Când aveam 14 ani am avut ocazia de a juca
într-o piesă scrisă și regizată de fratele meu, Richard Shoichet.
În piesa „Evadare în peisaj“ (LandEscape) apărea un copil, eu, care se uita la lume
și se întreba de ce continuăm să facem mereu aceleași greșeli.
Ultima replică îmi aparținea mie: „Oare nu e timpul pentru o schimbare?”
Această frază simplă m-a ghidat de-a lungul vieții și carierei.
Azi avem antrenori personali, costume făcute la comandă,
până și aplicații pentru coafură.
De nu avem și medicină personalizată?
Când mă gândesc la tratamentele aplicate pe vremuri,
mă bucur că trăiesc azi.
Imaginați-vă să mergeți la doctor
și să vi se prescrie lipitori pentru indispoziție,
sau să vi se dea cocaină pentru o banală durere de dinți,
sau supozitoare cu radiu pentru o viață mai lungă.
(Râsete)
S-au făcut mari progrese în medicină.
Tocmai de aceea mă bucur că trăiesc în zilele noastre.
Dar nu pot să nu mă gândesc
la ce vom gândi peste ani despre tratamentele din ziua de azi.
De ce anume ne vom amuza și întreba de ce?
Sunt entuziastă în privința viitorulului medicinei
pentru că știu că avem ocazia să gândim strategii individuale.
Putem face mai mult decât să tratăm doar simptomele bolii,
în schimb, putem s-o oprim sau s-o dăm înapoi.
Aceasta este promisiunea medicinei regenerative,
promisiunea medicinei personalizate.
La Universitatea din Toronto conduc un laborator
cu 25 de oameni de știință sclipitori.
Folosim uneltele ingineriei
pentru a rezolva marile probleme ale medicinei.
Avem posibilitatea să profităm de ocazie,
să facem lucrurile diferit, să ne inventăm viitorul.
Să vă spun cum încercăm să facem asta
în cazul cancerului, al orbirii și apoi al accidentelor vasculare.
După decenii, încă e adevărat, chiar și-n ziua de azi
că cea mai bună metodă de a trata cancerul este eliminarea sa pe cale chirurgicală.
După care, ne băgăm otrăvuri în organism,
încercând să omorâm celulele ce se multiplă rapid.
Cred că va veni o vreme
când ne vom uita la tratamentele de cancer din ziua de azi
și ne vom întreba de ce tratam toți pacienții la fel,
în loc să venim cu soluții personalizate.
Imaginați-vă cum ar fi, în schimb,
dacă am putea face o biopsie a celulelor canceroase,
pe care să le creștem în laborator, ca să ne dăm seama
ce tratamente medicamentoase vi s-ar potrivi cel mai bine,
nu pacienților în general, ci fiecărui individ în parte.
Când am realizat că nu se proceda așa,
m-am întrebat de ce.
Mie, ca inginer, mi se părea un lucru atât de evident.
Am aflat că celule canceroase obținute prin biopsie de la pacienți
adesea nu cresc ușor în laborator.
Când m-am gândit mai bine, era evident.
De ce o celulă canceroasă,
care crește în mod normal într-un mediu ca de gelatină,
hrănită cu alte celule și proteine,
ar crește într-un recipient de plastic?
Acidul hialuronic se găsește în multe țesuturi canceroase
și ne-am gândit că ar fi un material potrivit
în care să ne dezvoltăm propriile celule canceroase în laborator.
Dar acidul hialuronic, sau AH, nu e de fapt un gel,
ci mai degrabă un lichid vâscos, ce aduce un pic cu melasa
dar limpede, fără culoare sau miros.
Dacă era să găsim o cale de a ne crește celulele canceroase în laborator
trebuia să ne dăm seama
cum să facem ca AH-ul nostru să formeze un gel.
Spre deosebire de jeleu, nu-l putem depozita în congelator.
Așa c-am inventat o metodă chimică
de a transforma AH în gel,
apoi am introdus semnalele biologice
pe care celule canceroase le văd de obicei în tumori.
Am inventat un nou material,
în care să dezvoltăm celule canceroase în trei dimensiuni.
Deși nu ne-am dat seama la vremea respectivă,
se pare că e foarte important
să creștem celulele canceroase într-un mediu tridimensional
pentru a simula creșterea lor în corpul uman.
Azi putem crește în laborator țesuturi canceroase simple.
Azi avem ocazia să ne închipuim
un viitor imposibil pe vremuri,
un viitor al medicinei personalizate,
în care ne dăm seama ce medicamente
se potrivesc cel mai bine fiecăruia, în parte.
Și asta doar pentru că ne-am întrebat de ce.
În 2009 am avut ocazia să încep o nouă colaborare
cu Prof. Derek van der Kooy.
El descoperise că toți avem celule retinale de tip stem
în interiorul propriilor ochi.
Împreună în laboratorul meu
am inventat un nou biomaterial injectabil.
Așa am decis să colaborăm la un proiect care să vindece orbirea.
De-ar fi fost atât de simplu...
Dar îmi plac provocările.
În orbire avem medicamente care încetinesc progresul bolii,
dar nu avem niciun mijloc de a o opri sau inversa.
Asta a fost și este încă ideea noastră:
să înlocuim celulele care se pierd în procesul de orbire,
adică celulele fotoreceptoare situate în fundalul ochiului.
Dar procurarea celulelor fotoreceptoare pentru transplant
e în sine foarte dificil.
Celule noastre retinale de tip stem
ce se găsesc de fapt chiar în afara extremității negre ce înconjoară irisul,
acelea pot fi programate să devină fotoreceptoare.
