طب النانو: تقانة النانو ضد السرطان | مارك ي. دايفيس | TEDxCaltech

مارك ي. ديفيس بروفيسور الهندسة الكيميائية في مؤسسة وارين وكاثرين شلينغير في معهد كاليفورنيا للتكنلوجيا وعضو في برنامج العلاجات التجريبية في مركز السرطان الشامل في مشفي سيتي أوف هوب. هو يملك أكثر من 350 منشور علمي، مرجعين، وأكثر من 50 مريض. لقد تلقى العديد من الجوائز وأول مهندس يفوز بجائزة NSF Alan T. Waterman Award. تم انتخابه للأكاديمية الوطنية للهندسة عام 1997 والمؤسسة الوطنية للعلوم عام 2006. جهود مارك البحثية تشمل تصنيع المواد في مجالين: هي، المواد الصلبة التي يمكن استخدامها في الاستشعار الجزيئي والتكسير، والبوليمرات المستخدمة لتوصيل نطاق واسع من العلاجات. هو المؤسس لشركتين للتقانة الحيوية. لقد أنهى البروفيسور ديفيس سباق العدو في مسافة 400 متر و200 متر الخاص بالرياضيين الكبار في السن.

تم إلقاء هذه المحادثة في حدث TEDx باستخدام صيغة مؤتمر TED، ولكن بتنظيمٍ مستقل من قبل المجتمع المحلي. لمعرفة المزيد من خلال: http://ted.com/tedx

مساء الخير.

(تصفيق)

الليلة أريد التحدث معكم
عن مجال جديد لتقنية النانو،

والذي هو طب النانو.

وهذا مجال

حيث تتيح تقنية النانو
تقانة حيوية جديدة ومدهشة.

الآن، على مدار بضعة عقود مضت،

تناقصت الوفيات الناتجة عن أمراض القلب،

كما ترون من البيانات على هذه الشريحة،

وهذه قصة جيدة.

ولكن لسوء الحظ،
لا نستطيع قول الشيء ذاته مع السرطان.

واليوم،

يعد السرطان المرض الأول
المسبب لوفاة الأمريكيين تحت سن ال85.

وكما توقعتم،هذه ليست مشكلة أمريكية فحسب،

إنها مشكلة عالمية.

ومن هذه البيانات،
ترون أن معدل الوفيات بسبب السرطان

يتخطى الذي بسبب السل، الملاريا،
وفيروس نقص المناعة البشري كلها مجتمعة.

ولسوء الحظ، فإنه من المتوقع
أن يزداد الأمر سوءًا في المستقبل.

لذا كما ترون،
فإن للسرطان تكلفة ضخمة على المجتمع

من خلال الانخفاض في الإنتاجية
بسبب توقف الناس في سن مبكرة،

ولكن أيضًا عبر ثمن العلاجات،

وأسعار هذه العلاجات في ازدياد
بمعدلات لا يمكن مجاراتها

عندما تعالج العديد من الناس
على مستوى العالم.

وبالتأكيد، ربما كلكم شهدتم

أن العديد من المرضى
ممن يتلقون العلاجات الحالية

يعانون بشدة من سوء جودة حياتهم
وهم في فترة العلاج.

وحتى عند انتهاء فترة العلاج.

لذا فهناك دافع قوي
لإيجاد وسائل علاج أخرى للسرطان

تكون أكثر فاعلية، ذات سعر معقول،

وبالتأكيد، يمكنها تحسين جودة حياة المرضى.

وهذه المشاكل تحفزنا كل يوم في حياتنا.

نحن نستيقظ، نذهب للمعمل، نذهب للمشفى

لنرى إذا كان باستطاعتنا
إحداث تغيير في هذه المشاكل.

الآن، إذا أردنا حقًا إحداث تغيير
على معدل الوفيات،

سيتوجب علينا ما يسمى الأمراض النقليّة.

