نانو تکنولوژی جدید برای شناخت زودهنگام سرطان

چه میشود اگر تمامی خانه ها سیستم تشخیص زودهنگام سرطان داشتند؟
محقق جاشا اسمیت توسعه می دهد "هشداردهنده سرطان نانو بیو تکنولوژی" را که اثر بیماری هارا در نشانگر های زیستی مخصوصی که اگزوزوم می نامند، جستجو میکند.
در این سخنرانی تفکر رو به جلو، او رویای خود را به میان می گذارد که چگونه ما ممکن است تحولی در تشخیص سرطان و در نهایت نجات زندگی ها داشته باشم.

"تو سرطان داری."

متاسفانه ، حدود ۳۰ درصد از ما خواهیم شنید
این کلمات را در طول زندگیمان،

و نصف این افراد زنده نخواهد ماند.

این بدان معناست که ۳ تا از هر ۵، دوست
نزدیک شما یا خویشاوندانتان

با علائمی از وجود سرطان شناسایی خواهند شد،

و یکی از (آن ۲ تا) خواهد مرد.

فراتر از مشکلات جسمانی،

تقریبا، یک سوم از افرادی که از سرطان
خلاص شده اند در ایالات متحده

از (هزینه های) درمان دچار بدهی خواهد شد.

و آنها کسانی هستن که
شاید بیش از دو و نیم برابر

افراد بدون سرطان اعلام
ورشکستگی بانکی میکنند.

این بیماری ها بسیار شایع هستند.

از لحاظ عاطفی ناتوان کننده،

و برای بسیاری،

از لحاظ مالی مخرب

اما ابتلا به سرطان به معنای مردن نیست.

پیداکردن سرطان در مراحل اولیه،

از مرجع تشکیل آن،

یکی از فاکتور های قطعی در
گزینه های بهبود درمان است.

کاهش دادن آثار عاطفی

و کم کردن فشار های مالی،

بسیار مهمه،

تشخیص زودهنگام سرطان

که یکی از اهداف اولیه تحقیقات من است.

تا حد زیادی شانس بقا شما را افزایش می دهد.

اگر ما به عنوان مثال به وضعیت
سرطان پستان نگاه کنیم،

ما میتوانیم بفهمیم کسانی که از همان قدم
اول آن را تشخیص و درمان کرده اند،

یک نرخ زنده مانده ۵ ساله، ۱۰۰ درصدی دارند.

درحالی که اگر درمان را از قدم ۴ شروع کنند
این شانس به ۲۲ درصد کاهش پیدا میکند.

و وضعیت مشابهی را میتوان یافت در
سرطان روده بزرگ و تخمدان.

حالا، ما همه آگاهیم به اینکه یک تشخیص
دقیق و زودهنگام

برای زنده ماندن ضروری است.

مشکل اینجاست که بسیاری از ابزار های تشخیص
سرطان نامطلوب هستند،

پر هزینه،

بعضی وقتها با خطا،

و آنها زمان دردناکی را برای دادن
نتیجه میخواهد.

از این بدترکه، برخی از انواع سرطان ها

همچون سرطان تخمدان، کبد یا پانکراس،

روش های خوب،
غربالگری به سادگی وجود ندارند.

به این معنا که ، برخی مردم صبر میکنند تا
علائم فیزیکی سطحی(پدیدار شوند)

که یعنی شاخص پیشرفت (سرطان) آنها
مرحله اخر را نشان می دهد.

همچون حمله طوفان به یک منطقه بدون
سیستم هشدارهای اولیه،

آلارمی برای آگاه سازی وجود ندارد.

برای خطری که آلان در
آستانه در (خانه) شماست.

وقتی شانس شما برای بقا
تاحد زیادی کاهش پیدا میکند.

داشتن تسهیلات و دسترسی به گزینه های
غربالگری منظم

که آنها مقرون به هزینه، مطلوب و میتوانند
نتایج را خیلی سریع تر فراهم کنند.

ما را با یک سلاح قوی در مبارزه با سرطان
مجهز خواهد کرد.

یک هشدار زودموقع، به ما اجازه خواهد داد،
بیماری ها را شکست دهیم.

بجای صرفا پیروی از سختی های بی رحمش.

و این دقیقا کاری است که من انجام داده ام،

برای مدت پنج سال قبلی،
من توسعه داده ام تکنولوزی هایی

که در نهایت میتواند یاری دهد
پزشکان بالینی را

با تشخیص سریع و زود هنگام سرطان.

