ที่ว่างที่เราเคยใช้สำหรับบรรจุ ทรานซิสเตอร์ 1 ตัว
ตอนนี้สามารถบรรจุมันได้ เป็นพันล้านเครื่อง
นั่นทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งแต่ก่อนมีขนาดเท่ากับห้อง
ตอนนี้มีขนาดพอดีกับกระเป๋าของคุณ
อาจจะบอกได้ว่า อนาคตนั้นจะมีขนาดเล็ก
ในฐานะที่เป็นวิศวกร
ฉันได้แรงดลใจจากเรื่อง การปฏิวัติขนาดคอมพิวเตอร์ให้เล็กลง
ในฐานะที่เป็นแพทย์
ฉันสงสัยว่า เราจะสามารถใช้มัน เพื่อลดจำนวนการเสียชีวิต
อันเนื่องมาจากโรคหนึ่ง ที่เพิ่มขึ้น อย่างรวดเร็วบนโลกนี้ได้หรือไม่
มันคือ โรคมะเร็ง
ค่ะ เมื่อฉันพูดอย่างนั้น
สิ่งที่คนส่วนมากได้ยิน คือ เรากำลังพยายามหาทางรักษาโรคมะเร็ง
และเราก็กำลังทำอยู่จริง ๆ
แต่มันกลายเป็นว่า
มีโอกาสมากมายเหลือเกิน ที่จะรักษาชีวิตไว้ได้
โดยการตรวจพบ และการป้องกันมะเร็งแต่เนิ่น ๆ
กว่าสองในสามของการตายทั่วโลก จากโรคมะเร็งนั้นป้องกันได้อย่างเต็มที่
โดยใช้วิธีการ ที่เรามีอยู่แล้วในปัจจุบัน
อย่างเช่น วัคซีน การตรวจพบให้ทันเวลา
และแน่นอนค่ะ การเลิกสูบบุหรี่
แต่แม้จะมีเครื่องมือและเทคโนโลยี ที่ดีที่สุด ที่เรามีอยู่ในปัจจุบัน
เนื้องอกบางอย่าง ก็ไม่สามารถถูกตรวจพบได้
จนล่วงเลยไป 10 ปีแล้ว หลังจากที่มันเริ่มโตขึ้นมา
จนกลายเป็นเซลล์มะเร็ง จำนวนมากถึง 50 ล้านเซลล์
ถ้าหากว่าเรามีเทคโนโลยีที่ดีกว่า
เพื่อตรวจพบมะเร็งร้ายแรง บางชนิดเหล่านี้ ได้เร็วกว่านี้
ตอนที่เราสามารถกำจัดมันได้
ตอนที่มันกำลังเพิ่งจะเริ่มต้นล่ะ จะเป็นอย่างไร
ฉันขอเล่าถึงว่า การทำให้ขนาดเล็กลง อาจพาเราไปยังจุดนั้นได้อย่างไร
นี่คือกล้องจุลทรรศน์ ในห้องทดลองทั่ว ๆ ไป
ที่นักพยาธิวิทยาใช้กัน เพื่อดูตัวอย่างเนื้อเยื่อ
อย่างเช่น การตรวจชิ้นเนื้อ หรือ การตรวจแปปสเมียร์
กล้องจุลทรรศน์ ราคา 7,000 ดอลลาร์ นี้
ถูกใช้โดยผู้ชำนาญการ ที่ถูกฝึกฝนเฉพาะทางมานานหลายปี
เพื่อจะมองหาเซลล์มะเร็ง
นี่เป็นภาพจากเพื่อนร่วมงานของฉัน ที่มหาวิทยาลัยไรซ์ (Rice University)
ชื่อ รีเบคกา ริชาร์ดส์-คอร์ทูม
สิ่งที่เธอและทีมงานได้ทำ คือ ทำให้กล้องจุลทรรศน์มีขนาดเล็กลง
เป็นชิ้นส่วนนี้ที่มีราคา 10 ดอลลาร์
และมันมีขนาดพอดี กับปลายของเส้นใยนำแสง
นั่นหมายความว่า แทนที่จะเอาตัวอย่างมาจากผู้ป่วย
และส่งมันไปยังกล้องจุลทรรศน์นั่น
คุณสามารถนำกล้องจุลทรรศน์ ไปยังผู้ป่วยได้
จากนั้น แทนที่จะต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญ เพื่อดูภาพทั้งหลาย
คุณสามารถฝึกคอมพิวเตอร์ ให้เปรียบเทียบเซลล์ปกติกับเซลล์มะเร็ง
เอาล่ะ นี่สำคัญค่ะ
เพราะว่า สิ่งที่พวกเขาพบ ขณะที่ทำงานในชุมชนชนบทนั้น
