב מתיכון ע"ש יצחק רבין עי"ס, מודיעין מכבים, ונעם ברש בירם, כיתה י"א מביה"ס מקיף שפיה. במקומות השלישיים זכו פחרי ג'יאדי, כיתה י"א מתיכון טרה סנטה יפו, תל אביב, ושון חנץ, כיתה י"א מביה"ס גבעול, חדרה.

בנוסף הוענקו שני מקומות שלישיים מיוחדים כהוקרה לתלמידים הצעירים שהגיעו להיבחן בשלב הגמר של הבוגרים:

במקום שלישי מיוחד לכיתה י' זכו מקסים סבוסטיאנוב מביה"ס מקיף ג' ע"ש רוגוזין באשדוד ומרק צ'חאידזה מביה"ס קריית חינוך ע"ש רבין בגן יבנה. מרק זכה גם באות הצטיינות על הציון הגבוה ביותר בבחינה המעשית.

פרופ' זאב גרוס הודה למאמנת הראשית של התלמידים ד"ר איזנה ניגל אטינגר ולוות המאמנים שתחת חסותה שכולל את אסף מעודה (זכה במדליות זהב באולימפיאדות של 2009 ו-2010 וסיים שני תארים שניים של הטכניון בכימיה ובמדעי המחשב), איתמר שטייניץ (זכה במדליית כסף באולימפיאדת 2021 ומתגייס בסוף החודש), לראש מינהל הפקולטה לכימיה חנה אולשטיין, למהנדסות המעבדה אמה גרץ וגבריאלה הלוי ולכל צוות הפרופסורים והדוקטורנטים של הפקולטה שתרמו מזמנם וממרצם להעלאת רמת התלמידים.

The post כימיה מנצחת first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

פרופ'-אמריטוס יצחק עציון

פרופ'-אמריטוס יצחק עציון מהטכניון הוא הישראלי הראשון בהיסטוריה הזוכה במדליית הזהב "ג'יימס וואט" – מאותות הכבוד היוקרתיים בעולם בתחום הנדסת המכונות. המדליה ניתנת בכל שנתיים, מאז 1937, למהנדסי מכונות בולטים במיוחד "שזכו בהכרה בין-לאומית הן בהישגיהם כמהנדסי מכונות והן ביכולותיהם ליישם את המדע לקידום ענף הנדסת המכונות."

פרופ' עציון השלים את כל תאריו האקדמיים בפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל בטכניון. את הדוקטורט סיים ב-1974, ב-1975 הצטרף לסגל הפקולטה להנדסת מכונות ולימים הקים את מעבדת הטריבולוגיה ע"ש שמבן, העוסקת במחקר תאורטי וניסויי במגוון תחומים ובהם מכניקת מגע, חיכוך, שחיקה, אדהזיה, סיכה וביו-טריבולוגיה. פרופ' עציון הכשיר יותר מ-60 משתלמים ופוסט-דוקטורנטים, וקבוצת המחקר בראשותו מקיימת שיתופי פעולה בין-לאומיים עם מכוני מחקר ואוניברסיטאות מובילות.

פרופ' עציון הוא מומחה בעל שם עולמי בטריבולוגיה – תורת החיכוך. זהו ענף מדעי וטכנולוגי החוקר את החיכוך, הסיכה והשחיקה בין משטחים והשלכותיו משתרעות על מגוון עצום של תחומים. פרופ' עציון הוא עמית באגודות המובילות בתחום – ASME, STLE ו-ITS. על פועלו הוא זכה בפרסים רבים ובהם פרס החדשנות ע"ש הרשל ריץ, פרס סנפורד קפלן בניהול יצירתי בטכנולוגיה במאה ה-21 ופרסי מחקר של האגודות ASME ו-STLE. בנובמבר 2021 נוספה לרשימה המכובדת מדליית הזהב ג'יימס וואט.