و من خودم را پر کرده ام
با کنجکاوی عمیق علمی

و اشتیاقی برای تغییر این آمار.

با این حال سال قبل،

این مبارزه تبدیل به یک
موضوع خیلی شخصی نیز شد.

وقتی همسرم تشخیص داده شد
به سرطان پستان.

این تجربه ای بود که حس قوی
و غیر منتظره عاطفی اضافه کرد

به این تلاش هایم

من مستقیم(باتجربه) می دانم که دگرگونی زندگی
چگونه میتواند با آدم رفتار کند.

من کاملا از آثار مخرب احساساتی شدن آگاهم

که سرطان میتواند در خانواده
ویرانی به بار بیاورد،

که در مورد ما شامل دو دختر جوان میشود،

چون ما آن را زودهنگام در فرآیند ماموگرافی
(اسکن پستان با اشعه X) پیدا کردیم،

ما توانستیم بر روی گزینه های درمان

برای تومور موضعی، تمرکز اولیه بکنیم،

تاکید دوباره به (حرف)خودم،
"که چقدر تشخیص اولیه مهم است."

برخلاف انواع سرطان های دیگر،

ماموگرافی، راهکاری برای غربالگری زودهنگام
سرطان پستان ارائه میدهد.

هنوز هم ،همه افراد این کار(اسکن زود هنگام)
را نمی کنند.

که ممکن است سرطان پستان توسعه پیدا می کند

قبل از مراحل طی شدن متوسط زمان توصیه شده
برای انجام اسکن اشعه ایکس

بنابراین هنوز امیدی برای بهبودی وجود دارد،

حتی برای سرطان که گزینه های غربالگری
را داریم،

و،البته، امتیازات قابل توجهی
برای آن که نمیکنند.

چالش کلیدی بعد برای محققان سرطان

ایجاد کردن روشی هایی

است که بتوانند برای انواع سرطان ها
غربالگری های معین داشته باشد

و بسیار در دسترس باشد.

تصور کنید یک حالتی که را در طول
معاینه های منظم

دکتر شما میتواند نمونه ایی بگیرد،
تست ادار راحت (بدون نیاز به جراحی یا ...)

یا دیگر آزمایش های مایع (بدن)

و ارائه میدهد به شما نتیجه آزمایش را حتی
قبل از ترک مطب.

چنین تکنولوژی میتواند به طور چشمگیری کاهش
دهد تعداد افرادی

را که بخاطر از دست دادن قسمت عمده
زمان تشخیص اولیه، دچار اشتباه میشود.

تیم تحقیقاتی من متشکل از
مهندسان و بیوشیمی دان ها

دقیقا بر روی این مشکل کار می کنند.

ما بر روی راه هایی برای فعال کردن مداوم
هشدار وجود سرطان زودهنگام کار می کنیم.

با فعال سازی غربالگری های منظم، که از
زمانی شروع خواهد شد که فرد در سلامتی است

زمانی که عملیات خواهد توانست سرطان را
متوقف کند(وقتی که علائم سرطان) نمایان شوند

قبل از اینکه بتواند پیشرفت کند،
در دوران اولیه اش.

حفره های نقره ای (در بافت سرطانی)
در این حالت کیسه های کوچکی اند.

گرده های فراری (از بافت سرطانی)به طور منظم
از سلول هایی به اسم اگزوزوم بیرون میریزند.

اگزوزوم ها نشانگر های زیستی مهمی اند

آنها سیستم هشدار اولیه را برای
(هشدار)توسعه سرطان فراهم میکنند.

و از انجاکه انها آزادانه در تقریبا هر جای
مایعی بدن حاضر هستند،

شامل خون، ادرار، بزاق

آنها بسیار مورد نظر برای تست های مایعی
(بدون نیاز به جراحی کردن) هستند.

فقط یک مشکلی هست.

یک سیستم خودکاری که فوراً آن نشانگرهای
زیستی را (از مواد دیگر) جدا کند.

که فعلا در دسترس نیست.

ما تکنولوژی را ساخته ایم که ما آن را
nano-DLD می نامیم.

که قابلیت دقیق این را دارد که:

جداسازی خودکار اگزوزوم ها

برای دستیابی به تشخیص سریعِ سرطان.