คือ แม้ว่าเมื่อพวกเขามีรถตรวจเคลื่อนที่
ที่สามารถเข้าไปในชุมชนนั้น และทำการตรวจได้
และรวบรวมตัวอย่าง
และส่งมันไปยังโรงพยาบาลศูนย์กลาง เพื่อทำการวิเคราะห์
ที่หลายวันต่อมา
ผู้หญิงที่ได้รับโทรศัพท์ แจ้งผลการตรวจที่ผิดปกติ
และถูกขอให้เข้ามาพบ
ครึ่งหนึ่งของจำนวนนั้นมาไม่ได้ เพราะไม่มีเงินสำหรับการเดินทาง
เมื่อมีกล้องจุลทรรศ์และการวิเคราะห์ ด้วยคอมพิวเตอร์รวมอยู่ด้วยกัน
รีเบคกาและเพื่อนร่วมงานของเธอ ก็สร้างรถบรรทุก
ที่มีทั้งอุปกรณ์เพื่อการวินิจฉัย และการรักษา
และนั่นก็หมายความว่า พวกเขาสามารถวินิจฉัย
และทำการรักษาได้ ณ จุดนั้น
ดังนั้น จึงไม่มีใครที่ไม่ได้ถูกติดตามผล
นั่นเป็นแค่ตัวอย่างหนึ่งว่า การทำให้ ขนาดเล็กลงสามารถรักษาชีวิตไว้ได้อย่างไร
ค่ะ ในฐานะที่เป็นวิศวกร
เรามีแนวคิดว่านี่เป็นการทำขนาดให้ เล็กลง แบบตรงไปตรงมา
คุณเอาของใหญ่ๆมา และก็ทำให้มันเล็ก
แต่สิ่งที่ฉันบอกคุณไป เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์
ก็คือมันได้เปลี่ยนชีวิตเรา
เมื่อมันเล็กลงจนให้เรา เอามันไปได้ในทุก ๆ ที่
แล้วอะไรที่เป็นการเปลี่ยนที่ทัดเทียมกัน ในทางการแพทย์
ค่ะ ถ้าหากเรามีเครื่องตรวจจับ
ที่เล็กมากจนสามารถหมุนเวียน อยู่ในร่างกายของคุณได้
ค้นหาเนื้องอกได้ด้วยตัวของมันเอง
และส่งสัญญาณออกไปยังโลกภายนอก
มันฟังดูคล้าย ๆ กับนิยายวิทยาศาสตร์
แต่แท้จริงแล้ว นาโนเทคโนโลยี ทำให้เราทำอย่างนั้นได้จริง
นาโนเทคโนโลยีทำให้เราลดขนาด ส่วนที่ประกอบกันเป็นเครื่องตรวจจับ
จากความขนาดกว้างของเส้นผม
คือ 100 ไมครอน
ให้เล็กลงไปได้อีกถึงหนึ่งพันเท่า
ซึ่งก็คือ 100 นาโนเมตร
และนั่นก็มีความสำคัญยิ่ง
กลายเป็นว่าวัสดุมี คุณสมบัติที่เปลี่ยนแปลงไป
ที่ระดับนาโน
คุณเอาวัสดุธรรมดา ๆ อย่างเช่น ทองคำ
และคุณบดมันให้เป็นผง จนเป็นอนุภาคนาโนทองคำ
และมันก็จะเปลี่ยนจากที่ดูเป็นสีทอง กลับดูเป็นสีแดง
ถ้าคุณเอาวัตถุที่แปลกกว่านั้น อย่างเช่น แคดเมี่ยม ซีลีไนด์ --
ตกผลึกใหญ่สีดำ --
ถ้าคุณทำผลึกนาโนจากวัตถุนี้
และเอาไปใส่ในของเหลว
และเอาไฟส่องไปที่มัน
มันก็จะเรืองแสงออกมา
และพวกมันเรืองแสงออกมาเป็นสีนำ้เงิน เขียว เหลือง ส้ม แดง
ขึ้นอยู่กับขนาดของมัน
มันแปลกมาก ๆ ลองนึกถึงวัตถุแบบนั้น ในโลกขนาดจิ๋วสิคะ
มันคงจะเหมือนกับกางเกงยีนส์ทุกตัว ในตู้เสื้อผ้าคุณ ทำมาจากผ้าฝ้าย
แต่มันมีสีต่าง ๆ กันออกไป ขึ้นอยู่กับขนาดของมัน
(เสียงหัวเราะ)
ดังนั้น ในฐานะที่เป็นแพทย์
สำหรับฉันแล้วสิ่งที่น่าสนใจพอ ๆ กัน
คือ ไม่เฉพาะแค่สีของวัตถุ
ที่เปลี่ยนไปในระดับนาโน