מדליית וואט קרויה על שם ג'יימס וואט (1819-1736), ממציא שהשפיע רבות על ההיסטוריה המודרנית של התעשייה והתחבורה. בהיותו עובד צעיר באוניברסיטת גלזגו התבקש וואט לתקן "מנוע ניוקומב" – משאבה שפעלה על פחם – ובעקבות זאת המציא מנוע קיטור משופר שיעילותו גבוהה פי כמה משל קודמיו. זה היה אחד הצעדים החשובים בדרך למהפכה התעשייתית; מנועי וואט השתפרו בהדרגה וכבשו את בתי החרושת, הרכבות והאוניות.

סרטון שלו לכבוד הזכייה:

The post מדליית הזהב "ג'יימס וואט" לפרופ' יצחק עציון first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

ביום חמישי, 24 בפברואר יתקיים במלון אלמא בזיכרון יעקב כנס בנושא ."AI: From Hype to Productivity"  זהו כנס שנתי בהובלת הטכניון והוא יבחן את התפתחותו של תחום הבינה המלאכותית מנקודת מבט יישומית – כיצד להביא את ההתפתחות המהירה בתחום זה לכדי מימוש שישפיע על החברה?

בכנס שותפים שלושה גופים טכניוניים:  MLIS- המרכז ללמידה חישובית ולמערכות נבונות, – TCE המרכז להנדסת מחשבים ו- TDSI- המרכז הכלל-טכניוני למחקר במדעי הנתונים. הכנס נתמך על ידי החברות NVIDIA  והראל טכנולוגיות מידע. ההרצאות יתקיימו בעברית ומתאימות לקהל הרחב וזאת כדי לעודד השתתפות של מגוון גורמים מהאקדמיה, מהתעשייה ומהמגזר הממשלתי.

הכנס ייפתח בשעה 9:00 בבוקר בדברי פתיחה של נשיא הטכניון פרופ' אורי סיון  ושל פרופ' אסף שוסטר, העומד בראש MLIS עם פרופ' שי מנור. לאחר מכן יתקיימו הרצאותיהם של עשרה חוקרים נוספים מהטכניון, מהמובילים בתחומיהם בעולם. בנוסף יתקיימו סדנאות ויוצגו פוסטרים של סטודנטים מהטכניון והדגמות מסחריות, הכול תחת ההקשר הרחב המוצג בכותרת המשנה של הכנס: "באזז שיווקי או יכולות מתקדמות: היכן מצוי כיום מחקר הבינה המלאכותית וכיצד ניתן להטמיע אותו בחברה?"

במסגרת הכנס יתקיימו מפגשי AI speed dating  – מפגשים בני חצי שעה שיספקו לבוגרי טכניון הזדמנות להיפגש עם חוקרי AI מובילים מהטכניון.

ההרצאות והסדנאות:

• פרופ' אסף שוסטר: ניטור של שטפי נתונים בזמן אמת. בעקבות התפתחויות טכנולוגיות מהירות כגון ערים חכמות, מערכי חיישנים ומערכות ענן מיוצרים כיום שטפי נתונים עצומים המכילים לעתים עשרות אלפי אירועים בשנייה. לעתים, כל אירוע בשטף הוא מורכב כשלעצמו. מכאן הצורך במערכות שינטרו שטפי נתונים מורכבים ויזהו בזמן אמת תבניות ואירועים משמעותיים במיוחד. ההרצאה תסקור את פריצות הדרך המשמעותיות בניטור כזה.
• פרופ' שי מנור: למידה על ידי חיזוקים (RL) מבטיחה לשנות את הפרדיגמה ההנדסית של תכן מערכות שבהן יש חוג בקרה סגור. למרות הצלחות מרשימות במגוון משחקים כמו גו, משחקי וידאו, ועוד, האימפקט ההנדסי של התחום עודנו מוגבל. בהרצאה נסקור את הקשיים העקרוניים העומדים בפני יישום של שיטות RL בבעיות שונות ואת אסטרטגיות ההתמודדות עם קשיים אלה.
• פרופ' מיכאל אלעד: עיבוד תמונות הוא תחום עתיר הישגים, אקדמיים ותעשייתיים, עם פעילות ענפה הנפרסת לאורך של יותר מ-5 עשורים של מחקר אינטנסיבי. תחום זה השתנה לחלוטין בעשור האחרון בשל מהפיכת ה-AI. כיום, ניקוי תמונות מרעש היא אחת המשימות הבסיסיות ביותר בתחום זה. ההרצאה תתמקד ברתימת שיטות של למידה עמוקה לטובת תיקון טשטוש, אובדן רזולוציה, חורים בתמונה, רעש נלווה ועוד.
• פרופ' תומר מיכאלי: מהפכת הלמידה העמוקה הולידה יכולות חסרות תקדים בתחומים של יצירה, עריכה, שיפור ומניפולציה של תוכן דיגיטלי כגון תמונות ושמע. שיטות למידה עמוקה דורשות לרוב מאגרי נתונים עצומים לצורך "אימון" המערכת, אולם יש יישומים שבהם מאגרים כאלו לא קיימים וגם כלל לא ניתנים לאיסוף. בשנים האחרונות פותחו שיטות חדשניות לאימון המערכת על סמך דוגמאות מועטות ואפילו תמונה אחת או אות בודד.
• פרופ' דניאל סודרי: מהפכת הבינה המלאכותית מתבססת, בחלקה הגדול, על למידה עמוקה – מודלים שקיבלו השראה ממערכת העצבים והשיגו ביצועים פורצי דרך במגוון רב נושאים כגון ראייה ממוחשבת, זיהוי דיבור ותרגום טקסט. התפתחותם המעריכית של מודלים אלה הובילה לבעיות חדשות: עלות המשאבים הנדרשים לאימון הרשת והיווצרות "הטיות אלגוריתמיות" חבויות. ההרצאה תתייחס לגישות חדשות המתמודדות עם בעיות אלה.
• פרופ' אלכס ברונשטיין: ההתקדמות המרשימה בלמידה חישובית הולידה כלים חדשים לפתרון בעיות שונות בראייה ממוחשבת, כל הדרך עד לתהליך קבלת החלטות על סמך מידע ויזואלי. למרות זאת, תמונת הקלט עצמה עדיין מופקת על ידי מערכות דימות שנבנו כדי לייצר תמונות מובנות שאינן בהכרח אופטימליות למשימה הסופית. בהרצאה זו נבחן את הרעיון לכלול את חומרת המצלמה (אופטיקה ואלקטרוניקה) בין דרגות החופש הניתנות ללמידה.
• פרופ' עפרה עמיר: סוכנים ממוחשבים מבוססי בינה מלאכותית כגון מכוניות אוטונומיות, רובוטים, מערכות המלצה רפואיות ועוד הופכים לחלק מחיינו. כדי להצליח לממש את ההבטחה הטמונה בסוכנים מסוג זה עליהם לעבוד בשיתוף פעולה עם אנשים. אחת הבעיות במימוש מטרה זו הוא הפער בין אופיים של אלגוריתמים לדרך החשיבה האנושית. ההרצאה תסקור מחקרים המובילים לפיתוח שיטות לתיאור והסבר הפעולות של סוכנים ממוחשבים לבני אדם ותתייחס גם לאתגרים בהערכת יעילותן של שיטות אלה.
• פרופ' אורית חזן: מדעי הנתונים פותחים הזדמנויות אינסופיות לארגונים המשתמשים באופן מושכל בנתונים שהם אוספים. עם זאת, נתונים רבים הנאספים במערכות חינוך אינם משמשים די הצורך לניווט מערכת החינוך לעבר החזון החינוכי באופן המשרת את צורכי הפרט והחברה. הסדנה תדון באופן בו מדעי הנתונים עשויים להשתלב במערכות חינוך בכלל ובישראל בפרט על ידי התייחסות למצב הנוכחי, לאופן שילוב מתאים של מדעי הנתונים במערכת החינוך ולשיתופי פעולה בין מגזריים המתאימים להטמעת תהליך שינוי זה.

כתבים וצלמים מוזמנים. הכניסה בתיאום מראש.

לתוכנית הכנס המלאה – כאן

לאתר MLIS – כאן  ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌

The post כנס בינה מלאכותית – בין טכנולוגיה וחברה first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

קרדיט לתמונה: Wall Street Journal photos – Credit to Annie Tritt

המסדר, שנוסד על ידי נפוליאון בשנת 1808, מעניק את האות לאישים בולטים מהאקדמיה ומעולמות התרבות והחינוך על הצטיינות אקדמית ועל תרומה משמעותית למדע, לחינוך ולעולם האקדמי.

