Nanotehnologie pentru detectarea precoce a cancerului

Cum ar fi dacă fiecare casă ar avea un sistem de averitizare precoce a cancerului? Cercetătorul Joshua Smith dezvoltă o nanotehnologie, o „alarmă a cancerului", ce detectează urmele bolii sub forma unor biomarkeri speciali denumiți exozomi. În acest discurs vizionar, el ne împărtășește visul său despre cum am putea revoluționa detectarea cancerului și implicit să salvăm vieți.

„Ai cancer."

Din nefericire, 40% dintre noi vor auzi
aceste cuvinte în timpul vieții,

iar jumătate nu vor supraviețui.

Asta înseamnă că doi din cinci
dintre cei mai apropiați prieteni ai tăi

sau rude ale tale vor fi diagnosticați
cu o formă de cancer,

iar unul va muri.

Pe lângă durerea fizică,

aproape o treime
din supraviețuitorii din SUA

vor face datorii pentru a se trata.

Și au o probabilitate de două ori
și jumătate de a falimenta

decât cei fără cancer.

Această boală e generalizată.

Te consumă emoțional,

și pe mulți îi distruge financiar.

Dar diagnosticarea cancerului nu trebuie
să fie o sentință la moarte.

Depistarea cancerului în stadii inițiale,

apropiat de geneza sa,

e unul dintre factorii critici de
îmbunătățire a opțiunilor terapeutice,

reducând astfel impactul emoțional

și minimizând pierderile financiare.

Și cel mai important,

diagnosticarea precoce --

unul dintre scopurile principale
ale cercetării mele --

crește șansele de supraviețuire.

Dacă luăm în considerare cancerul de sân
de exemplu,

aflăm că cele care sunt diagnosticate
în primul stadiu

au un procent de supraviețuire
la cinci ani de aproape 100% --

șanse care scad la doar 22%
dacă e depistat în stadiul patru.

Același model îl au și cancerul
colorectal sau ovarian.

Suntem cu toții conștienți
că un diagnostic corect și precoce

e critic pentru supraviețuire.

Problema e că multe metode de diagnostic
sunt invazive,

costisitoare,

deseori nespecifice

și pot avea nevoie de foarte mult timp
pentru a primi rezultatele.

Și mai rău, când e vorba de unele
forme de cancer,

ca cel ovarian, hepatic sau pancreatic,

nu există metode bune de screening,

însemnând că oamenii așteaptă până când
boala se manifestă simptomatic,

ce e deja indicatorul unui stadiu avansat.

Ca atunci când o tornadă lovește
o zonă fără un sistem de avertizare,

nu avem niciun semnal de alarmă

pentru pericolul ce ne așteaptă,

iar când ne dăm seama,
șansele de supraviețuire scad dramatic.

Să ai acces cu ușurință
la opțiuni de screening

care sunt ieftine, noninvazive
și pot oferi rapid un rezultat,

ne pot oferi o armă formidabilă
în lupta împotriva cancerului.

O avertizare precoce ne va permite
să depășim boala,

în loc să o urmărim
după ce aceasta s-a trezit.

Și asta e exact ceea ce am făcut noi.

În ultimii trei ani
am dezvoltat tehnologia

ce poate ajuta clinicienii

să diagnosticheze rapid
și în stadii precoce.

Am fost motivați
de o curiozitate științifică produndă

și de pasiunea de a schimba
aceste statistici.

Anul trecut,

această luptă a devenit personală

când soția mea a fost diagnosticată
cu cancer de sân.

A fost o experiență ce a adăugat
o puternică

și neașteptată dimensiune emoțională
acestor eforturi.

Știu din propria experiență
cum îți afectează viața acest tratament

și sunt conștient de devastarea emoțională

cauzată de cancer unei familii,

familie alcătuită în cazul nostru
și din două fiice.

Deoarece a fost diagnosticată precoce
printr-o mamogramă de rutină,

am putut să ne concentrăm în principal
pe opțiunile terapeutice

pentru tumora localizată,

demonstrându-mi iarăși cât de important
e un diagnostic precoce.