แต่เป็นวิธีการเดินทางของมัน ในร่างกายของคุณ ก็เปลี่ยนไปด้วย
และนี่เป็นผลจากการสังเกต ที่เรากำลังจะใช้
เพื่อสร้างเครื่องตรวจจับมะเร็งที่ดีขึ้น
ให้ฉันแสดงให้คุณเห็นว่า มันหมายความว่าอย่างไร
นี่เป็นหลอดเลือดในร่างกาย
ที่อยู่รอบหลอดเลือดเป็นเนื้องอก
เราจะฉีดอนุภาคนาโน เข้าไปในหลอดเลือด
และดูว่าพวกมันจะเดินทางจาก หลอดเลือดเข้าไปในเนื้องอกได้อย่างไร
ปรากฎว่า หลอดเลือดของ เนื้องอกหลายชนิดมีจุดที่รั่วซึม
ดังนั้น อนุภาคนาโนจึงสามารถซึม ออกจากกระแสเลือดไปยังเนื้องอกได้
ซึ่งมันจะซึมออกไปหรือไม่นั้น อยู่กับขนาดของมัน
ดังนั้น ในภาพนี้
อนุภาคนาโนสีนํ้าเงินหนึ่งร้อยนาโนมิเตอร์ ที่มีขนาดเล็กกว่า กำลังซึมออกมา
และ อนุภาคนาโนสีแดง ห้าร้อยนาโนมิเตอร์ ที่มีขนาดใหญ่กว่า
ติดอยู่ในกระแสเลือด
ในฐานะที่เป็นวิศวกรนั่นจึงหมายความว่า
มันขึ้นอยู่กับว่า ฉันจะทำวัตถุ ให้มีขนาดใหญ่หรือเล็กแค่ไหน
ฉันก็จะสามารถเปลี่ยนว่า จะให้มันไปยังส่วนไหนในร่างกายคุณ
ในห้องทดลองของฉัน เมื่อไม่นานมานี้ เราได้ทำเครื่องตรวจจับมะเร็งนาโน
ที่มีขนาดเล็กมาก จนมันสามารถเดินทาง เข้าไปอยู่ในร่างกายและค้นหาเนื้องอกได้
เราออกแบบให้มันฟังสัญญาณ การลุกลามของเนื้องอก กล่าวคือ
กลุ่มสัญญาณทางเคมี ที่เนื้องอก จำเป็นต้องสร้างเพื่อการแพร่กระจาย
การที่เนื้องอกจะกระจายออกจากเนื้อเยื่อ ที่เป็นต้นกำเนิดมันนั้น
มันต้องสร้างสารเคมีที่เรียกว่า เอนไซม์
เพื่อกัดแทะให้ทะลุผ่าน โครงสร้างของเนื้อเยื่อ
เราได้ออกแบบอนุภาคนาโนเหล่านี้ ให้ถูกกระตุ้นได้ด้วยเอ็นไซม์
เอ็นไซม์ตัวหนึ่ง สามารถกระตุ้น ปฏิกริยาเคมีเป็นพัน ๆ ครั้งใน 1 ชั่วโมง
ในเชิงวิศวกรรม เราเรียกมันว่า อัตราส่วนหนึ่งต่อพัน
ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของการขยาย
และมันทำให้บางสิ่งมีความไวสูง
เราจึงได้ทำเครื่องตรวจจับมะเร็ง ที่มีความไวสูงขึ้นมา
แต่ฉันจะส่งสัญญาณนี้ ออกไปนอกร่างกาย
ซึ่งเป็นที่ที่ฉันจะจัดการกับมัน ได้อย่างไร
เพื่อที่จะทำสิ่งนั้น เรากำลังจะใช้ ชีววิทยาระดับนาโนกันอีกชิ้นหนึ่ง
และนั่นเกี่ยวข้องกับไต
ไตเป็นตัวกรอง
หน้าที่ของมันคือ กรองของเสีย ออกจากเลือดลงไปในปัสสาวะ
ปรากฎว่าสิ่งที่ไตกรองออกมา
ก็ขึ้นอยู่กับขนาดเช่นกัน
ดังนั้นในภาพนี้ สิ่งที่คุณเห็น
ทั้งหมดมีขนาดเล็กกว่า 5 นาโนเมตร
เดินทางออกจากเลือด ผ่านไต เข้าไปในปัสสาวะ
และทุกอย่างนอกเหนือจากนั้น ที่ใหญ่กว่านั้นยังคงถูกเก็บกักไว้
เอาล่ะ ถ้าฉันสร้างเครื่องตรวจจับมะเร็ง 100 นาโนมิเตอร์ขึ้นมา
ฉีดมันเข้าไปในกระแสเลือด
มันจะซึมเข้าไปในเนื้องอก และถูกกระตุ้น ได้ด้วยเอนไซม์ของเนื้องอก
