Αυτό το μικροσκοπικό σωματίδιο θα μπορούσε να περιφέρεται στο σώμα σου για να ανιχνεύει όγκους

Πώς θα ήταν αν μπορούσαμε να βρούμε τους καρκινικούς όγκους χρόνια πριν μπορέσουν να μας βλάψουν - χωρίς ακριβές εξετάσεις ή ακόμα και σταθερή ηλεκτροδότηση; Η γιατρός, βιομηχανικός και επιχειρηματίας Σανγκίτα Μπατία ηγείται ενός διεπιστημονικού εργαστηρίου που ψάχνει για πρωτοποριακούς τρόπους ώστε να καταλάβουν, να διαγνώσουν και να θεραπεύσουν τις ανθρώπινες ασθένειες. Στόχος της: τα δύο-τρίτα των θανάτων εξαιτίας καρκίνου τα οποία, όπως λέει, είναι πλήρως αποτρέψιμα. Με αξιοθαύμαστη διαύγεια, περιγράφει αναλυτικά την περίπλοκη επιστήμη των νανοσωματιδίων και μοιράζεται το όνειρό της για μία ριζικά νέα εξέταση καρκίνου που θα μπορούσε να σώσει εκατομμύρια ζωές.

Στο χώρο που κάποτε χρειαζόταν
για να στεγαστεί ένα τρανζίστορ,

τώρα χωράνε ένα δισεκατομμύριο.

Έτσι, ένας υπολογιστής
μεγέθους ενός ολόκληρου δωματίου

τώρα χωράει στην τσέπη σας.

Μπορεί κανείς να πει ότι
το μέλλον είναι μικρό.

Ως μηχανικός,

με εμπνέει αυτή η επαναστατική
σμίκρυνση στους υπολογιστές.

Ως γιατρός,

αναρωτιέμαι εάν θα μπορούσαμε
να τη χρησιμοποιήσουμε

για να μειώσουμε τον αριθμό
των ζωών που χάνονται

εξαιτίας μίας από τις ταχύτερα
αναπτυσσόμενες ασθένειες στη Γη:

τον καρκίνο.

Όταν το λέω αυτό,

οι περισσότεροι με ακούν
να λέω ότι εργαζόμαστε

για να θεραπεύσουμε τον καρκίνο.

Και αυτό κάνουμε.

Αλλά απ' ό,τι φαίνεται

υπάρχει μια τρομερή ευκαιρία
να σώσουμε ζωές

μέσω της έγκαιρης διάγνωσης
και πρόληψης του καρκίνου.

Παγκοσμίως, πάνω από τα δύο τρίτα
των θανάτων από καρκίνο

είναι πλήρως αποτρέψιμοι χρησιμοποιώντας
μεθόδους που ήδη υπάρχουν σήμερα.

Προληπτικά μέτρα όπως ο εμβολιασμός,
ο τακτικός έλεγχος,

και φυσικά, η διακοπή του καπνίσματος.

Αλλά ακόμα και με τα καλύτερα εργαλεία
και τεχνολογίες που υπάρχουν σήμερα,

κάποιοι όγκοι δεν μπορούν να ανιχνευτούν

παρά μόνο μετά την πάροδο 10 ετών
από τη στιγμή που άρχισαν να μεγαλώνουν,

όταν υπάρχουν ήδη 50 εκατομμύρια
καρκινικά κύτταρα.

Εάν όμως είχαμε
πιο εξελιγμένες τεχνολογίες

για να ανιχνεύσουμε κάποιους από αυτούς
τους πιο επικίνδυνους καρκίνους νωρίτερα,

όταν ακόμα μπορούν να αφαιρεθούν,
όταν ακόμα ξεκινάνε να μεγαλώνουν;

Επιτρέψτε μου να σας πω πως η σμίκρυνση
μπορεί να μας βοηθήσει σε αυτό.

Αυτό είναι ένα μικροσκόπιο
σε ένα τυπικό εργαστήριο,

που ένας γιατρός θα χρησιμοποιούσε
για να κοιτάξει ένα δείγμα ιστού,

όπως μία βιοψία ή ένα τεστ-Παπανικολάου.

Αυτό το μικροσκόπιο των 7.000 δολαρίων

θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί από κάποιον
με χρόνια εξειδικευμένης εκπαίδευσης

για να ανιχνεύσει καρκινικά κύτταρα.

Αυτή είναι μία εικόνα μιας συναδέλφου μου
από το Πανεπιστήμιο Ράις,

της Ρεμπέκα Ρίτσαρντς Κόρτουμ.