اگر ما بتوانیم، اگزوزوم ها جدیدترین
سلاح هشدار زودهنگام هستند،

تا آزمایش های خونی را جلو بیاندازد.

و آنها واقعا ، واقعا کوچک اند.

قطر آن ها فقط در حد ۳۰ تا ۱۵۰ نانومتر
اندازه گیری میشود.

این (اندازه) بسیار کوچک است.

شما میتوانید میلیون ها عدد از آنها را درون
یک گلبول قرمز واحد جای دهید.

(اختلاف آن دو) تقریبا مثل اختلاف توپ گلف

و دانه خیلی کوچکی از ماسه است.

تصور میشود که (اگزوزوم ها) به سطل زباله-
هایی برای دفع مواد زائد سلولی می مانند،

یافته شده است که سلول ها عملا
ارتباط برقرار میکنند

با تولید کردن و جذب کردن آن اگزوزوم ها

که حاوی گیرنده های سطحی هستند،

پروتئین و مواد ژنتیکی دیگر از سلول
مبدا شان دریافت میشود

وقتی جذب می شوند توسط سلول همسایه،

اگزوزوم ها محتویات خود را درون سلول مقصد
منتشر میکنند.

و میتوانند شروع کنند در فرمول (بیان)ژن ها
تغییرات بنیادی به وجود آورند

برخی (تغییرات) خوب

و این جایی است که سرطان شروع می شود،

برخی (تغییرات) بد

چون آنها توسط موادی از سلول مادرشان
پوششیده شدند،

و حاوی نمونه ایی از محیط آن جا هستند،

آنها یک عکس فوری ژنتیکی از سلامتی و مبدا
سلولشان با خود همراه دارند.

تمامی آن خصوصیات ، اگزوزوم ها را به پیام
رسانانی فوق العاده گرانبها تبدیل می کند.

که بالقوه به فیزیک دانان اجازه میدهد

تا سلامتی شما را از سطح سلولی بفهمند.
(احتمالا غیر مستقیم)

برای مهار زودتر سرطان، هرچند،

شما باید مکراراً جلوی
آن پیام رسان ها را بگیرید

تا مشخص کنید که چه زمانی عوامل اختلالگر
سرطانی در بدن شما

تصمیم به شروع به اجرا درآوردن
(عملیات) کودتا می کنند،

این جوابیست بر اینکه چرا غربالگری
منظم ، بسیار ضروری است.

و اینکه چرا ما تکنولوژی را برای
امکان پذیر کردن این ها توسعه می دهیم.

هنگامی که اولین تشخیص گرهای
برپایه اگزوزوم امسال در بازار عرضه شد،

هنوز خبری از گزینه های اصلی
مراقبت های بهداشتی نبود.

علاوه بر این ظهور(انقلاب) اخیرشان،

فاکتور دیگری که استفاده گسترده آنها
را محدود می کند

این است که هنوز، هیچ سیستم خودکار
جداسازی اگزوزوم

برای دردسترس بودن
غربالگری های منظم اقتصادی ، وجود ندارد.

استاندارد طلایی فعلی برای
جداسازی اگزوزوم ها

شامل اولتراسانتریفیوژ
(ultracentrifugation) است،

فرآیندی که نیاز یه تجهیزات
آزمایشگاهی گران قیمتی دارد،

و یک تکنسین آموزش دیده،

و حدود۳۰ ساعت زمان برای عمل آوری یک نمونه.

ما با رویکرد های مختلفی برای دستیابی
به جدا سازی خودکار اگزوزوم

از یک نمونه همچون ادرار، روبرو هستیم.

ما از یک تکنیک جداسازی جریان ادامه دار
مبتنی بر تراشه استفاده میکنیم

نامیده میشود "جابجایی قطعی افقی"،
(deterministic lateral displacement) .

ما با آن انجام می دهیم

کاری را که در ۵۰ سال گذشته بسیار با موفقیت
صنایع نیمه هادی انجام داده اند.

ما ابعاد این تکنولوژی را کوچکتر کرده ایم

از مقیاس میکرو درست به مقیاس نانو.