เพื่อปล่อยสัญญาณเล็ก ๆ ออกมา
ซึ่งเล็กพอที่จะถูกกรองออกไปจากไต
และเข้าไปในปัสสาวะ
ฉันก็จะมีสัญญาณในโลกข้างนอก ที่ฉันสามารถตรวจจับได้
แต่ก็ยังมีอยู่อีกหนึ่งปัญหา
นี่เป็นเพียงสัญญาณเล็ก ๆ
แล้วฉันจะตรวจจับมันได้อย่างไร
ค่ะ สัญญาณนั้นเป็นเพียงแค่โมเลกุล
พวกมันเป็นโมเลกุลที่เราออกแบบมัน ในฐานะที่เราเป็นวิศวกร
มันเป็นสารสังเคราะห์ล้วน ๆ และเราสามารถออกแบบมันได้
มันจึงเหมาะสมกับเครื่องมือที่เราเลือก
หากเราต้องการใช้เครื่องมือที่ไว ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ซับซ้อน
ที่เรียกว่า แมส สเปกโทรมีเตอร์
เราก็สร้างโมเลกุลที่มีมวลจำเพาะ
หรือเราอาจต้องการสร้างบางสิ่ง ที่ราคาไม่แพงและพกพาได้
เราก็สร้างโมเลกุล ที่เราสามารถกักไว้บนกระดาษได้
ดังเช่น การทดสอบการตั้งครรภ์
จริง ๆ แล้ว มีการทดสอบบนกระดาษอยู่มากมาย
ที่นำมาใช้ได้ ในสาขาวิชาที่เรียกว่า การวินิจฉัยโดยกระดาษ
เอาล่ะค่ะ สิ่งนี้ จะนำเราไปทางไหนหรือ
สิ่งที่ฉันกำลังจะบอกคุณต่อจากนี้
ในฐานะที่เป็นนักวิจัยมาตลอดชีวิต
เป็นตัวแทนความฝันของฉัน
ฉันบอกไม่ได้ว่ามันเป็นคำมั่นสัญญา
มันเป็นความฝัน
แต่ฉันก็คิดว่า เราต้องมีความฝันกันทุกคน เพื่อผลักดันให้เราไปข้างหน้า
แม้ว่า -- และบางที โดยเฉพาะอย่างยิ่ง -- นักวิจัยมะเร็ง
ฉันจะบอกว่าถึงสิ่งที่ฉันหวังไว้ ว่าจะเกิดขึ้นกับเทคโนโลยีของฉัน
ก็คือฉันและทีมงานจะทุ่มเททั้งกายใจ
เพื่อทำให้มันเป็นจริง
เอาล่ะค่ะ
ฉันฝันว่าวันหนึ่ง
แทนที่จะต้องใช้ เครื่องมือตรวจราคาแพง
เพื่อการส่องตรวจลำไส้ใหญ่
หรือตรวจเต้านม
หรือตรวจภายในแปปสเมียร์
ซึ่งคุณอาจต้องถูกฉีดยา
คอยเป็นชั่วโมง
และทดสอบปัสสาวะบนแถบกระดาษ
ฉันจินตนาการไว้ว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้
โดยไม่ต้องพึ่งพาไฟฟ้าที่คงที่
หรือผู้มีความชำนาญทางด้านการแพทย์ ประจำอยู่ในห้อง
พวกเขาอาจอยู่ห่างไกลออกไปก็ได้
และติดต่อถึงกันได้ โดยใช้แค่ ภาพบนสมาร์ทโฟน
ค่ะ ฉันรู้ว่าฟังดูราวกับเป็นความฝัน
แต่ในห้องทดลอง เราทำสิ่งนี้สำเร็จแล้วในหนู
ซึ่งมันได้ผลดีกว่าวิธีการที่มีอยู่ในขณะนี้
สำหรับการตรวจมะเร็งปอด มะเร็งลำไส้ใหญ่ และมะเร็งรังไข่
ฉันหวังว่าสิ่งนี้จะหมายถึงว่า
ในวันหนึ่ง เราจะสามารถ ตรวจพบเนื้องอกในผู้ป่วย
ได้เร็วขึ้น 10 ปี หลังจากที่มันเริ่มเกิดขึ้นมา
ในคนทุกเพศ ทุกวัย ทุกชนชั้น
ทั่วโลก
และหวังว่า สิ่งนี้ จะนำไปสู่การรักษาแต่เนิ่น ๆ
และเราอาจช่วยรักษาชีวิตคนได้ มากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน
ด้วยการตรวจพบเสียแต่เนิ่น ๆ
ของคุณค่ะ
(เสียงปรบมือ)