Danas imamo jedan globalni zdravstveni izazov
na nasim ledima,
a to je da je nacin na koji trenutno
otkrivamo i razvijamo nove lijekove
preskup, traje predugo,
i mnogo cesce nas razocara nego sto obraduje.
Jednostavno ne funkcionise, a to znaci
da pacijenti ne dobivaju terapiju koja im je
prijeko potrebna
a bolesti se ne liječe.
Cini mi se da se trosi sve vise i vise novaca.
Tako da za svaku milijardu dolara koju potrosimo za istrazivanje i razvoj
manje lijekova dobije dozvolu za koristenje.
Vise novaca, manje lijekova. Hmm.
Pa sta se to desava?
Pa, u igri su mnostvo faktora,
ali mislim da je kljucni faktor
taj da su alati koji su nam danas
dostupni za utvrdivanje da li je lijek djelotvoran,
da li je uspjesan,
i da li ce biti siguran za upotrebu
prije nego ga pocnemo testirati na ljudima,
nedovoljni. Ne mogu predvidjeti
sta ce se desiti u ljuskom organizmu.
Ono sto imamo dostupno za upotrebu su
dva alata.
Celije u posudicama i testiranje na zivotinjama.
Porazgovarajmo o prvom, celije u posudicama.
Pa, celije sasvim uredno funkcionisu u nasim tijelima.
Mi ih izvadimo, otrgnemo
iz njihovog prirodnog okruzenja, ubacimo u jednu od ovih posudica,
i ocekujemo da i dalje funkcionisu.
Ali pogadate: to ne funkcionise.
Celije ne vole tu sredinu
koja ne lici na sredinu
u ljudskom organizmu.
A testiranje na zivotinjama?
Zivotinje mogu i pruzaju nam
izuzetno korisne informacije.
Na njima ucimo sta se desava
u kompleksnim organizmima.
Ucimo vise o samoj biologiji.
Medutim, cesto se desi da
ovo testiranje ne moze predvidjeti sta ce se desiti u ljudskom organizmu
kada budu podvrgnuti terapiji sa odredenim lijekom.
Zato nam trebaju bolji alati.
Potrebne su nam ljudske celije,
ali moramo naci nacin da ih drzimo u prirodnoj sredini
van nasih tijela.
Nasa tijela su dinamicka okruzenja.
Konstantno se krecemo.
Nase celije to osjete.
U nasim tijelima, one su u dinamickom okruzenju.
Pod stalnim su mehanickim uticajima.
Ukoliko zelimo da kreiramo jedno
takvo okruzenje,
moramo da postanemo arhitekti celija.
Treba da dizajniramo, izgradimo i planiramo
dom van doma za celije.
Mi, na ViS institutu,
smo ucinili upravo to,
i nazvali smo ga organ-na-cipu.
I upravo imam jedan ovdje.
Prelijep je, zar ne? Ali je i prilicno nevjerovatan.
Ovdje, u mojoj ruci, se nalaze ziva, ljudska
pluca na cipu koja disu.
I nisu samo lijepa na izgled.
Sa njima se moze uciniti mnogo toga.
U ovom malom cipu imamo zive celije,
celije koje se nalaze u dinamicnom okruzenju
koje medusobno djeluju sa drugim tipovima celija.
Mnogi ljudi su
pokusali da uzgajaju celije u laboratoriju.
Probali su razne pristupe.
Cak su pokusali da uzgoje male mini organe u laboratoriju.
To nije ono sto mi ovdje pokusavamo.
Jednostavno pokusavamo da rekonstruisemo
u ovom malom cipu
najmanju funkcionalnu jedinicu
koja simulira biohemiju,
funkciju i mehanicka opterecenja
kojima su podvrgnute celije u nasim tijelima.
Kako to radimo? Pokazat cu vam.
Koristimo tehniku industrije za proizvodnju
racunarskih cipova
da bi izgradili ove strukture na razini
relevantnoj i celijama i njihovom okruzenju.
Tu se nalaze tri kanala za tecnosti.
U centru se nalazi porozna, fleksibilna membrana
na koju mozemo postaviti ljudske celije
recimo iz nasih pluca,
a ispod njih se nalaze kapilarne celije,
celije u nasim krvnim zilama.
Zatim mozemo na cip aplicirati mehanicke sile
koje rastezu i skupljaju membranu,
tako da celije osjecaju iste mehanicke sile
kako i kad disemo.
Dozivljavaju ih na isti nacin kao i u tijelu.
