Particula minusculă care ar putea explora corpul în căutarea tumorilor

Cum ar fi dacă am putea depista tumorile canceroase cu câțiva ani înainte de a ne afecta -- fără sisteme de screening scumpe sau chiar fără o sursă constantă de curent electric? Medic, bioinginer și antreprenor, Sangeeta Bhatia conduce un laborator multidisciplinar care caută noi moduri de a înțelege, diagnostica și trata boli umane. Obiectivul ei: cele două treimi din decesele cauzate de cancer, care, consideră ea, pot fi complet prevenite. Ea explică elocvent știința complexă a nanoparticulelor și vorbește despre visul ei de a dezvolta un test inovativ pentru cancer, care ar putea salva milioane de vieți.

În spațiul în care încăpea
un singur tranzistor

acum au loc 1 miliard.

Asta a permis ca un computer
ce ocupa o cameră întreagă

să încapă acum într-un buzunar.

Ați putea spune că viitorul e mic.

Ca ingineră,

sunt inspirată de revoluția
de miniaturizare a calculatoarelor.

Ca medic,

mă întreb dacă am putea s-o folosim
pentru a reduce numărul de decese

provocate de una dintre bolile
cu cea mai rapidă răspândire de pe Pământ:

cancerul.

Când spun acest lucru,

majoritatea persoanelor vor înțelege
că lucrăm pentru a vindeca cancerul.

Și o facem.

Dar astfel am descoperit

o oportunitate incredibilă
de a salva vieți

prin depistarea timpurie
și prevenirea cancerului.

Global, peste două treimi din decesele
cauzate de cancer pot fi prevenite

folosind tehnici de care
dispunem deja astăzi.

Lucruri ca vaccinarea,
screening la timp

și desigur, renunțarea la fumat.

Dar chiar și cu cele mai bune intrumente
și tehnologii de care dispunem azi,

unele tumori nu pot fi depistate

decât la 10 ani
după ce au început să crească,

când au deja 50 de milione
de celule canceroase.

Ce ar fi dacă am avea
tehnologie mai avansată

pentru a descoperi mai repede
tipurile de cancer mai agresiv,

când ar putea fi extirpate,

când sunt încă la început?

Să vă arăt cum miniaturizarea
ne-ar putea ajuta în acest sens.

Acesta este un microscop
de laborator tipic,

prin care un patolog
observă un eșantion de țesut,

de exemplu o biopsie
sau un test Papanicolaou.

Acest microscop în valoare de 7.000 $

ar fi folosit de un specialist
cu ani de experiență

în identificarea
celulelor canceroase.

Aceasta este o imagine
de la o colegă

de la Universitatea Rice,

Rebecca Richards-Kortum.

Împreuna cu echipa ei,
au redus întregul microscop

la dimensiunea
unui teanc de monede

care încape pe capătul
unei fibre optice.

Asta înseamna că în loc să iei
un eșantion de la un pacient

și să-l trimiți la microscop,

poți duce microscopul
direct la pacient.

Apoi, în loc să ceri unui specialist
să examineze imaginile,

poți programa calculatorul
să numere celulele normale

și cele canceroase.

Este un lucru important,

deoarece ei au mai descoperit,
lucrând cu comunități rurale,

că și dacă dispun
de un laborator mobil

care are acces în comunități
pentru a face analize,

a aduna eșantioane

pe care le trimit la spital
pentru a fi evaluate,

după câteva zile

femeile sunt sunate
din cauza unor rezultate anormale

și sunt chemate la spital.

Mai mult de jumătate nu se prezintă

pentru că nu-și permit
costurile de drum.

Cu microscopul integrat
și analize computerizate,

Rebecca și colegii ei
au reușit să construiască un laborator

care dispune de intrumente
pentru diagnosticare

și pentru tratament.

Asta înseamna că ei pot
diagnostica și trata

la fața locului,

așa că nimeni nu ratează
reexaminarea medicală.

Acesta este doar un exemplu despre
cum miniaturizarea poate salva vieți.

Ca ingineri,

numim asta miniaturizare directă.

Iei un lucru mare și îl micșorezi.

La început v-am spus
cum calculatoarele

ne-au transformat viața

când au devenit destul de mici
încât să le putem purta oriunde.

Care este echivalentul acestei
transformări în medicină?

Ce-ar fi dacă ați avea un detector

atât de mic încât să poată
circula în organismul vostru,

să găsească singur o tumoare

și să trimită un semnal spre exterior?

Pare SF.

Totuși, nanotehnologia
ne permite să facem asta.

Nanotehnologia ne permite să micșorăm
componentele unui detector

de la 100 de microni,

cât diametrul unui fir de păr,

la 100 de nanometri,

adică de 1.000 de ori mai mici.

Asta are consecințe importante.

Se pare că materialele
își schimbă proprietățile

la scară nanometrică.

Să luăm ca exemplu
un material comun ca aurul:

dacă îl măcinați mărunt,
până devine nanoparticule de aur,

își schimbă culoarea
din auriu în roșiatic.

Dacă luați un material mai exotic,
ca selenura de cadmiu --

un cristal mare și negru --

și-l transformați în nanocristale

pe care le puneți într-un lichid,

dacă le puneți sub lumină,

vor străluci.