Spre deosebire de alte cancere,

mamogramele oferă o metodă precoce
de diagnostic pentru cancerul de sân.

Totuși, nu toată lumea o face,

sau pot dezvolta cancer de sân

înainte de vârsta recomandată
pentru a face o mamogramă.

Deci mai avem destul loc
pentru îmbunătățiri,

chiar și pentru cancerele ce au
metode de screening

și, desigur, beneficii considerabile
pentru cele care nu au.

O provocare pentru cercetarea
din domeniul cancerului

e să dezvolte metode de diagnostic,

pentru o gamă largă de cancere,

mult mai accesibile.

Imaginați-vă un scenariu în care
în timpul controlului medical periodic

medicul poate lua o probă de urină,

sau altă probă lichidă

și să îți spună rezultatele înainte
să pleci din cabinet.

O asemenea tehnologie ar putea reduce
semnificativ numărul de oameni

ce nu sunt detectați
prin metodele clasice de screening.

Echipa mea de cercetare formată
din ingineri și biochimiști

lucrează la această provocare.

Căutăm o metodă de a activa o alarmă
pentru depistarea precoce a cancerului

prin folosirea unor metode de screening
atunci când persoanele sunt sănătoase,

astfel încât să putem interveni
în momentul apariției cancerului

și înainte ca acesta să progreseze.

Glonțul de argint în acest caz
sunt niște vezicule mici,

niște mici săculeți intracelulari
denumiți exozomi.

Exozomii sunt niște biomarkeri importanți

ce oferă un sistem precoce de alarmă
pentru dezvoltarea cancerului.

Și deoarece sunt prezenți în abundență
în fiecare fluid al corpului,

inclusiv în sânge, urină și salivă,

sunt foarte atractivi pentru
biopsii lichidiene noninvazive.

Dar mai e o problemă.

Un sistem automat pentru sortarea
acestor importanți biomarkeri

nu e disponibil momentan.

Am creat o tehnologie
pe care o denumim nano-DLD

ce e capabilă să facă următorul lucru:

să izoleze automat exozomii

pentru a ajuta în diagnosticarea
rapidă a cancerului.

Exozomii sunt cea mai nouă
și precoce alarmă

descoperită pe frontul
biopsiilor lichidiene.

Și sunt foarte, foarte mici.

Au între 30 și 150 de nanometri
în diamentru.

E atât de mic

încât ai putea pune un milion
într-o singură celulă roșie de sânge.

E cât diferența dintre o minge de golf

și un grăunte de nisip.

S-a crezut inițial că sunt coșuri
de gunoi pentru deșeurile celulare,

dar s-a aflat apoi că celulele comunică

producând și absorbind acești exozomi

ce au receptori de suprafață,

proteine și material genetic
de la celula de origine.

Când e absorbit de o celulă vecină,

exozomul își eliberează conținutul
în celula gazdă

și poate activa schimbări fundamentale
ale exprimării genice,

unele bune,

aici încadrându-se și cancerul,

iar altele nocive.

Deoarece sunt îmbrăcați
în materialul celulei mamă

și conține o mostră a mediului acesteia,

aceștea oferă o scurtă descriere
a sănătății și a originii celulei.

Toate aceste calități transformă exozomii
în mesageri neprețuiți

ce pot oferi medicilor

un indiciu asupra sănătății tale
de la nivel celular.

Pentru a depista cancerul precoce

trebuie să interceptezi des aceste mesaje

pentru a determina când acești
determinanți ai cancerului din corpul tău

decid să atace,

fapt pentru care screeningul
e atât de important

și pentru care dezvoltăm tehnologia
care să facă asta posibil.

Deoarece primul aparat de diagnostic bazat
pe exozomi a apărut pe piață anul acesta,

încă nu face parte dintre
opțiunile de bază din sănătate.

Pe lângă faptul că sunt recente,

un alt factor ce limitează adoptarea
largă a acestora

e că în prezent nu există un sistem
automat de izolare a exozomilor

pentru a face screeningul regulat
rentabil economic.