Dar majoritatea celulelor transplantate în sistemul nervos mor.
Ca să putem învinge orbirea
trebuia să găsim o cale
pentru ca celulele fotoreceptoare transplantate
să supraviețuiască și să fie integrate în circuitul neuronal.
Prin analogie, imaginați-vă că aveți o legătură de cabluri
care acum e tăiată.
Dacă doar adăugați alte cabluri,
nu veți restabili conducția electrică.
Fiecare cablu trebuie sudat la loc.
Așa e și în sistemul nervos.
Lumina penetrează ochiul și e reținută de către retină;
acele semnale luminoase se transformă în semnale electrice pentru creier
și fac posibilă vederea.
Inventasem un nou biomaterial, umplut cu apă, numit hidrogel.
Acest material susține supraviețuirea celulelor.
Când am adăugat celulele fotoreceptoare
în hidrogelul nostru injectabil
și am transplantat acele celule în fundalul ochiului,
am putut observa o supraviețuire și integrare
mai crescută a celulelor în circuitul neuronal.
Ca și cum am fi sudat cablurile la loc, pe cale biologică.
În cazurile de orbire am observat o oarecare îmbunătățire a vederii.
Pupilele se contractă când sunt expuse la lumină intensă.
Astfel, celulele transplantate
au condus la regenerarea celulară a ochiului.
Viitorul chiar este strălucitor.
(Râsete)
Câteodată mă întreb
cum de am fost așa îndrăzneți în cercetarea noastră.
Da, sunt curioasă, de ce oare ne asumăm atât de multe riscuri?
Cred că probabil ca și ingineri
nu ne supunem acelorași prejudecăți sau dogme
ca biologii oncologi sau neuro-cercetătorii sau medicii.
Noi colaborăm cu experții în tot ceea ce facem.
Dar avem și libertatea de a pune diferite întrebări
și de a propune soluții deosebite.
Până în anii 1990, se credea că ne naștem
cu un anumit număr de celule nervoase în creier
și că dacă le distrugem, nu mai pot fi recuperate.
Apoi Sam Weiss și Brent Reynolds au descoperit
că toți avem celule stem în creier,
celule stem neuronale.
Atunci s-a produs schimbarea de paradigmă:
creierul uman posedă de fapt capacitatea de a se regenera.
Unul dintre colaboratorii mei, Prof. Cindi Morshead, a declarat:
„Am descoperit că aceste celule stem din creierul uman
pot fi stimulate astfel încât să susțină regenerarea celulară
în cazul unui atac cerebral.”
Introducând secvențial două proteine cu efect terapeutic
direct în celulele stem din creier,
am putut observa regenerare la nivel cerebral.
Dar există o problemă.
Pentru a stimula celulele stem interne
un tub fin a trebuit introdus adânc în creier,
vătămând astfel chiar țesutul pe care încercam să-l regenerăm.
Eram entuziasmați că descoperisem Sfântul Graal al medicinei regenerative,
dar știam că abordarea este nu este bună.
După o mie de studii clinice ratate asupra atacurilor cerebrale,
încă există un singur medicament aprobat.
Iar dacă nu ajungi la spital în timp util,
îți mai rămâne doar recuperarea.
Evident, să vii cu o strategie clinică pentru a trata atacul cerebral
e o provocare clinică extraordinară.
Parte a acestei provocări e faptul
că administrarea tradițională a medicamentelor nu funcționează;
medicamentele administrate pe cale orală sau intravenoasă
nu ajung în creier.
Asta deoarece creierul e protejat de către bariera sânge-creier.
De obicei, această barieră funcționează nemaipomenit
fiindcă ne protejează creierul de toxinele din fiecare zi.
Dar când încercăm să administrăm medicamentele special pentru creier,
bariera sânge-creier devine un mare impediment.
Știam că trebuie să stimulăm celule stem din interiorul creierului,
dar nu știam exact cum s-o facem.
Apoi ne-a venit o idee pe care poate o considerați nebunească:
să injectăm aceleași proteine terapeutice
care în trecut stimulaseră recuperarea cerebrală,
dar nu în creier, ci direct pe creier.
Urma să facem o mică gaură în craniu
și să le injectăm direct pe creier.
Dar eram îngrijorați că dacă am fi injectat
aceleași proteine terapeutice
în interiorul creierului fără un oarecare înveliș,
ele s-ar dispersa rapid.
Așa c-am inventat un plasture,
un fel de Band-Aid cu medicamente,
pe care să-l aplicăm direct pe creier.
Am învelit proteinele în nanosfere, niște bobițe minuscule,
de 1.000 de ori mai mici decât firul de păr uman,
și le-am presărat într-un material injectabil
pe care l-am aplicat direct pe creier într-un model de atac cerebral.
Am reușit să ocolim bariera sânge-creier
și să stimulăm acele celule stem proprii creierului,
să ajutăm repararea țesuturilor fără să vătămăm creierul.
Sunt convinsă că medicina personalizată e schimbarea de care avem nevoie.
Medicina regenerativă promite să revoluționeze
felul în care administrăm medicamente pacienților.
Sunt entuziasmată în privința ocaziilor pe care ni le oferă viitorul,
dar recunosc că e doar primul pas din mulți alții ce trebuie făcuți
pentru a aduce aceste tehnologii și strategii
mai aproape de pacienți.
Poate nu putem să ajutăm pacienții azi,
dar știu că mâine vom putea s-o facem.
În viitor vom privi în urmă la unele tratamente de azi
ca la lipitorile din trecut.
În viitor ne vom întreba de ce ne-a luat atât de mult
să facem o schimbare.
Vă mulțumesc.
(Aplauze)