Eskiden bir transistörün kapladığı yere
artık bir milyar transistörü sığdırabiliyoruz.
Bir odanın tamamını kaplayan bir bilgisayar,
artık cebinize sığıyor.
Geleceğin küçülmekte yattığını söyleyebiliriz.
Bir mühendis olarak bilgisayarlardaki
minyatürleşme devrimi beni heyecanlandırıyor.
Bir doktor olarak dünyada
en çabuk artan hastalık olan
kanser nedeniyle ölen insan sayısını azaltmak için
kullanıp kullanamayacağımızı merak ediyorum.
Bunu söylediğim zaman,
insanlar kanseri tedavi etmek için çalıştığımızı zannediyor.
Aslında çalışıyoruz.
Ancak erken tespit
ve kanserin önlenmesi yoluyla olağanüstü bir hayat
kurtarma fırsatı ortaya çıkıyor.
Dünya çapında kanser sonucu ölümlerin üçte ikisinden fazlası,
şu anda sahip olduğumuz yöntemlerle tamamen önlenebilir.
Bunlar arasında aşı, zamanında tarama ve
tabii ki sigarayı bırakma vardır.
Fakat şu anda sahip olduğumuz en iyi araç ve teknolojilerle bile,
bazı tümörlerin 50 milyon kanser hücresi
gücünde oluncaya kadar büyümeye başladıkları,
10 yıl öncesinden tespit edilememektedir.
Henüz oluşmaya başladıkları, çıkarılabilecekleri zamanda
daha ölümcül bu kanserlerin bazılarını daha erken
tespit edecek çok daha iyi
teknolojilerimiz olsa ne olurdu?
Minyatürleşmenin bizi buraya nasıl götüreceğini anlatayım.
Bu, bir patologun standart bir laboratuvarda
biyopsi veya smear testi gibi doku
örneklerine bakacağı bir mikroskoptur.
7000$ değerindeki bu mikroskopu,
kanser hücrelerini ayırt etmek üzere yıllarca
ihtisas eğitimi almış birisi kullanacaktır.
Bu fotoğraf, Rice Üniversitesi'nden meslektaşım
Rebecca Richards-Kortum'a aittir.
Ekibiyle beraber yaptığı şey, bu mikroskobun tamamını
minyatürleştirerek 10 dolara sığdırmaları
ve bir optik fiberin ucuna uydurmalarıdır.
Başka bir deyişle, bir hastadan
numune almak ve onu mikroskoba
göndermek yerine mikroskobu hastaya getirebilirsiniz.
Daha sonra inceleme için uzman yerine normal ile kanserli
hücreleri karşılaştırması için bilgisayarı eğitebilirsiniz.
Bu önemli,
çünkü kırsal bölgelerde çalışırken,
topluluklara gidip test yapabilen
ve numune toplayabilen gezici
bir tarama minibüsü olmasına
ve bunları analiz için hastaneye yollamasına rağmen,
günler sonra,
anormal bir test sonucu alan kadınların
gelmesi istenmiştir.
Neredeyse yarısı gelmemiştir, çünkü seyahati karşılayacak paraları yoktur.
Entegre mikroskop ve bilgisayar analiziyle birlikte
Rebecca ve meslektaşları, hem teşhis hem de tedavi
düzeneğine sahip bir minibüs oluşturdular.
Böylece aynı yerde teşhis
ve tedavide bulunabilirler,
böylece kimsenin takibi yarım kalmamış olurdu.
Bu, minyatürleşmenin hayatları nasıl kurtarabileceğine dair bir örnektir.
Şimdi mühendis olarak,
bunu doğrudan minyatürleşme olarak görüyoruz.
Büyük bir şeyi alıp küçültüyorsunuz.
Ancak bilgisayar ile ilgili olarak bahsettiğim,
onları her yere götürebilecek kadar
küçüldüklerinde hayatlarımızı değiştirdiler.
O zaman bunun tıptaki eşdeğeri nedir?
Ya vücudunuzda dolaşabilecek,
kendi kendine tümörü bulabilecek
ve dışarıya sinyal gönderebilecek kadar
küçük bir dedektör olsaydı?
Kulağa bilim kurgu gibi geliyor.
Aslında nanoteknoloji bunu yapmamıza izin veriyor.
Dedektörü oluşturan parçaları, 100 mikron boyutundaki
saç teli genişliğinden
1.000 kat daha küçük
100 nanometre boyutunda
küçültmeye imkân sağlıyor.
Bunun oldukça önemli etkileri vardır.
Malzemelerin nano ölçeğinde özelliklerini
değiştirdikleri ortaya çıkmaktadır.
Yaygın bir madde olan altını alıp
toz halinde öğütürseniz, altın nano parçaçıkları
altın sarısı renginden kırmızıya dönüşür.
Daha egzotik bir malzeme olan büyük siyah bir kristal şeklindeki
kadmiyum selenürü alıp
bu malzemeden nanokristaller oluşturduğunuzda
ve bunları bir sıvının içine koyup
üzerine ışık tuttuğunuzda,
parlar.
Sadece boyutuna göre mavi, yeşil, sarı,
turuncu, kırmızı renginde parlamaktadır.
Çok acayip! Böyle bir nesneyi makro dünyada düşünebilir misiniz?
Dolabınızdaki tüm kot pantalonlar pamuklu
ancak bedene göre farklı renklerde olabilir.
(Kahkahalar)
Bir doktor olarak,
benim için ilgi çekici olan şey,
yalnızca nano boyutta
rengi değişen malzemeler değil,
vücudunuzda gezindikleri yolun da değişmesidir.