Αυτό που έχει κάνει με την ομάδα της είναι
να συρρικνώσουν όλο αυτό το μικροσκόπιο

σε αυτό το κομμάτι των 10 δολαρίων,

το οποίο χωράει
στην άκρη μιας οπτικής ίνας.

Αυτό σημαίνει ότι αντί να παίρνουμε
δείγμα από έναν ασθενή

και να το στέλνουμε στο μικροσκόπιο,

μπορούμε να φέρουμε
το μικροσκόπιο στον ασθενή.

Και τότε, αντί να απαιτείται ένας ειδικός
να ελέγξει τις εικόνες,

μπορούμε να εκπαιδεύσουμε έναν υπολογιστή
να διακρίνει υγιή από καρκινικά κύτταρα.

Αυτό είναι σημαντικό,

διότι έχει διαπιστωθεί
πως σε αγροτικές περιοχές,

ακόμα και όταν μία φορητή μονάδα ελέγχου

μπορεί να πάει σε μία κοινότητα

και να συλλέξει δείγματα

και να τα στείλει στο κεντρικό
νοσοκομείο για ανάλυση,

μετά από μερικές μέρες,

όταν κάποιες γυναίκες παίρνουν
μη φυσιολογικά αποτελέσματα

και τους ζητείται να πάνε στο νοσοκομείο,

οι μισές δεν πηγαίνουν διότι
δεν μπορούν να πληρώσουν το ταξίδι.

Με το συνδυασμό μικροσκόπιας
και διαγνωστικής ανάλυσης,

η Ρεμπέκα και οι συνάδελφοί της έχουν
καταφέρει να δημιουργήσουν μια μονάδα

που έχει και διαγνωστική
και θεραπευτική οργανολογία.

Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να γίνει διάγνωση

και θεραπεία άμεσα,

ώστε κανένας ασθενής να μην χάσει
τα αποτελέσματα της εξέτασής του.

Αυτό είναι απλά ένα παράδειγμα
του πως η σμίκρυνση μπορεί να σώσει ζωές.

Ως μηχανικοί,

αυτό το θεωρούμε ως απευθείας σμίκρυνση.

Πήρατε κάτι μεγάλο και το κάνατε μικρό.

Αλλά αυτό που σας είπα πριν
σχετικά με τους υπολογιστές

είναι ότι μεταμόρφωσαν τη ζωή μας

όταν έγιναν αρκετά μικροί,

ώστε να μπορούμε
να τους παίρνουμε μαζί μας παντού.

Ποιο είναι λοιπόν το μεταμορφωσιακό
ισοδύναμο αυτού στην ιατρική;

Πώς θα ήταν αν είχατε έναν ανιχνευτή

τόσο μικρό που να μπορεί
να κυκλοφορεί στο σώμα σας,

να βρίσκει τον όγκο από μόνο του

και να στέλνει ένα σήμα στον έξω κόσμο;

Ακούγεται λίγο σαν επιστημονική φαντασία.

Αλλά στην πραγματικότητα, η νανοτεχνολογία
μας επιτρέπει να το κάνουμε αυτό.

Η νανοτεχνολογία μας επιτρέπει

να συρρικνώσουμε τα τμήματα
που αποτελούν έναν ανιχνευτή

από το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας,

που είναι 100 μικρόμετρα,

έως και χίλιες φορές λιγότερο,

που είναι 100 νανόμετρα.

Και αυτό έχει ριζικές συνέπειες.

Αποδεικνύεται ότι τα υλικά
αλλάζουν τις ιδιότητές τους

στη νανοκλίμακα.

Παίρνετε ένα κοινό υλικό, όπως ο χρυσός,

και το αλέθετε σε σκόνη,
σε νανοσωματίδια χρυσού

και αλλάζει χρώμα από χρυσό σε κόκκινο.

Εάν πάρετε ένα πιο εξωτικό υλικό,
όπως σεληνιούχο κάδμιο

-το οποίο σχηματίζει έναν μεγάλο,
μαύρο κρύσταλλο-

και φτιάξετε νανοκρυστάλλους
από αυτό το υλικό

και τους βάλετε σε ένα υγρό,

και ρίξετε φως πάνω τους,

φέγγουν.

Και φέγγουν σε μπλε, πράσινο,
κίτρινο, πορτοκαλί, κόκκινο,

ανάλογα με το μέγεθός τους.

