בשטח שפעם הכיל טרנזיסטור אחד,
אנחנו יכולים להכניס עכשיו מיליארד.
זה הפך את זה לכך שמחשב בגודל של חדר שלם
עכשיו נכנס בכיס שלכם.
אתם אולי אומרים שהעתיד קטן.
כמהנדסת,
אני מקבלת השראה ממהפכת ההזערה במחשבים.
כרופאה,
אני תוהה אם נוכל להשתמש בזה כדי להפחית את מספר מקרי המוות
בשל אחת המחלות שמתפשטות בקצב הכי מהיר על כדור הארץ:
סרטן.
עכשיו כשאני אומרת את זה,
מה שרוב האנשים שומעים אותי אומרת הוא שאנחנו עובדים על האפשרות לרפא סרטן.
ואנחנו עושים את זה.
אבל מסתבר
שיש הזדמנות מדהימה להציל חיים
דרך זיהוי מוקדם ומניעה של סרטן.
בעולם בכלל, יותר משני שלישים ממקרי המוות בשל סרטן, ברות מניעה לחלוטין
בשימוש בשיטות שכבר יש לנו כיום.
דברים כמו חיסון, סקירה בזמן
וכמובן, הפסקת עישון.
אבל אפילו עם הכלים והטכנולוגיות הטובים ביותר שיש לנו היום,
כמה גידולים לא ניתן לזהות
עד 10 שנים אחרי שהם התחילו לגדול,
כשהם בגודל של 50 מליון תאים סרטניים.
מה אם היו לנו טכנולוגיות טובות יותר
לזהות כמה מסוגי הסרטן היותר קטלניים, מוקדם יותר,
כשניתן יהיה להסיר אותם,
כשהם רק מתחילים?
תנו לי לספר לכם על איך הזערה אולי תוכל לעזור לנו פה.
זה מיקרוסקופ במעבדה טיפוסית
שפתולוגים ישתמשו בו להביט על דגימות רקמה,
כמו ביופסיה או משטח פאפ.
המיקרוסקופ הזה שעולה 7,000$
יהיה בשימוש על ידי מישהו עם שנים של הכשרה מיוחדת
כדי לזהות תאים סרטניים.
זו תמונה מקולגה שלי באוניברסיטת רייס,
רבקה ריצ'ארדס-קורטום.
מה שהיא והצוות שלה עשו זה להקטין את כל המיקרוסקופ
לחלק של 10$,
והוא מתאים בקצה של סיב אופטי.
עכשיו מה שזה אומר זה שבמקום לקחת דגימה מחולה
ולשלוח אותה למיקרוסקופ,
אתם יכולים להביא את המיקרוסקופ לחולה.
ואז, במקום לדרוש ממומחה להביט בתמונות,
אתם יכולים לאמן את המחשב לדרג תאים נורמליים מול סרטניים.
עכשיו זה חשוב,
בגלל מה שהם גילו בעבודה בקהילות כפריות,
זה שאפילו כשיש להם וואן סריקה נייד
שיכול לצאת לקהילה ולבצע בדיקות
ולאסוף דוגמיות
ולשלוח אותן לבית החולים המרכזי לבדיקה,
שימים מאוחר יותר,
נשים מקבלות טלפון עם תוצאות בדיקה חריגות
והן מתבקשות להגיע.
חצי מהן לא מגיעות בגלל שהן לא יכולות להרשות לעצמן את הנסיעה.
עם מיקרוסקופ משולב וניתוח ממוחשב,
רבקה והקולגות שלה היו מסוגלים ליצור וואן
שיש לו גם את ציוד האבחון וגם את יכולת הטיפול.
ומה שזה אומר זה שהם יכולים לאבחן
ולבצע טיפול במקום,
כך שאף אחד לא אובד למעקב מאוחר.
זו רק דוגמה אחת לאיך הזערה יכולה להציל חיים.
עכשיו כמהנדסים,
אנחנו חושבים על זה כהזערה ישירה.
אתם לוקחים דבר גדול ועושים אותו קטן.
