Bu minik parçacık tümörleri bulmak için vücudunuzda dolaşabilir

Pahalı tarama tesisleri veya hatta sürekli elektriğe gerek duymadan bize zarar vermelerinden yıllar önce kanserli tümörleri bulsak nasıl olur? Doktor, biyomühendis ve girişimci Sangeeta Bhatia, söz konusu insan hastalığını anlamak, teşhis etmek ve tedavi etmek için yeni yöntemler arayan çok disiplinli bir laboratuvarı yönetiyor. Hedefi ise şu: Söylediğine göre kanser nedeniyle ölümlerin üçte ikisi tamamen önlenebilir. Dikkat çekici bir anlaşılırlıkla karmaşık nanoparçacık bilimini ayrıntılı olarak anlatıyor ve milyonlarca insanın hayatını kurtarabilecek radikal bir yeni kanser testi hayalini bizimle paylaşıyor.

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)