وهو عندما تصاب بأكثر من ورم
في جميع أنحاء الجسم في نفس الوقت،

وهذا يعني أن العلاج يجب
أن يستهدف كل الجسم في نفس الوقت

أو ما يسمى المعالجة الجهازية.

الآن، ما هو طب النانو؟

حسنًا، إنه مجموعة من الجسميات العلاجية،

ولديها القدرة

على محاولة تغيير
طريقة علاجنا لمرضى السرطان.

الآن، المعهد الوطني للسرطان
يعرف هذه الجسيمات

على أنها جسيمات ما بين واحد ومئة نانومتر،

وهي مركبة من مواد علاجية

وجزيئات ناقلة أخرى، كالبوليمرات.

الآن، لم يهم الحجم؟

هذه تقنية نانو حقيقة.

هذه الجسيمات صغيرة.

فإذا أخذتم جسيم حجمه مئة نانومتر
وضاعفتم حجمه لكرة قدم،

فإن هذا مشابه لمضاعفة حجم كرة القدم
لحجم الكرة الأرضية.

لذا فهذه جسيمات صغيرة، صغيرة جدًا،
نستطيع وضعها في دم مريض،

وسوف تدور في جميع أنحاء الجسم.

الآن، الأمر غريب أنها تعد تقنية نانو،

ولكنها في الحقيقة كبيرة مقارنة
بهذه العلاجات الكيميائية

التي يقل حجمها عن نانومتر.

فالمماثلة هنا هي أن الدواء هو كرة القدم،

وجسيم النانو في الحقيقة هو منطاد جوديير.

لذا فهو شيء كبير،

وبسبب ذلك، لا يستطيع الوصول
لبعض الأماكن في الجسم.

وباستطاعته أيضًا حمل كمية كبيرة من الدواء.

فكروا في عدد كرات القدم التي يمكنكم وضعها
في منطاد جوديير

وكم الوظائف الأخرى
التي يمكن استعمال هذه الأشياء فيها.

الآن، مجموعتي ومجموعات أخرى عبر العالم

قد صرفنا العقد الماضي تقريبًا

في محاولة اكتشاف كيفية تصميم وهندسة
هذه الأنظمة متعددة الوظائف

لعلاج مرضى الأورام الصلبة.

وكل مجال عملنا يجتمع في مساحة
حوالي 50 نانومتر،

زائد أو ناقص 20.

وفكروا في خمسين نانومتر،
كنصف منطاد جدويير،

بدل من كل المنطاد الممتلئ.

وقد بينت لكم توضيحين
على هذه الشريحة عن هذا النوع من الجسيمات.

وبالتالي فنحن نحاول
تصميم الحجم وما على السطح

وما نوع الوظائف
التي يمكننا وضعها في هذه الجسيمات.

والسبب هو كالتالي-

الآن، هناك جزء غير ظاهر-

أنه عندما تحقن هذه الجسيمات داخل مريض

يمكنها الدوران داخل دمه،

لكنها لا يمكنها وصول مناطق محددة
يصلها الدواء الكيميائي،

كالأنسجة الصحية.

على سبيل المثال، هذه الأدوية
يمكنها الدخول إلى نخاع العظم،

المسؤول عن تصنيع
جميع خلايا الجهاز المناعي، وقتلها

ومركبات الشعر التي تجعل الشعر يتساقط.

لكن جسيم النانو، لا يمكنه الوصول هناك،

وبالتالي فإنها علاجات أكثر أمانًا
مقارنة بالدواء الكيميائي.

ولكن السرطانات تُنشئ أوعية دم جديدة،
وهي ليست مكتملة بعد،

وسوف تسمح لهذه الجسيمات
بالوصول لتلك المنطقة.

ونحن نصمم سطح هذه الجسميات

بجزيئات تسمح لها بالعمل خصيصًا

والتفاعل مع جزيئات
على سطح الخلايا السرطانية

والتي بدورها تأخذ الجسيمات
إلى داخل الخلية.