Είναι τρελό! Μπορείτε να φανταστείτε
ένα τέτοιο αντικείμενο στον μακρόκοσμο;

Θα ήταν σαν να είναι όλα τα τζην
στην ντουλάπα σας από βαμβάκι,

αλλά διαφορετικού χρώματος,
ανάλογα μόνο με το μέγεθός τους.

(Γέλια)

Ως γιατρός,

κάτι που μου είναι εξίσου ενδιαφέρον

είναι το γεγονός ότι όχι μόνο
το χρώμα των υλικών

αλλάζει στη νανοκλίμακα,

αλλά και ο τρόπος που ταξιδεύουν
στο σώμα μας επίσης αλλάζει.

Και αυτού του είδους τις παρατηρήσεις
θα χρησιμοποιήσουμε

για να φτιάξουμε έναν καλύτερο
ανιχνευτή καρκίνου.

Επιτρέψτε μου να σας δείξω τι εννοώ.

Αυτό είναι ένα αιμοφόρο αγγείο στο σώμα.

Το αγγείο το περιβάλλει ο όγκος.

Θα ενέσουμε νανοσωματίδια στο αγγείο

και θα παρακολουθήσουμε πώς ταξιδεύουν

από την κυκλοφορία του αίματος στον όγκο.

Αποδεικνύεται ότι τα αγγεία
πολλών ειδών όγκων έχουν διαρροές,

και άρα νανοσωματίδια μπορούν
να διαρρεύσουν από το αίμα στον όγκο.

Εάν θα διαρρεύσουν εξαρτάται
από το μέγεθός τους.

Σε αυτή την εικόνα,

τα μικρότερα, των 100 νανομέτρων,
μπλε νανοσωματίδια διαρρέουν,

και τα μεγαλύτερα, των 500 νανομέτρων,
κόκκινα νανοσωματίδια

παραμένουν στην κυκλοφορία του αίματος.

Αυτό σημαίνει πως ως μηχανικός,

ανάλογα με το πόσο μικρό ή μεγάλο
φτιάχνω ένα υλικό,

μπορώ να καθορίσω που θα πάει στο σώμα.

Στο εργαστήριό μου, πρόσφατα δημιουργήσαμε
ένα νανοανιχνευτή καρκίνου

τόσο μικρό που μπορεί να ταξιδέψει
στο σώμα και να ψάξει για όγκους.

Το σχεδιάσαμε έτσι ώστε να αναζητά
τη διείσδυση του καρκίνου:

την ορχήστρα των χημικών σημάτων

που χρειάζεται να κάνουν οι όγκοι
για να εξαπλωθούν.

Για να ελευθερωθεί ο όγκος
από τον ιστό στον οποίο γεννιέται,

πρέπει να φτιάξει χημικά
που ονομάζονται ένζυμα

για να διαπεράσει τον ιστό.

Σχεδιάσαμε αυτά τα νανοσωματίδια ώστε
να ενεργοποιούνται από αυτά τα ένζυμα.

Ένα ένζυμο μπορεί να ενεργοποιήσει χίλιες
τέτοιες χημικές αντιδράσεις σε μία ώρα.

Στη μηχανική, αυτό το αποκαλούμε
λόγο 1 προς 1000

μιας μορφής ενίσχυσης,

και κάνει κάτι εξαιρετικά ευαίσθητο.

Έχουμε φτιάξει λοιπόν έναν εξαιρετικά
ευαίσθητο ανιχνευτή καρκίνου.

Ωραία, αλλά πώς βγάζω αυτό το
ενεργοποιημένο σήμα στον εξωτερικό κόσμο,

όπου μπορώ να δράσω πάνω σε αυτό;

Γι' αυτό θα χρησιμοποιήσουμε άλλο ένα
κομμάτι βιολογικής νανοτεχνολογίας,

που έχει να κάνει με το νεφρό.

Το νεφρό είναι ένα φίλτρο.

Η δουλειά του είναι να φιλτράρει το αίμα
και να αποθέτει τα παραπροϊόντα στα ούρα.

Αποδεικνύεται πως ό,τι φιλτράρει το νεφρό

εξαρτάται και αυτό από το μέγεθος.

Σε αυτή λοιπόν την εικόνα,
αυτό που μπορείτε να δείτε είναι

πως οτιδήποτε μικρότερο των 5 νανομέτρων

έρχεται από το αίμα,
μέσω του νεφρού, στα ούρα,

και οτιδήποτε μεγαλύτερο συγκρατείται.

