De la Sherlock Holmes, la nano-detectivii de mâine

joi, 27 aprilie 2017

Cu decenii în urma erau la moda filmele care îl aveau drept protagonist pe inteligentul detectiv Sherlock Holmes, personaj literar inventat de scriitorul britanic Sir Arthur Conan Doyle. Azi, detectivii ating alte niveluri, tehnologiile bazate pe nanotehnologii si Inteligenta Artificiala. Incursiunile logice ale lui Sherlock Holmes, „detectivul consultant” care colabora cu politia pentru rezolvarea unor crime complexe, aparent fara solutie, erau nu doar ingenioase, bazate pe logica, observatie si investigatie, ci dadeau glas si avântului luat de o noua stiinta, criminalistica, la sfârsitul secolului al XIX-lea.

 O stiinta care azi, depasindu-si începuturile, si-a luat ca aliat chiar si genetica, prin analizarea ADN-ului în cazurile cele mai complicate. Dar cum vor arata în viitor altfel de detectivi, de data aceasta pusi în slujba, nu a criminologiei, ci a sanatatii omului? IBM Research, preluat de Agerpres, identifica printre inovatiile viitorului cu un potential ridicat de a ne transforma viata, pe cea a aplicarii nanotehnologiei în investigatiile medicale.

Calatorie în lumea bioparticulelor

 Azi, în cazul maladiilor, accentul se pune pe depistarea din timp a acestora, considerându-se ca detectarea timpurie este de o importanta cruciala. Altfel spus, în majoritatea cazurilor, cu cât un diagnostic este pus mai devreme, cu atât mai mari sunt sansele de vindecare sau de tinere sub control a maladiei. Nu în cazul tuturor maladiilor, asta deoarece, boli precum cancerul sau Parkinson pot fi foarte greu de diagnosticat atât timp cât nu prezinta simptome clare.

 Pe de alta parte, informatiile cât mai exacte cu privire la starea de sanatate pot fi extrase numai din bioparticulele aflate în fluidele corporale precum saliva, lacrimile, sângele, urina si transpiratia. Numai ca, spun specialistii, tehnologiile medicale existente pot capta si analiza cu foarte mare greutate aceste bioparticule care sunt de mii de ori mai mici decât diametrul unui fir de par uman!

 În viitor se prea poate ca laboratoarele clasice de analize medicale sa dispara cu desavârsire, locul lor urmând a fi luat de „laboratoarele medicale într-un cip”. Dupa previziunile IBM, „în urmatorii cinci ani, noi laboratoare medicale într-un cip vor functiona ca niste nanodetectivi ai bolilor, monitorizând chimia fluidelor organismului si avertizându-ne imediat daca avem nevoie sa mergem la medic pentru un consult detaliat. Obiectivul cercetatorilor este de a include pe un singur cip din silicon toate procesele necesare pentru a analiza o maladie, procese care în mod normal sunt desfasurate într-un laborator de biochimie. Ce poate face „laboratorul într-un cip”? Nanotehnologia dezvoltata de IBM si denumita „laborator într-un cip” poate separa si izola bioparticule foarte mici, cu diametrul de pâna în 20 de nanometri – o scara la care se deschide accesul spre ADN, virusuri si exosome (vezicule celulare prezente în fluidele organismului). Partea fabuloasa este ca „analiza acestor particule poate identifica semnele unor boli chiar înainte ca respectivele boli sa prezinte simptome”! Aceasta tehnica este cunoscuta sub numele de „biopsie lichida” si este conceputa sa fie mai accesibila, mai confortabila si convenabila decât biopsia traditionala sau decât alte metode de diagnoza a cancerului si altor maladii grave.
 
 Noua tehnologie, spun specialistii, „poate fi integrata, în mod convenabil, într-un dispozitiv portabil sau pastrat la domiciliu, care sa le permita oamenilor sa-si masoare cu regularitate prezenta anumitor biomarkeri în organism, în mici cantitati de fluide corporale si sa transmita aceste informatii pentru pastrare într-o baza de date (de tip cloud), de unde sa poata fi accesate si analizate fie de pacienti, fie de medici.