פרופ' לביא, מומחה בעל שם עולמי לחקר השינה, הוא יזם שנמנה עם מייסדי "איתמר מדיקל" וחברות נוספות בתחום ההנדסה הביו-רפואית. לפני מינויו לנשיא הטכניון הוא שימש בתפקידים בכירים אחרים ובהם דיקן הפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט וסגן נשיא הטכניון לקשרי ציבור ופיתוח משאבים. ב-2015, במקביל לכהונתו כנשיא הטכניון, הוא התמנה ליו"ר ור"ה (ועד ראשי האוניברסיטאות). במרוצת השנים היה פרופ' לביא מעורב, כמומחה עולמי בתחום השינה, בכמה החלטות ציבוריות משמעותיות ובהן ביטול שעת האפס בבתי הספר היסודיים, הנהגת שעון הקיץ, הארכת משך השינה המינימלי בצה"ל והפעלת הגל השקט בתקופת מלחמת המפרץ הראשונה.

כיום מכהן פרופ' לביא יו"ר אגודת ידידי הטכניון בישראל ויו"ר המולמו"פ – המועצה הלאומית למחקר ופיתוח אזרחי.

 עיטורי מסדר הדקלים של האקדמאים שמעניקה ממשלת צרפת

The post "אות המפקד" הצרפתי לפרופ' פרץ לביא, נשיא הטכניון לשעבר first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

חברי סגל מהטכניון זכו במענקי PoC מטעם הנציבות האירופית למחקר (ERC). המענקים היוקרתיים, בסך 150,000 יורו לחוקר, נועדו לקדם את תרגומם של מחקרים אקדמיים ליישום ולמסחור, לרבות הקמת חברת הזנק. הם ניתנים רק לחוקרים שכבר זכו במענק ERC בעבר.

לסבב הנוכחי הוגשו 348 בקשות, שמתוכן נבחרו 166 הצעות מחקר. 18 מהחוקרים הזוכים, כלומר יותר מ-10% מהם, הם ישראלים, ושניים מהם חברי סגל בטכניון: פרופ' שולמית לבנברג מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית ופרופ' שחר קוטינסקי מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע"ש ויטרבי.

פרופ' שחר קוטינסקי מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע"ש ויטרבי זכה במענק לטובת פיתוח יכולות עיבוד ביחידות אחסון, זאת באמצעות טכנולוגיית "זיכרון שינוי פאזה" (PCM).

פרופ' שחר קוטינסקי

אחד מצווארי הבקבוק בביצועי מחשבים כיום הוא התקשורת בין שני ה"מוחות" של המחשב המסורתי – המעבד והזיכרון. אף שיכולותיהם של מעבדים משתפרות בקצב מהיר, ה"דיאלוג" בין המעבד לזיכרון מצריך זמן רב יחסית המאריך את משך ביצוען של משימות במחשב.

על בסיס מענק ה-ERC הקודם שקיבל (קטגוריית Starting Grants) פיתח פרופ' קוטינסקי יחידה חדשנית בשם mMPU המשלבת עיבוד ואחסון באותו תא. במסגרת המענק החדש הוא מתכוון לחבר לכך את טכנולוגיית "זיכרון שינוי פאזה" (PCM), המבוססת על ניטור השינויים בהתנגדות החשמלית של החומר. טכנולוגיה זו כבר זמינה כיום באופן מסחרי, ולדברי פרופ' קוטינסקי, "הדגמה מוצלחת של יחידת mMPU המבוססת על זיכרון שינוי פאזה עשויה להוביל לתכנון ולבנייה של מחשבים מהירים וחסכוניים באנרגיה, שמחירם יהיה נמוך מזה של מחשבים קיימים. פריצת דרך כזאת תשפיע באופן דרמטי על מגוון יישומים בבינה מלאכותית, מאגרי מידע וגנומיקה."

