მედიცინის მომავალი – ბიოტექნოლოგია და მინიატურული რობოტები

ტექნოლოგია ჯანდაცვაში ყოველდღიურად უფრო მეტად გამოიყენება და გამოსახვის ტექნიკიდან მკურნალობის არჩევანამდე შეტანილი წვლილით მედიცინისთვის შეუცვლელი გახდა. სამედიცინო კვლევასა და მიღწევებს ტექნოლოგიისგან დამოუკიდებლად ვეღარ განვიხილავთ და ამგვარად ახალი ცნება ჩვენი ცხოვრების ცენტრში იკავებს ადგილს: ბიოტექნოლოგია!

რა არის ბიოტექნოლოგია?

ბიოტექნოლოგია მეცნიერების დარგია, რომელიც საბუნებისმეტყველო მეცნიერებებს კომპიუტერულ, მექანიკურ და ელექტრო-ელექტრონულ ინჟინერიასთან ერთად იყენებს, განსაზღვრავს ადამიანის ჯანმრთელობაზე მოქმედ ცილებს, ფერმენტებსა და გენებს და დიაგნოსტიკასა და მკურნალობაში გამოსაყენებელ მოლეკულებსა თუ ხელსაწყოებს აწარმოებს.

ბიოტექნოლოგია მრავალ საქმიანობას მოიცავს: DNA-სა და გენების ანალიზის მსგავსი დიაგნოსტიკური ტექნოლოგიების, გაუმჯობესებული ვაქცინების, რეკომბინანტული ანტისხეულებისა და პეპტიდების წარმოებას და ხელოვნური ორგანოების შექმნას. მას მნიშვნელოვანი როლი აქვს ინფექციური და გენეტიკური დაავადებების პრევენციასა და ფარმაცევტული სექტორის განვითარებაში. არასწორია თქმა, რომ ბიოტექნოლოგია მხოლოდ ჯანდაცვაში გამოიყენება: იგი სოფლის მეურნეობაშიც მუშაობს საკვები პროდუქტების გაუმჯობესებაზე, ხელოვნურ სასუქებზე, ახალ ბოსტნეულსა და ხილზე და გარემოს საკითხებზე, მაგალითად მშრალ რეგიონებში კულტურების მოყვანაზე. ბიოტექნოლოგიით წარმოებულ წამლებს უფრო სპეციფიკური მოქმედება აქვთ, რადგან შექმნილი რეკომბინანტული DNA ან გენები ორგანიზმში შესვლისას სამიზნე ადგილამდე უფრო ადვილად აღწევს. სხვა სინთეზურ წამლებთან შედარებით ნაკლები გვერდითი ეფექტი აქვთ და მცირე დოზებით მოქმედებენ. ციტოკინები (დაავადებაზე პასუხისთვის შესაბამისი უჯრედებიდან გამოყოფილი ჰორმონის მსგავსი ნივთიერებები), ინტერფერონები (უჯრედების უკონტროლო გამრავლების საწინააღმდეგო ნივთიერებები), ინტერლეიკინები (ლეიკოციტებს შორის შეტყობინების გადამცემი ნივთიერებები), იმუნოგლობულინები (ორგანოებთან დაკავშირებისა და რეაქციის დაწყების უნარის მქონე ნივთიერებები), რეკომბინანტული ზრდის ფაქტორები და ჰორმონები ბიოტექნოლოგიის მიერ მედიცინაში შემოტანილი პროდუქტებია, რომლებიც სხვადასხვა დაავადების სამკურნალოდ გამოიყენება. ზოგი რეკომბინანტული პეპტიდი და ლიპიდი და შემუშავებული სხვადასხვა ვაქცინა გენურ თერაპიაში გამოიყენება. ბიოტექნოლოგიის განვითარებასთან ერთად მრავალი ახალი მკურნალობა კვლევის ეტაპზეა. მრავალი სარგებლის გარდა მას საზიანო მხარეებიც აქვს. ზოგმა ბიოტექნოლოგიურმა სამუშაომ გარემო შეიძლება დააბინძუროს, მრავალი ცოცხალი ორგანიზმის დაღუპვით კვებითი ჯაჭვი და ეკოსისტემა დაარღვიოს. ტექნოლოგიას ბიოლოგიური იარაღის შექმნის ხელშემწყობი ბნელი მხარეც აქვს. ამიტომ ძალიან მნიშვნელოვანია მისი გამოყენების გზა: არასწორი გამოყენება სარგებელზე მეტ ზიანს მოგვიტანს.

რობოტული ქირურგია თავბრუდამხვევი სიჩქარით ვითარდება; რამდენად გამოიყენება მომავალში ქირურგიულ მედიცინაში?