Kroz gornji kanal prolazi vazduh,
a kroz krvne kanale ulijevamo tecnost
koja sadrzi hranjive sastojke.
Da cip je zaista divan,
ali sta mozemo sa njim postici?
Mozemo postici izuzetnu funkcionalnost
unutar ovog malog cipa.
Pokazat cu vam.
Na primjer, mogli bismo simulirati infekciju,
tako sto dodamo celije bakterija u pluca.
A zatim dodamo ljudska bijela krvna zrnca.
Bijela krvna zrnca su nacin na koji se nasa tijela brane
od invazivnih bakterija,
i kada osjete upalu izazvanu infekcijom,
iz krvi ce da udu u pluca
i okruziti bakteriju.
Sada cemo to vidjeti uzivo
na ljudskim plucima na cipu.
oznacili smo bijela krvna zrnca kako biste ih lakse uocili dok prolaze,
a kada uoce infekciju,
pocnu prijanjati.
Prijanjaju, a onda pokusavaju da produ iz krvne zile
na stranu gdje su pluca.
A kao sto mozete vidjeti ovdje, mozemo si vizualizovati
i samo jedno bijelo krvno zrnce.
Prijanjaju, probija svoj put kroz
slojeve celija, kroz pore,
izlazi na drugu stranu membrane,
i upravo sada ce da okruzi bakteriju
koja je markirana zelenom bojom.
Taj mali cip vam je omogucio da budete svjedoci
jednom od najosnovnijih reakcija
koje nase tijelo ima na infekciju.
Tako nase tijelo reaguje--imuna reakcija.
Poprilicno uzbudljivo.
Zelim vam sada pokazati ovu sliku,
ne zato sto je divna,
vec zato sto nam pruza ogromnu kolicinu informacija
o tome sta celije rade unutar cipa.
Vidimo da celije
iz malih disnih puteva u plucima,
ustvari imaju ove male dlakice
koje biste ocekivali da vidite u plucima.
Te strukture se zovu cilija,
i one pomazu u izbacivanju sluzi iz pluca.
Da, Sluz. Bljak.
Ali sluz je ustvari veoma vazna.
Sluz hvata cestice, viruse,
potencijalne alergene,
a cilije kretanjem
izbacuju sluz vani.
Ako se ostete, recimo
dimom iz cigarete na primjer,
ne rade kako trebaju, i nisu ustanju izbaciti sluz.
A to vodi do bolesti poput bronhitisa.
Cilije i izbacivanje sluzi
su takoder kljucni kod groznih bolesti poput cisticne fibroze.
Ali sada, zahvaljujuci funkcionalnosti u ovim cipovima,
mozemo poceti da trazimo
potencijalne nove tretmane.
Nismo se zaustavili samo na plucima na cipu.
Imamo crijevo na cipu.
Evo jednoga.
Postavili smo ljudske crijevne celije
u ovo crijevo na cipu,
i one su pod stalnim peristaltickim kretanjem,
ovaj protok kroz celije,
i mozemo imitirati mnoge funkcije
koje bi inace ocekivali da vidite
u ljudskom crijevu.
Tako da sada mozemo poceti da kreiramo modele bolesti
poput bolesti upaljenog crijeva.
Ovo je bolest koja muci
veliki broj ljudi.
Oslabljuje organizam,
a ne postoji bas mnogo dobrih tretmana.
Imamo cijeli niz
razlicitih organa na cipu
na kojima trenutno radimo u nasim laboratorijama.
Ali prava snaga ove tehnologije ustvari dolazi
iz cinjenice
da ih sve mozemo fluidno povezati.
Posto kroz ove celije tece tecnost,
mozemo poceti da povezijemo
razlicite cipove
kako bismo formirali ono sto mi zovemo virtualni covjek na cipu.
Sada ste stvarno uzbudeni.
Nikada necemo kreirati citavo ljudsko bice na ovim cipovima,
ali nas gol je da budemo ustanju kreirati
dovoljnu funkcionalnost
kako bismo bolje mogli predvidjeti
sta ce se desiti u ljudskom organizmu.
Na primjer, mozemo poceti istrazivati
sta ce se desiti kada ubacimo neki inhalatorni lijek.
Oni od vas koji imaju astmu poput mene, kada uzmete inhaler,
mozemo istraziti kako lijek ulazi u pluca,
kako ulazi u tijelo,
i kako moze uticati, recimo, na srce.
Da li mijenja otkucaje srca?
Da li je toksican?
Da li ga jetra ocisti iz organizma?
Da li metabolira u jetri?
Da li se izlucuje u vase bubrege?