פרופ' שולמית לבנברג מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית זכתה במענק לטובת פיתוח גישה חדשנית בתחום הנדסת הרקמות: Print and Grow.

ביו-הדפסה תלת-ממדית היא אחת הטכנולוגיות המבטיחות בעולם הנדסת הרקמות, והטכנולוגיה המובילה כיום בהקשר זה היא הדפסה בהידרוג'לים. בשיטה זו, הידרוג'ל שבתוכו תאים חיים מודפס שכבה אחר שכבה על חומר המצע ועובר תהליך התמצקות בהשפעת כוחות שונים ומורכבים.

טכנולוגיה זו מספקת דיוק גבוה ביצירת המבנים המורכבים הנדרשים, אולם הפיכת המבנה המתקבל לרקמה מעין-טבעית מצריך שלבים נוספים לאחר ההדפסה, לרבות גדילת התאים באותם מבנים. בשלבים אלה נוצרת בעיה משמעותית: המבנים המודפסים עוברים שינויים צורניים שונים, לרבות התכווצות ועיוות, והתוצאה היא פער בין הרקמה המהונדסת הרצויה לזו המתקבלת בפועל.

הפתרון המפותח במעבדת לבנברג הוא קונספט Print and Grow. "בטכנולוגיה זו," מסבירה פרופ' לבנברג, "אנו משיגים יציבות מבנית ארוכת טווח של המבנים המודפסים, וזאת באמצעות מיקרוג'ל ייחודי, תמיכה מבנית משופרת ומעקב מתמשך בזמן אמת אחר צמיחת הרקמה. הניסויים הראשונים שעשינו בשיטה הובילו לחִיוּת גבוהה של הרקמה המהונדסת וזאת תוך שמירה על התכונות המבניות הרצויות שלה (צורה וגודל). בכוונתנו לשפר את תכונות חומרי התמיכה ולפתח טכניקות המתאימות לגדלים שונים, לסוגי רקמות שונים ולייצור בהיקף נרחב. בהמשך המחקר נבחן את ההיתכנות של השתלת הרקמה בחיה. אנו מקווים שמחקר זה יוליד טכנולוגיה אמינה, בטוחה ויעילה של ביו-הדפסה להנדסת רקמות."

להודעת ה-ERC על המענקים:

https://erc.europa.eu/news/erc-2021-proof-of-concept-grants-results

The post חוקרים מהטכניון זכו במענק האירופי היוקרתי ERC PoC first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.

שלוש קבוצות מחקר הכוללות חוקרים ממגוון פקולטות זכו במענק ייחודי מטעם יוזמת בריאות האדם בטכניון (THHI). היוזמה נוסדה ביוזמת נשיא הטכניון פרופ' אורי סיון בשנה שעברה במטרה לקדם מחקר בין-תחומי הקשור בעולמות הבריאות והרפואה.

"בריאות האדם היא אחד האתגרים העיקריים הניצבים בפני האנושות במאה ה-21," אמר נשיא הטכניון פרופ' אורי סיון. "כמו אתגרי ענק אחרים, מהפכה משמעותית בבריאות האדם מצריכה מאמצים רב-תחומיים. כדי להביא את מכלול יכולותיו של הטכניון לידי מיצוי, מתאפיינת יוזמה זו ברוחב יריעה מחקרי, טכנולוגי וחברתי ותתמוך לא רק בקידום המחקר בבריאות האדם אלא גם בתרגומן של תגליות מחקריות לכדי יישומים ומוצרים שישמשו את מערכות הרפואה ואת הצוותים הרפואיים הניצבים בחזית. זאת מתוך גישור בין הרפואה למדעי החיים, המדעים המדוייקים, ההנדסות, מדע הנתונים ועיצוב. היוזמה מאגדת חוקרים מפקולטות שונות ומממשת את ההבנה שסילוק החומות בין פקולטות ודיסציפלינות הכרחי לשימור מעמדו של הטכניון בצמרת האוניברסיטאות העולמית ולהתמודדותו עם אתגרי המאה ה-21."