אבל מה שאמרתי לכם לפני כן על מחשבים
היה שהם שינו את חיינו
כשהם הפכו לקטנים מספיק בשבילנו כדי לקחת אותם לכל מקום.
אז מהי המקבילה משנת הסדרים כזו ברפואה?
ובכן, מה אם היה לכם גלאי
שהיה כל כך קטן שהוא היה יכול לנוע בתוך גופכם,
למצוא את הגידול בעצמו
ולשלוח אות לעולם החיצוני?
זה נשמע מעט כמו מדע בדיוני.
אבל למעשה, ננו טכנולוגיה מאפשרת לנו לעשות בדיוק את זה.
ננו טכנולוגיה מאפשרת לנו לכווץ את החלקים שיוצרים את הגלאי
מרוחב של שערת אדם,
שהיא 100 מיקרונים,
לפי אלף קטן יותר,
שזה 100 ננומטר.
ויש לזה השלכות משמעותיות.
מסתבר שהחומרים למעשה משנים את התכונות שלהם
בקנה המידה הננומטרי.
אתם לוקחים חומר רגיל כמו זהב,
וטוחנים אותו לאבק, לננו חלקיקים של זהב,
וזה משתנה ממראה מוזהב למראה אדום.
אם אתם לוקחים חומר יותר אקזוטי כמו קדמיום סלנייד --
שיוצר גביש גדול ושחור --
אם אתם לוקחים ננוקריסטלים של החומר הזה
ואתם שמים אותם בנוזל,
ואתם מאירים עליהם,
הם זוהרים.
והם זוהרים בכחול, ירוק, צהוב, כתום, אדום,
תלוי רק בגודל שלהם.
זה מטורף! אתם יכולים לדמיין עצם כמו זה בעולם המאקרו?
זה יהיה כאילו כל הג'ינסים הכחולים בארון שלכם עשויים כותנה,
אבל הם בצבעים שונים תלוי בגודל שלהם.
(צחוק)
אז כרופאה,
מה שמעניין אותי
זה שזה לא רק הצבע של החומר
שמשתנה בגדלי הננו;
הדרך שהוא נע בגוף שלכם גם משתנה,
וזו האבחנה בה אנחנו עומדים להשתמש
כדי ליצור זיהוי סרטן טוב יותר.
אז תנו לי להראות לכם למה אני מתכוונת.
זה כלי דם בגוף.
סביב כלי הדם יש גידול.
אנחנו עומדים להזריק ננו חלקיקים לתוך תא הדם
ולצפות איך הם נעים מזרם הדם לגידול.
עכשיו מסתבר שכלי הדם של הרבה גידולים דולפים,
וכך ננו חלקיקים יכולים לדלוף החוצה מזרם הדם לתוך הגידול.
הדליפה שלהם תלויה בגודל שלהם.
אז בתמונה הזו,
החלקיקים הכחולים בגודל 100 ננומטר דולפים,
והחלקיקים האדומים בגודל 500 ננומטר
תקועים במחזור הדם.
אז זה אומר שכמהנדסת,
תלוי בכמה גדול או קטן אנחנו עושים את החלקיק,
אני יכולה לשנות את המיקום אליו הוא הולך בגוף.
במעבדה שלי, לאחרונה יצרנו ננו גלאי סרטן
שהוא כל כך קטן שהוא יכול לנוע לתוך הגוף ולחפש גידולים.
אנחנו תכננו אותו להאזין לפלישות גידולים:
התזמורת של אותות כימיים שגידולים צריכים ליצור כדי להתפשט.
כדי שגידול יפרוץ מהרקמה בה הוא נולד,
הוא צריך ליצור כימיקלים שנקראים אנזימים
כדי לאכול דרך השלד של הרקמה.
תכננו את הננו חלקיקים להיות מופעלים על ידי האנזימים האלה.
אנזים אחד יכול להפעיל אלפים מהתגובות הכימיות האלו בשעה.
עכשיו בהנדסה, אנחנו קוראים לזה יחס של אחד לאלף
צורה של הגברה,
וזה יוצר משהו אולטרה רגיש.