Mozemo poceti da izucava dinamican
odgovor tijela na lijek.
Ovo bi mogla biti revolucija
i promjena nacina dosadasnjeg rada
ne samo za farmaceutsku industriju,
vec za citav niz raznih industrija,
ukljucujuci i kozmeticku industriju.
Mogli bismo koristiti kozu na cipu
kojutrenutno razvijamo u laboratoriji
kako bismo testirali da li su sastojci u ovim preparatima
koje koristite stvarno sigurni za nanosenje na kozu
i to bez potrebe za testiranjem na zivotinjama.
Mogli bismo testirati sigurnost
hemikalija kojima smo izloceni
svaki dan u nasoj okolini,
poput hemikalija koje se nalaze u obicnim sredstvima za ciscenje.
Takoder bismo mogli koristiti organe na cipu
za testiranje izlocenosto biohemikalijama
ili radijaciji.
Mogli bismo ih koristiti da nesto vise naucimo
o bolestima poput ebole
ili drugim smrtonosnim bolestima poput SARS-a.
Organi na cipu bi takoder mogli promijeniti
nacin na koji cemo u buducnosti raditi klinicka ispitivanja.
Trenutno, prosjecan ucesnik
u klinickom istrazivanju je upravo to: prosjecan.
Obicno je srednjih godina, cesto zena.
Necete naci puno klinickih ispitivanja
u koja su ukljucena djeca,
iako djeci svakodnevno dajemo lijekove,
a jedine sigurnosne cinjenice koje imamo o tom lijeku
potjece od ipitivanja na odraslima.
Djeca nisu odrasli.
Mozda nece reagovati na isti nacin kao i odrasli.
Zatim druge razlike u populaciji,
poput genetskih
koje mogu dovesti do rizika od
nezeljene reakcije na lijek.
Zamislite kada bismo mogli sakupiti celije svih ovih razlicitih populacija,
staviti ih u cipove,
i stvoriti populacije na cipovima.
To bi stvarno moglo promijeniti nacin
na koji vrsimo klinicka istrazivanja.
Ovo je tim ljudi koji to rade.
Imamo inzinjere, histologe,
klinicare, i svi rade zajedno.
Sudjelujemo u necemu zaista izvanrednom
na ViS institutu.
To je takvo uskladivanje disciplina,
gdje bilogija utice na nacin na koji dizajniramo,
na nacin na koji stvaramo.
Uzbudljivo je.
Uspostavljamo veoma vaznu industrijsku saradnju
poput ove koju imamo sa kompanijom
koja ima iskustvo u proizvodnji digitalne opreme na veliko.
Pomocice nam da napravimo
samo jedan ovaj,
milione ovakvih cipova
kako bismo ih napravili dostupnim
sto vecem broju istrazivaca.
A to je kljucni potencijal ove tehnologije.
A sada cu vam pokazati nas instrument.
Ovo je instrument za kojeg nasi inzinjeri
upravo sada izraduju prototip u laboratoriju,
a on ce nam omoguciti
strucne kontrole koje su nam potrebne
kako bismo povezalo 10 ili vise organ cipova zajedno.
Radi jos nesto veoma vazno.
Posjeduje jednostavan interfejs za korisnike.
Histolog poput mene moze doci,
staviti cip u kasetu
poput prototipa kojeg ovdje vidite
staviti kasetu u masinu
kao sto biste vi stavili CD,
i to je to.
Ukljuci i pokreni. Jednostavno.
A sada razmislimo malo
kakva bi nam mogla biti buducnost
kada bih mogla uzeti vase maticne celije
i staviti ih na cip,
ili vase maticne celije i staviti ih na cip.
To bi bio presonalizovan cip samo za vas.
Svi smo mi ovdje individue,
a te individualne razlike znace
da bi mogli veoma razlicito reagovati
a ponekade. i na ne predvidljiv nacin na lijekove.
Licno sma, prije nekoliko godina, imala veoma jake glavobolje,
kojih se nisam mogla rijesiti, pa sam odlucila iprobati nesto drugo.
Uzela sam ibuprofen. Petnaest minuta kasnije,
bila sam na putu za hitno pomoc
sa napadom astme u punom zamahu.
Ocigledno je da nije bila smrtonosna,
ali nazalost, neke od ovih
nezeljenih reakcija na lijekove moze biti fatalna.
Kako to mozemo sprijeciti?
Mozemo zamisliti da cemo jednog dana
imati Geraldine na cipu,
imati Danijelu na cipu,
imati tebe na cipu.
Personalizovana medicina. Hvala vam.
(Aplauz)