 Odata ajunse în cloud, aceste informatii pot fi analizate împreuna cu altele, obtinute în timp real de la dispozitive care fac parte din Internetul Lucrurilor (IL), de catre sisteme automate dotate cu Inteligenta Artificiala (AI)”. Spre deosebire de analizele clasice, analizele combinate a acestor seturi de date „ne vor oferi o perspectiva foarte exacta asupra starii noastre de sanatate si ne vor alerta înca de la primele manifestari ale unor probleme, ajutându-ne sa stopam bolile înainte sa se agraveze”.

 Iar daca vorbim despre diagnosticarea timpurie, noua tehnologie, dupa cum sustine IBM, ar aduce beneficii imense. Spre exemplu, „în cazul cancerelor de sân si de prostata, detectia lor atât timp cât se afla înca în stadiul 1 de evolutie aproape ca asigura o rata a supravietuirii de 100% pentru urmatorii 5 ani. Descoperite în stadiul 4, rata de supravietuire pentru urmatorii 5 ani scade la aproape 26% pentru cancerul mamar si, respectiv, la 28% pentru cel de prostata”.

Diagnosticare „la purtator”

  „În urma cu aproximativ 3 ani, echipa mea si cu mine am început sa ne gândim cum sa folosim nanotehnologia pentru a obtine noi dispozitive si modalitati de diagnoza, care, asemenea detectivilor aflati în cautarea indiciilor, pot analiza fluidele corporale pentru a identifica eventualii biomarkeri nanoscopici caracteristici diferitelor boli înca din primele stadii de evolutie ale acestora. Astfel de dispozitive pot îmbunatati foarte mult sansele pacientilor si pot avea contributii majore în domenii ale medicinei precum oncologia, bolile infectioase si împotriva bolilor neurodegenerative”, declara Gustavo Stolovitzky, director de programe în cadrul IBM Research.

 Dupa trei ani de studii în domeniu, cercetatorii de la IBM „sunt aproape de a materializa aceasta viziune noua asupra procesului de diagnoza prin intermediul cipului nanoDLD”, iar în urmatorii cinci ani „sa poata îmbina aceasta tehnologie cu alte nanotehnologii si cu inteligenta artificiala (AI) pentru a putea detecta maladii grave, precum cancerul, din cele mai timpurii stadii posibile”. Conform previziunilor cercetatorilor de la IBM, scrie Agerpres, în urmatorii cinci ani, progresul înregistrat în domeniul nanobiotehnologiei va permite analiza fluidelor corporale pentru identificarea micilor bioparticule care constituie semne ale unor boli precum cancerul chiar înainte de a prezenta vreun simptom, putând astfel sa ne adresam imediat unui doctor.

 Solutia IBM ar deveni si mult mai putin costisitoare, având în vedere ca, asa cum sustine Societatea Americana de Oncologie Clinica, „costul lunar al unui singur tratament oncologic ajunge în medie la 10.000 de dolari, în timp ce anumite tera-pii pot costa 30.000 de dolari pe luna sau chiar mai mult”. Cu alte cuvinte, „atunci când diagnosticul de cancer în primele stadii ale bolii va putea fi obtinut la fel de usor precum obtinem rezultatul unui test de sarcina, factorul economic legat de aceasta boala se va schimba si concomitent va scadea foarte mult si impactul fizic si emotional pe care îl are în prezent un astfel de diagnostic”.

 În acelasi timp, cred cei de la IBM, „dezideratul unui tratament care este atât preventiv cât si complet personalizat va putea fi atins doar atunci când vom dispune de tehnologia necesara pentru a ne analiza periodic, la nivel celular, în cautarea markerilor anumitor boli”. Si astfel, nano-detectivii viitorului îl vor uita pe celebrul Sherlock Holmes.

GEORGE CUSNARENCU