چگونه کار می کند؟

در یک کلام،

یک مجموعه ایی از ستون ها که
با فاصله های خالی در حد مقیاس نانو

به طریقی منظم شده اند

که این سیستم مایع (آزمایش)
را به جریان هایی تقسیم میکند،

با نانو ذرات بزرگتر مربوط به سرطان،

که جداسازی میشوند از طریق یک فرآیند
جهت دهی مجدد، از ذرات کوچکتر، سالم ترشان

که در تضاد هستند با آنهایی که

در میان ستون ها حرکت میکنند،
حرکتی زیگزال مانند

در جهت جریان مایع

نتیجه عمده، جداسازی کامل
جمعیت این دو ذرات است

شما میتوانید این فرآیند
جداسازی را تجسم کنید

شبیه ترافیک (ماشین ها) که در
بزرگراه ها به دو جاده تقسیم میشوند

که یکی از داخل تونلی با فاصله کم
از کوه رد می شود،

و جاده دیگری آن را دور می زند.

در این شکل، ماشین های کوچک می توانند
از داخل تونل عبور کنند

هنگامی که کامپیون های بزرگ مواد با خطر
بالقوه حمل میکنند،

مجبوربه عبور از مسیر انحرافی می شوند.

ترافیک به طور موثر جدا شد بر حسب
سایز و محتویات

بدون اینکه مانعی برای جریان باشد

و این دقیقا توضیحی است که سیستم ما چگونه
در مقیاس بسیار بسیار کوچکتر کار میکند.

ایده ایی که مطرح شد فرآیند جداسازی
برای غربالگری

میتواند فرآیند ساده برای
ادرار، خون ، بزاق باشد

که در مدت کوتاهی در چند سال آینده
امکان پذیر خواهد بود.

در نهایت، این(تکنولوژی) میتواند برای
جداسازی و تشخیص اگزوزوم هایی استفاده شود

متناظر با انواع سرطان های مشخص،

(که میتواند) حضور آنها را حس کرده
و ظرف یک دقیقه گزارش دهد.

این امر باعث امکانپذیری
تشخیص سریع بدون درد خواهد شد.

به طور کلی ،

توانایی جداسازی و غنی کردن این
نشانگر های زیستی

با دقت نانو مقیاس در بصورت خودکار،

درها را برای فهمیدن بهتر بیماری هایی
مثل سرطان باز می کند،

با رویه هایی مرتب شده از
آماده سازی نمونه تا تشخیص

از مانیتورینگ مقاومت داروها تا درمانشناسی.

حتی قبل از (این جلسه) همسرم با سرطان کشمکش میکرد

این آرزویی برایم است
که این فرآیند خودکار را آسانتر کنم

برای انجام غربالگری های در دسترس تر،

مشابه همان کاری که هنری فورد
اوتومبیل را در دسترس تر کرد

برای عموم مردم

از طریق توسعه خط مونتاژ.

خودکاری کلید در دسترس بودن است.

و قسمت اصلی رویای هوور :
(سی و یکمین امین رئیس جمهور آمریکا)

" مرغی در هر دیگی و ماشینی در هر گاراژی."

ما توسعه دادیم یک تکنولوژی

که میتواند نهایتاً جای دهد
یک سیستم هشدار سریع تشخیص سرطان را

در هر خانه ایی.

این میتواند به هر
زن و مرد و بچه ایی اعطا کند

فرصت به طور معین تست کردن
حتی هنگامی که هنوز سالم اند.

گرفتن (آثار) بیماری در
هنگام اولین پدیداری ها.

این امید و آرزویم است

کمک کنم به مردم برای جلوگیری از هزینه های زیاد

جسمانی، مالی و عاطفی

که بیماران سرطانی
امروزی با آن مواجه اند،

(و) سختی هایی که من به خوبی از آنان آگاهم.

من بسیار خوشحالم که خبر بدم،بخاطر اینکه
ما زود (جلوی) سرطان همسرم را رو گرفتیم،

درمان او موفقیت آمیز بود،

و او خوشبختانه، الان از سرطان پاک است.

(تشویق حضار)

این نتیجه ایی است که من میخواهم
برای هرکسی که علائمی از سرطان دارد ببینم

با کاری که تیم من به پایان رساند

در جدا سازی نشانگر های نانو مقیاس

برای تشخیص سریع و زود هنگام سرطان

من خوش بینم در دهه های بعدی

این قبیل تکنولوژی در دسترس خواهد بود.

(برای) حفاظت دوستانمان،
خانواده مان و نسل های آینده.

حتی اگر ما خیلی بدشانس باشیم
در تشخیص سرطان

آن هشدار زود هنگام برای ما فراهم خواهد کرد
نوری از امیدواری

متشکرم.

(تشویق حضار)