Medicina viitorului este personalizată | Molly Shoichet | TEDxToronto

Această prelegere a fost susținută în cadrul unui eveniment local independent TEDx, ce a avut loc separat de Conferințele TED.

Profesoara Molly Shoichet conduce un grup de 25 de cercetători pentru a face progrese importante în domeniul medicinei regenerative, aflată la intersecția dintre inginerie, chimie și biologie. Unul dintre țelurile lui Shoichet este să creeze dispozitive ce pot stimula celule stem proprii corpului uman ca să repare țesuturile distruse de atacurile cerebrale sau leziunile traumatice.

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)