במסגרת קידום המחקר הכריזה היוזמה על תחרות פנימית לתמיכה בקבוצות מחקר מולטי-דיסציפלינריות שתצענה פרויקטי מחקר חדשניים, שיקדמו בטכניון תחומי דעת חדשים בממשקים בין רפואה, מדעי החיים, הנדסה, מדעי הנתונים, ודיסציפלינות נוספות. לתחרות ניגשו שלוש עשרה קבוצות מכלל פקולטות הטכניון, ולבסוף זכו שלוש קבוצות.

ההצעות שזכו הן:

מרכז-טכניון-רמב"ם לבינה מלאכותית ברפואה (CAIH)

 לולאת המשוב שייצור שיתוף הפעולה החדש

חברי הקבוצה הם ד"ר יואכים בהר (יו"ר), ד"ר אורי שליט, פרופ' שי מנור, פרופ' ליאור גפשטיין, פרופ' שי שן-אור, ד"ר דני איתן, ד"ר רונית אלמוג וד"ר אורן כספי.

לדברי ד"ר בהר, "מטרת המרכז החדש היא לקדם מחקרי AI בתחום הרפואי, שיובילו לפיתוחים משמעותיים שייטיבו עם המטופלים. אנו מקווים שהמרכז יהווה ממשק בין רפואה, מדעי הבריאות ו-AI וייצור סינרגיה בין שני הגופים השותפים בו."

לדברי ד"ר אורי שליט, "הרעיון של המרכז החדש הוא לייצר שיתוף פעולה בין עולם הרפואה לעולמות הנתונים והבינה המלאכותית. אנחנו, כאנשי נתונים, זקוקים מעל לכל לנתונים בכמות עצומה – נתוני עתק או Big Data – והעולם הקליני זקוק למומחים שינתחו את אותם נתונים ויפיקו מהם תובנות מועילות. המרכז החדש יסיר צווארי בקבוק כגון הגישה שלנו לדאטה, ובנוסף יעודד מפגש ממשי בינינו לרופאי רמב"ם.  אנו בטוחים שהיוזמה החדשה תיצור סביבה שתאפשר לנו להציג אנליזות שישפרו את האבחון, הטיפול והמעקב בעולם הרפואה. יתר על כן, חשוב לנו מאוד ששיתוף הפעולה יתקיים במובן של יישום מודלים מבוססי-נתונים בשטח, כלומר בקריה הרפואית רמב"ם. עבורנו כמדענים זהו חיבור חשוב לשטח ואמצעי משמעותי להשפיע על רווחת האדם."

פעילות המרכז המשותף, שיפעל במימון הטכניון והקריה הרפואית רמב"ם, תתחיל כבר החודש (פברואר 2022). כנס הפתיחה הרשמי יתקיים ברמב"ם ב-9 במרץ, בשיתוף MIT ובהשתתפות נשיא הטכניון פרופ' אורי סיון ומנכ"ל רמב"ם ד"ר מיקי הלברטל. בצמוד לאירוע הפתיחה ייערך "דאטאתון" – תחרות פיתוח בתחום מדעי הנתונים – בתאריכים 8-7 במרץ.

ביולוגיה סינתטית בשירות האלקטרוניקה: ניטור סמנים פיזיולוגיים במערכת העיכול.

 שילוב של ביולוגיה לטובת ניטור דרכי העיכול

חברי הקבוצה הם פרופ' ראמז דניאל (ראש הקבוצה), ד"ר נעמה גבע-זטורסקי, פרופ' חוסאם חאיק, ד"ר עילם ילון ופרופ' שחר קוטינסקי.

הקבוצה תפעל לפיתוח מערכות חדשניות לניטור מחלות בדרכי העיכול. מערכות אלה יכילו חיידקים מהונדסים שיתכנתו מעגלים אלקטרונים המבוססים על רכיבים אלקטרוניים ננומטריים (ננו-ממריסטורים). שילוב זה בין ביולוגיה ואלקטרוניקה יאפשר למשתמשים עתידיים ללמוד את המסלולים המטבוליים בדרכי העיכול ולהתערב בהם ביעילות במצבי מחלה.