تلك التي نصنعها في معهد كاليفورنيا
للتقنية، نحن نحاول جعلها ذكية،

نحن نضع مستشعرات كيميائية عليها تقول،

"حسنًا. أنا داخل الخلية الآن.

لأُخرج حمولتي من العلاج."

ونحن نجعل، عمدًا،
بقايا هذه الجسيمات صغيرة كفاية

بحيث عندما تتفكك، يمكنها الخروج عبر البول،

ولا يبقى أثر لها بعد تعاطيها.

الخلايا العادية تنمو، تنقسم،
وتموت بطريقة منظمة.

وهناك العديد من الأجهزة التنظيمية
التي تستخدم

التي تُشغل وتُطفأ للتحكم بهذا.

في السرطان، بعض هذه يتم تغييره،

وبالتالي ما يمكن أن يحصل، مثلًا،

هو أن المسارات التي تسمح
لهذه الخلايا بالنمو والانقسام

تصبح نشطة دائمًا.

لذا إذا كنت ترغب بعمل علاج فعال
يملك القليل من الأعراض الجانبية،

فستريد مهاجمة هذه المواقع التي تغيرت.

وهناك بعض التقانات الحيوية الجديدة
التي قد تساعدنا على عمل هذا،

وهذا يسمى تداخل آر أن آيه،
وهي طريقة لتثبيط الجينات،

حيث يكون الدواء،
قطعة صغيرة مما يسمى آر أن آيه مزدوج -

شريطان من آر أن آيه مع بعض.

وكريج ميلو وأندي فاير

حصلا على جائزة نوبل
في الطب أو علم وظائف الأعضاء عام 2006

على اكتشاف كيفية عمل هذا في الديدان.

لكن عندما ألقى أندي خطابه في نوبل،

قال: "حسنًا، ماذا يمكن أن يحصل
إذا كان هناك مريض عنده سرطان

وهناك جينات تسبب نمو هذا السرطان؟

هل يمكننا، في الواقع، صناعة
واحد من هذه الآر أن آيه الصغيرة

وإعطائها للمريض ووقف نمو السرطان؟

إذا استطعت إيصال هذا الآر أن آيه للهدف،

فيمكننا الحصول على علاجات رائعة."

أعجبني مصطلح: "علاجات رائعة."

والإيصال هو المشكلة الرئيسية:

كيف يمكننا جعلها تصل للمكان المناسب
والقيام بالعمل الصحيح؟

وبالتالي، من حوالي سنة،

زملائي وأنا كنا أول من أظهر

إمكانية ترجمة هذا من دودة لإنسان،

وكما توقعتم، هذه ترجمة ضخمة.

ولكن فقط في السنة الفائتة،

استطعنا أن نظهر أن في الإمكان،
عمل هذا في المرضى،

وسأحاول توضيح بعض النقاط لكم الآن.

الممتع حول هذه التقنية

هو، على عكس معظم الأدوية
التي تاهجم على مستوى البروتين -

والبروتينات تقوم بالعديد من الوظائف،

لذا فيجب أن تملك أدوية
تقوم بالعديد من الأشياء،

وهناك العديد من وظائف البروتينات
التي لا يمكنك مهاجمتها،

وهذه تسمى المستهدفات غير العقارية.

لكن تداخل آر أن آيه يهاجم
مايسمى آر أن آيه الرسول،

وكل ما علينا فعله هو تغيير ترتيب الحروف

ما يمكننا من مهاجمة وإقصاء
هذا الآر أن آيه الرسول،

وبالتالي أي جين، الآن،
يمكن استهدافه باستخدام هذه التقنية،

فقط عبر تغيير الأحرف
على آر أن آيه المزدوج خاصتنا.

لذا ما قام به زملائي وأنا

هو أننا طورنا جسيم نانو
يحمل هذه الآر أن آيه الصغيرة،

وقد أدخلناها داخل مرضى السرطان.