אז יצרנו גלאי סרטן אולטה רגיש.
אוקיי, אבל איך אנחנו מעבירים את האותות המופעלים האלה לעולם החיצון,
שם אני יכולה לפעול עליו?
בשביל זה, אנחנו עומדים להשתמש בפיסה נוספת של ביולוגיה בקנה מידה ננומטרי,
וזה קשור לכליות.
הכליות הן מסנן,
העבודה שלהן היא לסנן את הדם ולהעביר את הפסולת לשתן.
מסתבר שמה שהכליות מסננות
גם תלוי בגודל.
אז בתמונה הזו, מה שאתם יכולים לראות
זה שכל מה שקטן מחמישה ננומטרים
עובר מהדם, דרך הכליות, לשתן,
וכל השאר שגדול מזה נשאר.
אוקיי, אז יצרתי גלאי סרטן בגודל 100 ננומטר,
אני מזריקה אותו למחזור הדם,
הוא יכול לדלוף לגידול שם הוא מופעל על ידי אנזימי הגידול
כדי לשחרר אות קטן
שהוא קטן מספיק כדי להיות מסונן מחוץ לכליות
ולתוך השתן,
יש לי אות בעולם החיצון שאני יכולה לזהות.
אוקיי, אבל יש עוד בעיה.
זה אות קטן וזעיר,
אז איך אנחנו מזהים אותו?
ובכן, האות הוא רק מולקולה.
הן מולקולות שאנחנו תכננו כמהנדסים.
הן סינטטיות לחלוטין, ואנחנו יכולים לתכנן אותן
כך שהן יהיו מתאימות לכלי הבחירה שלנו.
אם אנחנו רוצים להשתמש בכלי ממש רגיש
שנקרא ספקטרומטר מאסה,
אז אנחנו יוצרים מולקולה עם מאסה יחודית.
או אולי אנחנו רוצים משהו שיותר זול ונייד.
אז אנחנו יוצרים מולקולות שיכולות להלכד על נייר,
כמו בדיקת הריון.
למעשה, יש עולם שלם של מבחני נייר
שהופכים לזמינים בשדה שנקרא אבחון נייר.
בסדר, לאן אנחנו הולכים עם זה?
מה שאני עומדת לספר לכם עכשיו,
כחוקרת לטווח ארוך,
מייצג חלום שלי.
אני לא יכולה להגיד שזו הבטחה;
זה חלום.
אבל אני חושבת שכולנו צריכים חלומות להמשיך לדחוף אותנו קדימה,
גם -- ואולי בעיקר -- חוקרי סרטן.
אני עומדת לספר לכם מה אני מקווה שיקרה לטכנולוגיה שלי,
שהצוות שלי ואני נקדיש לכך את הלב והנשמה
כדי להפוך אותה למציאות.
אוקיי, הנה זה.
אני חולמת שיום אחד,
במקום ללכת למתקן סריקה יקר
לעבור קולונוסקופיה,
או ממוגרמה,
או משטח פאפ,
תוכלו לקבל זריקה,
לחכות שעה,
ולעשות בדיקת שתן על פיסת נייר.
אני מדמיינת שזה יוכל להתרחש אפילו
בלי הצורך לחשמל סדיר,
או מומחה רפואי בחדר.
אולי הם יוכלו להיות מרוחקים
ולהתחבר רק על ידי תמונה בטלפון החכם.
עכשיו אני יודעת שזה נשמע חלום,
אבל במעבדה שלי כבר יש לנו את זה עובד בעכברים,
שם זה עובד טוב יותר מהשיטות הקיימות
לגילוי סרטן ריאות, מעי ושחלות.
ואני מקווה שמה שזה אומר
זה שיום אחד נוכל לזהות גידולים בחולים
פחות מ 10 שנים אחרי שהם התחילו לגדול,
בכל תחומי החיים,
מסביב לכל העולם,
וזה יוביל לטיפול מוקדם יותר,
ושנוכל להציל יותר חיים משאנחנו יכולים היום,
עם זיהוי מוקדם.
תודה לכם.
(מחיאות כפיים)