Avem în domeniul sănătăţii globale,
o problemă prezentă de rezolvat
şi anume modul în care
cercetăm şi dezvoltăm medicamente noi
e prea costisitor, durează prea mult
şi eşuează mai des decât reușește.
Chiar nu funcţionează şi asta înseamnă
că pacienţi care au nevoie de noi terapii
nu le primesc
şi bolile rămân netratate.
Cheltuim din ce în ce mai mulţi bani.
Pentru fiecare miliard de dolari cheltuiţi în Cercetare şi Dezvoltare,
obţinem mai puţine medicamente pe piaţă.
Mai mulţi bani, mai puţine medicamente. Hmm...
Oare ce se întâmplă?
Există o mulţime de factori în joc,
dar cred că un aspect esențial
e faptul că metodele disponibile în prezent
pentru a testa dacă un medicament va avea efect,
sau dacă este eficient
sau sigur
înainte de a trece la studiile clinice pe oameni,
nu sunt adecvate. Nu prezic
ce se va întâmpla în cazul oamenilor.
Avem două asemenea metode
la dispoziţie.
Celule umane în vase Petri şi testarea pe animale.
Să vorbim despre prima, celule în cutii Petri.
Celulele funcţionează corect în corpurile noastre.
Le scoatem şi le îndepărtăm
din mediul lor, le punem în cutii Petri
şi aşteptăm să vedem ce se întâmplă.
Şi ce se întâmplă? Nu funcţionează.
Nu le place mediul
pentru că este diferit
de corp.
Dar testarea pe animale?
Testarea pe animale ne oferă
informaţii extrem de utile.
Ne învaţă ce se întâmplă
în organismele complexe.
Învăţăm mai multe despre biologie.
Însă, mult mai des,
modele pe animale nu prezic ce se întâmplă în cazul oamenilor
când sunt trataţi cu un anumit medicament.
Avem deci nevoie de metode mai bune.
E nevoie de celule umane,
dar cărora sa le oferim un mediu confortabil
în afara organismului.
Mediul corpului nostru este dinamic.
Suntem în continuă transformare.
Celulele noastre trec prin aceste procese.
Se află în mediul corporal dinamic.
Sunt influențate continuu de forţe mecanice.
Dacă vrem să avem celule fericite
în afara corpului,
trebuie să devenim arhitecţi de celule.
Să creăm şi să construim
un mediu adecvat pentru celule.
La Institutul Wyss,
am făcut asta.
O numim organ în cip.
Şi iată una dintre ele.
Frumoasă, nu? Dar şi incredibilă.
Aici este, traieşte şi respiră
un plămân uman în cip.
Nu este doar frumos.
Poate face o mulţime de lucruri.
Avem celule vii într-un mic cip,
celule într-un mediu dinamic
care interacţionează cu diferite tipuri de celule.
Mulți cercetători
au încercat să crească celule în laborator,
folosind diferite abordări.
Au încercat chiar să crească mini-organe.
Noi nu facem asta.
Încercăm doar să recreăm
în acest mic cip
cea mai mică unitate funcţională
care reprezintă biochima,
funcţia şi mecanismul
pe care celulele le experimentează în corp.
Cum funcţionează? Vă arăt.
Folosim tehnici ale cipului computerizat
din industrie
pentru a aduce aceste structuri la o scară
relevantă pentru celulele din mediul lor.
Avem trei canale de fluid.
În centru, o membrană poroasă, flexibilă
pe care punem celule umane,
să spunem din plămâni,
iar dedesubt există celule capilare,
celule din vasele sangvine.
Apoi aplicăm forţe mecanice asupra cipului
care întind şi contractă membrana,
imitând aceleaşi forţe mecanice
din timpul respiraţiei.
Astfel celulele se simt ca în corp.
Vehiculăm aer prin canalul superior,
şi apoi circulăm un lichid cu nutrienţi
prin canalul vaselor de sânge.
Cipul este minunat
dar ce putem face cu el?
Obținem o funcţionalitate incredibilă
în aceste cipuri.
Să vă arăt.
Am putea mima infecţia,
adăugând bacterii în plămân
şi apoi adăugăm globule albe.
Leucocitele sunt mecanismul nostru defensiv
împotriva invaziei bacteriilor,
şi când simt inflamarea datorată infecţiei,
intră din sânge în plămâni
şi devorează bacteriile.
Veți vedea acum ce se întâmplă
într-un cip simulând plămânul uman.
Am marcat leucocitele pentru a fi vizibile,
cand detectează infecţia,
încep să se alipească.
Apoi încearcă să intre în plămâni
prin vasele de sânge.
Aici vedeți
o singură leucocită.
Se lipeşte, îşi găseşte calea
printre straturile de celule, prin pori,
şi iese pe cealaltă partea a membranei,
iat-o, devorează bacteriile,
marcate cu verde.
În acel cip mic, aţi văzut
unul dintre răspunsurile de bază
ale corpului la infecţie.
E modul în care răspundem - răspunsul imunitar.
Este fascinant.
Vă arăt această imagine,
nu pentru că este frumoasă,
ci pentru că ne oferă multe informaţii
despre modul în care acţionează celulele din cip.
Ne spune că aceste celule
din plămânii noştri
au o structură ca firul de păr
pe care te-ai aştepta să o vezi în plămâni.
Aceste structuri se numesc cilia
şi ele mişcă de fapt mucusul din plămâni.
Da, mucusul.
Care este de fapt foarte important.
Acest mucus reţine particulele, viruşii,
potenţialii alergeni,
iar aceşti cili îndepărtează
şi curăţă mucusul.