وهذه الجسيمات ستدور
في كل أنحاء أجسام مرضى السرطان.

وقد تمكنا من إظهار

أنها تذهب نحو الأورام
في مرضى الورم الميلانيني النقلي،

وهي تفعل هذا اعتمادًا
على كمية الجرعة المعطاة،

وما يعنيه هذا

هو أنه كلما زدنا كمية جسيمات النانو
التي نضعها داخل الجسم،

كلما اقتربنا من القضاء على السرطان.

ويمكننا القيام بهذا في المرضى
المتوقع حصولهم على جودة عالية من الحياة.

في المرضى القليلين
حيث تمكنا من الحصول على خزعات،

استطعنا النظر أكثر قربًا،

وقد أظهرت صورتين هنا على هذه الشريحة:

الأولى هي، المناطق الفاتحة هي مناطق الورم،

هذه في الحقيقة هي جسيمات النانو.

وبالتالي فقد تمكنا من إظهار
أن جسيمات النانو تذهب داخل الورم

وداخل الخلايا السرطانية،

ولكنها لم تتمركز داخل الأنسجة الصحية

ذلك ما كان حول الورم، ما نحاول القيام به.

الآن، استطعنا أن نقصي
هذا الآر أن آيه الرسول.

استطعنا أن نظهر أن هذا قد تم
باستخدام آلية تداخل آر أن آيه.

وبالتالي، فإنه سيوقف إنتاج بروتين،

والذي أريكم أياه على هذه الشريحة أيضًا-

هو أننا أقصينا هذا البروتين،

وهذا أدى إلى توقف نمو الورم
في هؤلاء المرضى.

لذا، ما وضحت هو أنه على الأقل في مثال واحد

حيث سيسمح جسيم النانو
لهذه التقانة الحيوية الجديدة

بمحاولة إنشاء علاجات جديدة للسرطان
بالخصائص الصحيحة.

لذا ما نأمل هو أن تكون
إمكانيات هذه التقنية عالية

وبالتحديد أن تكون قادرة
على إعطاء مرضى السرطان

خيارات علاجية مع جودة حياة عالية.

الآن، ماذا عن المستقبل؟

ما تمكنا من فعله لحد الآن هو

هو أخذ هذه الجسيمات، حقنهم في المرضى،

وتثبيط جين محدد داخل الورم في هؤلاء المرضى

بينما يحصلون على جودة عالية من الحياة.

الآن، لا يوجد سبب

يمنعنا من وضع العديد من الآر أن آيه
داخل هذه الجسيمات

وبالتالي نهاجم العديد من الجينات
في نفس الوقت.

لذا، فرؤيتنا هي أن نبدأ بعلاج المرضى

ونستخدم، حينها، عينة وخزة إبرة من الدم

وتحليل جزيئات حيوية مختلفة في الدم

عبر العديد من التقنيات
التي تحدث عنها أشخاص آخرون-

مصفوفات مختلفة وما إلى ذلك.

نحن نأخذ تلك المعلومات-

ربما ما سيحصل في المستقبل
هو أنكم ستفعلون هذا في بيوتكم،

ستدخلونها في الآيفون الخاص بكم،

ثم سيقوم الآيفون بالاتصال بطبيبكم الخاص

ويقول، "ها هي النتائج"

وعندما تذهبون لعيادة الطبيب،

سيقول:

"ها هو العلاج الجديد الذي سنعطيكم إياه."

لذا ليس فقط يمكنك تغيير
العلاجات بصورة شخصية،

ولكننا نأمل إحداث تغيير بطريقة ديناميكية

بحيث يستطيع الشخص متابعة تطور المرض

والقضاء عليه بأفضل طريقة ممكنة.

لذا فهذا ما نطمح أن يحدث للسرطان،
ومن المحتمل أن يحدث ما نطمح -

ثم على أمل أن يحدث مع الأمراض الأخرى.

شكرًا لكم.

(تصفيق)