Bu da daha iyi bir kanser dedektörü yapmak
üzere kullanacağımız gözlem türüdür.
Ne demek istediğimi size göstereyim.
Bu, vücuttaki bir kan damarı.
Damarın çevresinde tümör var.
Damara nano parçacıkları enjekte edip
kan dolaşımından tümöre nasıl gittiklerini izleyeceğiz.
Şu an pek çok tümörün kan damarlarına sızıntı yaptığı anlaşıldı
ve nano parçacıklar da kan dolaşımından tümöre sızabilir.
Sızıp sızamayacakları boyutlarına bağlıdır.
Bu fotoğrafta,
yüz nanometre büyüklüğündeki daha küçük mavi parçacıklar sızıyor,
daha büyük olan 500 nanometrelik kırmızı parçacıklar
kan dolaşımında takılıp kalıyor.
Bu da bir mühendis olarak,
malzemenin ne kadar büyük veya küçük olmasına bağlı olarak
vücudunuzda nereye gideceğini değiştirebileceğim anlamına geliyor.
Laboratuvarımda vücutta seyahat edebilecek
ve tümör arayabilecek küçüklükte bir kanser nanodedekörü yaptık.
Bunu tümör saldırısını dinlemesi için tasarladık:
Tümörün yaymak için ihtiyaç duyduğu kimyasal işaretler orkestrası.
Tümörün içinde doğduğu dokudan kopması için
doku iskeleleri boyunca çiğneyeceği
enzim adı verilen kimyasalları çıkartması gerekir.
Bu nanoparçacıkları bu enzimlerle harekete geçmesi için tasarladık.
Bir enzim, bir saatte 1.000 adet kimyasal tepkiyi harekete geçirebilir.
Şimdi mühendislikte bire bin oranını,
bir tür büyütme olarak adlandırıyoruz
ve herhangi bir şeyi aşırı hassas bir hâle getiriyor.
Böylece son derece hassas bir kanser dedektörü yaptık.
Tamam ama harekete geçmiş bu işareti,
benim bir şeyler yapabileceğim dış dünyaya nasıl aktarırım?
Bunun için nano ölçekteki biyolojinin bir parçasını kullanacağız
ve bunun böbrek ile bir ilgisi var.
Böbrek bir süzgeçtir.
İşi kanı süzmek ve atıkları idrara koymaktır.
Böbreğin süzdüğü şeylerin de
aynı şekilde boyuta bağlı olduğu ortaya çıktı.
Dolayısıyla bu fotoğrafta gördüğünüz şey,
beş nanometreden küçük olan her şey,
kandan, böbrekten idrara doğru gitmekte
ve büyük olan her şey kalmaktadır.
Tamam, o zaman 100 nanometre boyutunda kanser dedektörü yapsam,
bunu kan akışına enjekte etsem,
böbrekten süzülecek ve idrara gidecek kadar
küçük bir işareti duyurmak için
tümör enzimlerinin harekete geçirdiği
tümöre sızabilir.
Böylece dışarıdaki dünyada tespit edebileceğim bir işaret var.
Tamam ama bir sorunum daha var.
Bu çok küçük bir işaret,
bunu nasıl tespit ederim?
İşaret yalnızca bir moleküldür.
Mühendis olarak tasarladığımız moleküldür.
Tamamen sentetiktir ve bunları tercih ettiğimiz araçla
uyumlu olacak şekilde tasarlayabiliriz.
Kütle spektrometresi adı verilen oldukça hassas, üstün kaliteli
bir alet kullanmak istediğimizde,
özgün kütleye sahip bir molekül yaparız.
Ya da daha ucuz ve taşınabilir bir şey yapmak isteriz.
O zaman hamilelik testi gibi kâğıt üstünde izini sürebileceğimiz
bir molekül yaparız.
Aslında kâğıttan teşhis adı verilen bir alanda,
erişilebilen bir sürü kâğıt testi vardır.
Peki bununla nereye varmaya çalışıyoruz?
Size anlatacağım şey,
hayatım boyunca bir araştırmacı olarak
bir hayalimi temsil ediyor.
Bir vaat olduğunu söyleyemem,
yalnızca bir hayal.
Ama sanırım hepimizin -belki özellikle-
kanser araştırmacılarının ilerlemeye devam etmesi için hayalleri olmalıdır.
Size ekibimle beraber gerçeğe dönüştürmek için
canla başla çalıştığımız teknolojiyle
ne olmasını umduğumu anlatayım.
Hadi bakalım.
Bir gün kolonoskopi
veya mamografi
veya smear testi yaptırmak için
pahalı bir tarama tesisine
gitmek yerine
iğne olabileceğinizi
ve bir saat bekleyip
bir kâğıt şeridine idrar testini yapabileceğinizi hayal ediyorum.
Bunun sürekli elektrik
veya odada bir tıbbi çalışana
ihtiyaç duymadan bile olabileceğini hayal ediyorum.
Belki uzakta olabilir
ve yalnızca akıllı telefon ile bağlantı kurabilirsiniz.
Şu anda, kulağa bir hayal gibi geldiğini biliyorum
ancak laboratuvarda farelerde
akciğer, kolon ve yumurtalık kanseri teşhisinde
mevcut yöntemlerden daha iyi işe yarıyor.
Bunun, bir gün her kesimden,
dünyanın her yerinden hastalarda,
tümörlerin büyümeye başladıklarını,
10 yıldan önce tespit edebileceğimiz
anlamına gelmesini umuyorum
ve bu da daha erken tedavilere yol açacak
ve erken teşhisle şimdi yapabildiğimizden
daha fazla hayatı kurtarabiliriz.
Teşekkürler.
(Alkışlar)