Metoda gold standard
pentru izolarea exozomilor

e ultracentrifugarea,

un proces ce necesită echipament
de laborator scump,

personal instruit

și 30 de ore pentru a procesa o probă.

Noi am venit cu o nouă abordare
pentru a izola automat exozomii

din probe precum urina.

Folosim o tehnică în flux continuu
bazată pe un chip.

denumită deplasare laterală determinată.

Am făcut din aceasta

ceea ce industria semiconductorilor
a făcut cu succes în ultimii 50 de ani.

Am micșorat dimensiunile
acestei tehnologii

de la scara micro la cea nano.

Deci, cum funcționează?

Pe scurt,

mai multe coloane separate
la câțiva nanometri

sunt aranjate într-un mod

astfel încât sistemul divide fluidul,

iar nanoparticulele ce au legătură
cu cancerul sunt separate

printr-un proces de redirecționare
față de cele mai mici și sănătoase,

care pot în schimb

să se miște printre coloane
în formă de zigzag

în direcția de curgere a fluidului.

Rezultatul final e o separare completă
a celor două tipuri de particule.

Puteți să vă imaginați acest proces

ca fiind o separare a traficului
în două drumuri,

unul ce trece printr-un tunel
pe sub munte,

iar alt drum ce ocolește muntele.

În acest caz mașinile mici
pot trece prin tunel,

în timp ce camioanele mari
ce transportă materiale periculoase

sunt obligate să ocolească.

Traficul e astfel separat în funcție
de mărime și conținut

fără să fie afectat.

La fel funcționează și sistemul nostru,
dar la o scară mult mai mică.

Ideea e ca acest proces de separare
pentru screening

să fie la fel de simplu precum procesarea
probelor de urină, sânge sau salivă,

ce e un obiectiv posibil în următorii ani.

Mai mult, ar putea fi folosit pentru
izolarea și detectarea anumitor exozomi

asociați cu un tip specific de cancer,

determinând prezența acestora
în câteva minute.

Asta ar putea face diagnosticul rapid
lipsit de durere.

Pe larg vorbind,

abilitatea de a separa
și concentra biomarkeri

cu o precizie nano, într-un mod automat,

deschide o ușă către o înțelegere
mai bună a bolilor precum cancerul,

cu aplicații ce variază
de la pregătirea probelor, la diagnostic

și de la monitorizarea rezistenței
la tratament, la terapeutice.

Încă dinaintea diagnosticului soției mele,

visam să facilitez
automatizarea acestui proces --

să fac screeningul regulat mai accesibil,

similar modului în care Henry Ford
a făcut automobilul accesibil

populației generale

prin dezvoltarea unei linii de asamblare.

Automatizarea e cheia accesibilității.

Și în spiritul visului lui Hoover,

„o găină în fiecare oală
și o mașină în fiecare garaj",

noi dezvoltăm o tehnologie

ce ar putea pune un sistem
de avertizare precoce

în fiecare casă.

Asta ar permite fiecărui
bărbat, femeie sau copil

oportunitatea să fie testați regulat
cât timp sunt încă sănătoși,

detectând astfel cancerul
în momentul apariției.

E speranța și visul meu

să ajut oamenii din toată lumea
să evite costurile ridicate --

fizice, financiare și emoționale --

plătite de actualii pacienți oncologici,

greutate pe care eu o cunosc bine.

Sunt fericit să anunț că mulțumită
depistării precoce a cancerului,

tratamentul soției mele a avut succes

și din fericire acum e vindecată.

(Aplauze)

E un rezultat pe care i-l doresc
fiecărui pacient diagnosticat cu cancer.

Cu munca depusă deja de echipa mea

în separarea biomarkerilor nano

pentru diagnosticarea rapidă
și precoce a cancerului,

sunt optimist că în următorul deceniu

acest tip de tehnologie va fi disponibil

și vă va proteja prietenii, familia
și generațiile viitoare.

Chiar dacă suntem atât de ghinioniști
și suntem diagnosticați cu cancer,

o alarmă în stadiul inițial
ne va oferi multă speranță.

Mulțumesc!

(Aplauze)