Strălucesc în albastru, verde,
galben, portocaliu, roșu,

în funcție de mărimea lor.

E ciudat! Vă puteți imagina un obiect
asemănător în macrounivers?

E ca și cum toți blugii voștri
ar fi făcuți din bumbac,

dar au culori diferite
în funcție de mărimea lor.

(Râsete)

Ca medic,

mi se pare interesant

că nu doar culoarea materialelor

se schimbă la scară nano;

și modul în care circulă
în corp se schimbă.

De această observație ne vom folosi

pentru a crea un detector
de cancer mai performant.

Să vă arăt la ce mă refer.

Acesta este un vas de sânge
din corpul vostru.

În jurul vasului de sânge e o tumoare.

Vom injecta nanoparticule
în vasele de sânge

și vom urmări cum trec
din fluxul sanguin în tumoare.

Se pare că vasele de sânge
din multe tumori sunt permeabile,

așa că nanoparticulele pot trece
din fluxul sanguin în tumoare.

Posibilitatea de a traversa
depinde de mărimea lor.

În această imagine,

particule albastre, cele mai mici,
de 100 de nanometri, pot trece,

iar cele roșii, mai mari,
de 500 de nanometri,

sunt blocate în fluxul sanguin.

Gândind ca inginer, asta înseamnă

că în funcție de cât de mare
sau mic creez un material,

îl pot dirija în corp.

În laboratorul meu am construit recent
un nanodetector pentru cancer

atât de mic încât poate călători
în corp în căutare de tumori.

L-am proiectat să asculte
invazia tumorilor:

orchestra semnalelor chimice
de care tumorile au nevoie

pentru a se răspândi.

Pentru ca o tumoare să scape
din țesutul în care a apărut,

trebuie să creeze substanțe
numite enzime

ca să erodeze straturile țesutului.

Am creat aceste nanoparticule
să fie activate de enzime.

O enzimă poate activa 1.000
de reacții chimice într-o oră.

În inginerie asta se numește
raport de unu-la-o-mie,

o formă de amplificare,

ceea ce face un lucru
să fie ultrasensibil.

Așadar am creat un detector
de cancer ultrasensibil.

Bun, dar cum aduc
semnalul activat la exterior,

unde pot lua măsuri?

Pentru asta vom folosi
un alt component nano-biologic

care are legătură cu rinichii.

Rinichiul este un filtru.

Scopul lui este să filtreze sângele
și să transporte deșeurile în urină.

Dar ce filtrează rinichii

depinde de asemenea de mărime.

În această imagine vedeți

cum orice mai mic de 5 nanometri

trece din sânge prin rinichi în urină,

iar ce este mai mare, este reținut.

Dacă creez un detector de cancer
de 100 de nanometri

și-l injectez în sânge,

poate pătrunde în tumoare,
unde e activat de enzimele tumorale

și emite un semnal

destul de mic
încât să fie filtrat de rinichi

și introdus în urină,

iar acum am un semnal
care poate fi detectat la exterior.

Bine, dar mai există o problemă.

Acesta este un semnal mic,

cum îl pot detecta?

Semnalul este doar o moleculă.

Sunt molecule create de ingineri,

complet sintetice, le putem face

așa încât să fie compatibile
cu instrumentul ales.

Dacă vrem să folosim
un instrument sensibil și elegant,

spectometru de masă,

creăm o moleculă cu masă unică.

Dacă vrem să creăm
ceva mai ieftin și portabil,

alegem molecule
care pot fi prinse pe hârtie,

ca un test de sarcină.

De fapt, există o categorie mare
de teste pe hârtie,

care devin accesibile într-un sector
numit diagnosticare pe hârtie.

Încotro ne îndreptăm?

Ce vă voi spune acum,

ca cercetătoare de-o viață,

reprezintă un vis de-al meu.

Nu pot spune că e o promisiune;

e un vis.

Dar cred că toți trebuie să avem
visuri care să ne stimuleze,

chiar și -- sau poate mai ales --
cercetătorii de cancer.

Vă voi spune ce sper eu
că se va întâmpla cu tehnologia mea,

pentru care eu și echipa mea
lucrăm din tot sufletul

să devină realitate.

Asta este:

visez ca într-o zi,

în loc să mergeți
la un laborator scump

pentru o colonoscopie,

o mamografie,

sau un test Papanicolaou,

să puteți face o injecție,

așteptați o oră,

apoi să faceți un test
de urină pe hârtie.

Îmi închipui că este realizabil

chiar și fără energie electrică constantă

sau în absența unui medic.

S-ar putea afla la depărtare,

dar conectat prin imaginea
de pe smartphone.

Știu că sună doar ca un vis,

dar în laborator testăm deja
acest concept pe șoareci

și funcționează mai bine
decât alte metode

de depistare a cancerului
pulmonar, de colon și ovarian.

Sper că asta înseamnă

că într-o zi vom putea
depista tumorile pacienților

mai devreme de 10 ani
de când au început să crească,

în toate clasele sociale,

în lumea întreagă,

iar asta va duce
la tratamente timpurii

și astfel vom salva mai multe vieți
decât reușim în prezent,

prin depistarea timpurie.

Vă mulțumesc.

(Aplauze)