Când sunt afectaţi
de fumul de ţigară, de exemplu,
nu funcţionează şi nu pot curăţa mucusul.
Şi asta conduce la afecţiuni ca bronşita.
Cilia şi curăţarea mucusului
sunt implicate şi în boli ca fibroza chistică.
Acum însă, cu aceste cipuri,
putem căuta
noi tratamente.
Nu ne-am oprit aici.
Avem şi un intestin în cip.
Iată.
Am pus celule intestinale umane
într-un cip simulând intestinul
şi ele sunt in continuă mişcare peristaltică,
acest flux de scurgere prin celule,
în care simulăm multe dintre funcţiile
pe care vă aşteptaţi sa le vedeţi
în intestinul uman.
Acum putem începe să creăm modele de afecţiuni
ca sindromul colonului iritabil,
o boală are afectează
multe persoane.
Este debilitant
şi nu există multe tratamente eficiente.
Avem acum o întreagă reţea
de cipuri pentru diferite organe
cu care lucrăm în laboratoare.
Adevărata putere a acestei tehnologii
vine din faptul că
le putem conecta.
Prin fluidul ce curge prin aceste celule,
putem conecta
mai multe cipuri
pentru a forma un om virtual într-un cip.
Sună interesant.
Nu vom re-crea un om întreg în aceste cipuri,
scopul nostru este să re-creăm
o funcţionalitate suficientă
pentru a putea prezice
ce se întâmplă în corpul uman.
Putem începe să explorăm
ce se întămplă cu un medicament de tip aerosol.
Pentru cei care aveţi astm ca mine - când folosiţi inhalatorul,
putem explora cum ajunge medicamentul în plămâni,
cum intră în corp,
cum poate afecta inima.
Modifică bătăile inimii?
Este toxic?
Este eliminat de ficat?
Sau metabolizat de ficat?
Este eliminat prin rinichi?
Putem studia dinamica
răspunsului corpului la medicament.
Asta ar putea revoluţiona
şi îmbunătăți potențialul
nu doar în industria farmaceutică,
ci şi în alte industrii,
inclusiv industria cosmetică.
Putem folosi pielea simulată pe un cip,
cercetată actualmente în laborator
pentru a testa dacă ingredientele din produsele
le care le punem pe piele sunt sigure,
fără a le mai testa pe animale.
Am putea testa siguranţa
substanţelor la care suntem expuşi
zilnic în mediu cotidian,
de exemplu produsele casnice de curăţenie.
Am putea folosi organele din cipuri
ca aplicaţii în bioterorism
sau expunerea la radiaţii.
Am putea învăţa mai mult despre
infecții cu Ebola
sau alți viruși fatali ca SARS.
Organele din cipuri schimbă
modul în care vom efectua studiile clinice în viitor.
Acum participantul obişnuit
în studiul clinic este chiar aşa: obişnuit.
Tinde să fie vârsta de mijloc, femeie.
Sunt puţine studii clinice
în care sunt implicaţi copii –
care însă iau zilnic medicamente,
pentru care singurele cercetări de siguranță
sunt obţinute pe adulţi.
Copiii nu sunt adulţi.
Ei poate nu reacţionează ca adulţii.
Există şi diferenţe genetice
în populaţii,
conducând la populaţii de risc
care prezintă riscul de a avea reacţii adverse.
Dacă am putea lua celule de la polulaţii diferite
și le-am pune în cipuri,
am crea populaţii într-un cip.
Asta ar schimba modul
în care facem studiile clinice.
Iată echipa şi oamenii care fac asta.
Avem ingineri, biologi,
clinicieni, lucrând împreună.
Este ceva incredibil
la institutul Wyss.
Este un cumul de discipline
în care biologia influenţează modul în care
creăm, modelăm, construim.
Foarte incitant.
Stabilim colaborări cu industrii importante
ca cea pe care o avem cu o companie
specializată în produse digitale de masă.
Ei ne vor ajuta să facem
în loc de un cip,
milioane de cipuri,
pe care sa le folosească
cât mai mulţi cercetători.
Asta-i cheia spre potenţialul acestei tehnologii.
Să vă arăt instrumentele noastre.
Iată unul pe care inginerii noştri
îl testează acum în laborator.
Acesta ne va conferi
controlul de care avem nevoie
pentru a conecta zece sau mai multe cipuri.
Şi mai face ceva important.
Creează o interfaţă uşor de folosit,
astfel încât un biolog ca mine poate
să ia un cip, să-l pună într-un cartuş
ca în acest prototip.
Cartușul se introduce în aparat
ca un C.D
şi e gata de analiză.
Conectăm şi funcţionează. Uşor.
Acum, să ne imaginăm
cum ar arăta viitorul
dacă am lua celule stem
să le punem în cip,
sau celulele voastre stem pe un cip.
Un cip personalizat.
Fiecare dintre noi suntem diferiţi,
iar diferenţele înseamnă
că reacţionăm foarte diferit
şi uneori imprevizibil la medicamente.
Acum câţiva ani am avut o durere acută de cap,
de care nu puteam scăpa şi m-am gândit să fac ceva diferit.
Am luat Advil. După 50 de minute,
mă aflam în drum spre camera de gardă
cu un atac acut de astmă.
Nu a fost fatal, după cum vedeţi,
dar, câteodată
reacţiile adverse pot fi fatale.
Cum le prevenim?
Ne putem imagina că, într-o zi,
o avem pe Geraldine pe un cip,
sau pe Danielle
pe un cip.
Medicină personalizată. Mulţumesc.
(Aplauze)