לדברי פרופ' דניאל, "באמצעות כלים מעולם הביולוגיה הסינתטית ניצור תאי חיידק (אי-קולי) המזהים סמנים ביולוגיים בדרכי העיכול, מעבדים מידע זה ומתכנתים ממריסטורים באמצעות תגובות ביוכימיות. החישובים הנדרשים יבוצעו בתאי החיידק באמצעות "התקנים" ננומטריים המבוססים על חלבוני די-אן-איי המאופיינים בצריכת אנרגיה נמוכה  פי 1000 לפחות בהשוואה לטרנזיסטור . את האנרגיה המזערית הדרושה לפעילותם ולפעילות הממריסטורים יגייסו החיידקים מחומרי התזונה המצויים בשפע במערכת העיכול, ולכן לא יידרש למערכת הזאת מקור אנרגיה חיצוני."

"המערכות האמורות יותקנו בקפסולות זעירות שגודלן פחות מסנטימטר," אומרת פרופ' גבע-זטורסקי, "ובאמצעותן נוכל לחקור אסטרטגיות אבחון חדשות לטובת מחקר יישומי ופיתוח טיפולים חדשים למחלות בדרכי העיכול. המערכות יספקו אנליזה מולקולרית ממוקדת בזמן אמת – כלי חיוני לאבחון רציף של מצבי מחלה."

MRI מטבולי – גישה לא-פולשנית חדשה באבחון רפואי, בטיפול ובחקירה של תחלואה בזמן אמת.

 גישה חדשה באבחון מהיר של מחלות

חברי הקבוצה הם פרופ' אהרון בלנק (ראש הקבוצה), ד"ר קתרין ונדורנה, פרופ' בעז פוקרוי, פרופ' מרשה ג'וויט וד"ר גלית סער.

מטרת הפרויקט היא לפתח טכנולוגיה לשימוש ב-MRI מטבולי לאבחון רפואי מהיר, יעיל ובטוח של מחלות שונות.

MRI היא טכנולוגיית דימות נפוצה ויעילה המספקת מידע רב על מצבים פיזיולוגיים על סמך תכונות פיזיקליות של הרקמה – צפיפות פרוטונים, זמני חיים של מצבים מעוררים ברקמה, תהליכי דיפוזיה ועוד. עם זאת, במקרים רבים המידע הפיזיקלי לבדו אינו מספיק, ונדרש גם מידע כימי מפורט על מטבוליטים שונים – חומרים הקשורים בתהליכי חילוף חומרים – ועל פעילותם ברקמה הנבדקת.

לרוע המזל, בשל בעיות רגישות, אפילו מערכות ה-MRI המתקדמות ביותר מאתרות רק את המטבוליטים הנמצאים ברקמה במינון גבוה מאוד ואינן רגישות מספיק לרוב המטבוליים הרלוונטיים לאבחון רפואי. בעיה זאת ניתנת לפתרון בחלקה על ידי טכנולוגיה הקרויה PET-CT, אולם טכנולוגיה זו כרוכה בקרינה מייננת מזיקה ובמיפוי יקר של מקורות הקרינה.

הטכנולוגיה שתפתח הקבוצה תספק מידע חשוב על התכונות המטבוליות של רקמות ותרחיב את היריעה בהקשר של הבנת תהליכים פיזיולוגיים, אבחון קליני וניהול הטיפול בחולה.

הקבוצה שואפת לפתח שיטה המגבירה את אותות המטבוליטים הרלוונטיים עד פי אלף מהעוצמה הרגילה שלהם ושומרת על העוצמה הגבוהה שלהם לאורך דקות, כדי שאפשר יהיה למפות אותם במערכות MRI  נפוצות.

הטכנולוגיה תיבדק בניסוי פרה-קליני בפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט בטכניון, ובהמשך עתידה להיכנס לניסויים קליניים. לאחר ניסויי יעילות ובטיחות תיבחן הטכנולוגיה בהקשרים רפואיים שונים ובהם סרטן ערמונית, כבד וכליות, במחלות כליה וכבד, במחלות דלקתיות מערכתיות, בגידולי מוח ועוד.

The post טכנולוגיה בשירות בריאות האדם: מהמעבדה למיטת החולה first appeared on Technion - Israel Institute of Technology.