Εάν λοιπόν φτιάξω έναν ανιχνευτή καρκίνου
των 100-νανομέτρων,

τον ενέσω στην κυκλοφορία του αίματος,

μπορεί να διαρρεύσει στον όγκο όπου
ενεργοποιείται από τα ένζυμα του όγκου

για να στείλει ένα μικρό σήμα

που να είναι αρκετά μικρό
ώστε να διαπεράσει το νεφρό

και να εναποτεθεί στα ούρα,

έχω ένα σήμα στον εξωτερικό κόσμο
που μπορώ να ανιχνεύσω.

Υπάρχει όμως άλλο ένα πρόβλημα.

Αυτό είναι ένα μικροσκοπικό σήμα,

πώς λοιπόν το ανιχνεύω;

Το σήμα είναι απλά ένα μόριο.

Είναι μόρια που σχεδιάσαμε ως μηχανικοί.

Είναι πλήρως συνθετικά,
και μπορούμε να τα σχεδιάσουμε

ώστε να είναι συμβατά
με το εργαλείο της επιλογής μας.

Εάν θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε
ένα ευαίσθητο, εντυπωσιακό όργανο

το οποίο λέγεται φασματόμετρο μάζας,

τότε μπορούμε να φτιάξουμε
ένα μόριο μοναδικής μάζας.

Ή ίσως να θέλουμε να φτιάξουμε
κάτι πιο φτηνό και φορητό.

Τότε φτιάχνουμε μόρια που μπορούμε
να παγιδεύσουμε σε χαρτί,

όπως σε ένα τεστ εγκυμοσύνης.

Στην πραγματικότητα,
υπάρχει ένας ολόκληρος κόσμος

από εξετάσεις με τη χρήση χαρτιού

όπου γίνονται διαθέσιμα σε έναν κλάδο
που ονομάζεται χαρτοδιαγνωστική.

Ωραία, που πάμε με αυτό;

Το επόμενο που θα σας πω,

ως δια βίου ερευνήτρια,

αντιπροσωπεύει ένα όνειρό μου.

Δεν μπορώ να πω ότι είναι μια υπόσχεση,

είναι ένα όνειρο.

Αλλά πιστεύω πως όλοι μας πρέπει
να έχουμε όνειρα να μας ωθούν μπροστά,

ακόμα και -ή ίσως ειδικά-
οι ερευνητές καρκίνου.

Θα σας πω τι εύχομαι να γίνει
με την τεχνολογία μου,

για το οποίο η ομάδα μου κι εγώ
θα βάλουμε τα δυνατά μας

για να γίνει πραγματικότητα.

Ορίστε λοιπόν.

Ονειρεύομαι μία μέρα,

αντί κάποιος να πηγαίνει
σε ένα ακριβό εξεταστικό κέντρο

για να κάνει μια κολονοσκόπηση,

ή μια μαστογραφία,

ή ένα τεστ-Παπανικολάου,

να κάνει μία ένεση,

να περιμένει μία ώρα,

και να κάνει μία εξέταση ούρων
σε μια λωρίδα χαρτί.

Φαντάζομαι πως αυτό θα μπορούσε να γίνει

και χωρίς την ανάγκη
για σταθερή ηλεκτροδότηση,

ή ένα γιατρό στο δωμάτιο.

Θα μπορούσε να είναι μακριά

και να συνδεθεί μόνο μέσω εικόνας
από ένα έξυπνο κινητό.

Ξέρω πως ακούγεται σαν ένα όνειρο,

αλλά στο εργαστήριο αυτό το έχουμε
ήδη καταφερεί σε ποντίκια,

όπου δουλεύει καλύτερα
από τις υπάρχουσες μεθόδους

για την ανίχνευση καρκίνου του πνεύμονα,
του εντέρου και των ωοθηκών.

Και εύχομαι πως αυτό σημαίνει

ότι μία μέρα θα μπορούμε
να ανιχνεύουμε όγκους σε ασθενείς

λιγότερο από δέκα χρόνια από τη στιγμή
που άρχισαν να μεγαλώνουν,

σε οποιαδήποτε κοινωνική τάξη,

σε όλο τον κόσμο,

και ότι αυτό θα οδηγήσει
σε θεραπεία νωρίτερα,

και ότι θα μπορούμε να σώσουμε
περισσότερες ζωές από ότι σήμερα,

με την έγκαιρη ανίχνευση.

Σας ευχαριστώ.

(Χειροκρότημα)