ტექნოლოგიის განვითარებასთან ერთად მკურნალობაც იცვლება. მაგალითად, ზოგი ოპერაციისას კლასიკური ქირურგიის ნაცვლად ლაპაროსკოპიული ან რობოტული ქირურგია გამოიყენება. ოპერაციის ეს 2 ახალი ტიპი პროცედურას მილიმეტრული ჭრილობებიდან ატარებს. ეს კლასიკურ ქირურგიაზე ნაკლებად აზიანებს ჯანმრთელ ქსოვილს და გამოჯანმრთელებას ამოკლებს. ლაპაროსკოპიული (ენდოსკოპიული) ქირურგიისას დაახლოებით 10 მილიმეტრი დიამეტრის ჭრილობიდან სხეულში სამედიცინო ხელსაწყოები (მანიპულატორი) შეჰყავთ. ქირურგი ოპერაციას ამ ხელსაწყოებით ატარებს. კამერა მიკროზომის გამოსახულებას ადიდებს და ქირურგს აწვდის, რის შედეგადაც უფრო ნატიფი სამუშაოს შესრულება შეუძლია. ასეთი ოპერაციები გამოიყენება ორთოპედიაში, თვალის, მიკრო-, ნეირო- და ზოგად ქირურგიაში, რადიოთერაპიასა და ზოგ ონკოლოგიურ ოპერაციაში. ზოგი კვლევით ლაპაროსკოპიის მიმღებ პაციენტებში ნაკლები სისხლდენა და გართულება და დაავადების გარეშე გადარჩენის ზრდა გამოვლინდა. რობოტული ქირურგიის გამოყენება ახლა იწყებს მატებას. ამჟამად გამოიყენება უროლოგიაში, გინეკოლოგიაში, ზოგად, გულ-სისხლძარღვთა და სიმსუქნის ქირურგიასა და ონკოლოგიაში. რობოტულ ქირურგიას 3 ძირითადი მკლავი აქვს. ქირურგი მათ პაციენტთან მდებარე კონსოლიდან მართავს. ქირურგის ხელისა და მაჯის მაგალითზე შექმნილ კონსოლსა და მკლავებში შემდეგ წნევის სენსორები მოთავსდა. ამგვარად ქირურგმა კონსოლიდან სხეულში სირბილისა და სიმაგრის აღქმა შეძლო. ამან რობოტს სიზუსტე შემატა და ქირურგის წარმატების ალბათობა გაზარდა… რობოტული ქირურგიის თავბრუდამხვევი წინსვლა დამკვირვებლებსა და პრაქტიკოსებს ძლიერ შთაბეჭდილებას უქმნის; მაგრამ რას იგრძნობდით, რომ გაიგოთ, მომავალში გადაუდებელი შემთხვევების გარდა ქირურგიას თითქმის აღარ გამოიყენებთ?! იმუნური სისტემის უკეთ შეცნობა და მანიპულაცია, ადრეული დიაგნოსტიკა, უფრო მინიმალურად ინვაზიური ტექნიკა, მიკრო / მინიატურული რობოტები და რადიოთერაპიის ტექნოლოგიების განვითარება დღეს ჩატარებულ მრავალ ოპერაციას მომავალში არასაჭიროს გახდის.

მედიცინისთვის მინიატურული რობოტები მოდის

ერთ-ერთი ახალი, თვალსაწიერის გამაფართოებელი ბიოტექნოლოგიური მიღწევა, რომელიც კლინიკურ პრაქტიკაში გამოყენებისას მედიცინას დიდ ცვლილებებს მოუტანს, მიკრო / მინიატურული რობოტებია. 14-16 ნოემბერს 2019 წელს ჩვენ მიერ გამართულ ონკოლოგიაში კვალის დამტოვებელთა სამიტზეამ სფეროში სამეცნიერო სამყაროს ერთ-ერთმა პირველმა სახელმა, პროფ. Metin Sitti-მ, თავისი მოხსენებით „მინიატურული რობოტები კიბოს დიაგნოსტიკასა და მკურნალობაში“ მართლაც მოგვაჯადოვა.

პროფ. Sitti-სა და მისი გუნდის მიერ შექმნილი კაფსულისებრი ან სხვა ფორმის მინიატურული რობოტები ორგანიზმში გადაყლაპვით ან ვენიდან შეჰყავთ და მაგნიტური ველით საკმაოდ წარმატებით მართავენ. მათ კიბოს უჯრედებთან წამლის მიტანა და ბიოფსიის ჩატარებაც შეუძლიათ. კაფსულური რობოტი პროცედურის შემდეგ თავისით შეიძლება გამოვიდეს (ეს ბიოფსიის ჩამტარებელ რობოტებში არ გამოიყენება, რადგან მიღებული ქსოვილი შემდგომ უნდა გამოიკვლიონ და მათ პროცედურის ბოლოს იღებენ).

ამ მიღწევებით ფიქრობენ, რომ კაფსულური რობოტით გვიან დიაგნოსტირებული კიბოების, მაგალითად პანკრეასისა და ნაღვლის კიბოს, ადრეული აღმოჩენა შესაძლებელი გახდება. ეს მიღწევები აჩვენებს, რამდენად კარგ შედეგს იძლევა მრავალი სამეცნიერო დარგის ერთად გამოყენება. ბიოტექნოლოგია ასევე აუცილებლად უნდა იცოდნენ ახალგაზრდებმა, რომლებიც სამომავლო კარიერას გეგმავენ. განვითარებადი ტექნოლოგიისა და ხელოვნური ინტელექტის სარგებელს ჯანდაცვაში უკვე უკეთ ვხედავთ. დიაგნოსტიკიდან მკურნალობამდე მრავალი ელემენტი დღითიდღე ვითარდება ან იცვლება. ამგვარად ჩნდება იმედი, რომ დღეს უკურნებელ დაავადებებს მომავალში მკურნალობა მოეძებნება.

ვინ არის Metin Sitti?

პროფ. Metin Sitti-მ ბაკალავრისა და მაგისტრის ხარისხი Boğaziçi-ს უნივერსიტეტის ელექტრო-ელექტრონული ინჟინერიის განყოფილებაში მიიღო, დოქტორის ხარისხი კი 1999 წელს ტოკიოს უნივერსიტეტის ელექტროინჟინერიის განყოფილებაში. აშშ-ში Berkeley-ის კალიფორნიის უნივერსიტეტში 1999-2002 წლებში პოსტდოქტორანტ მკვლევრად და აკადემიურ თანამშრომლად, Carnegie Mellon-ის უნივერსიტეტში კი 2002-2016 წლებში პროფესორად მუშაობდა. 2014 წლიდან გერმანიაში Max Planck საზოგადოების ინტელექტუალური სისტემების ინსტიტუტის დირექტორია. 2018 წლიდან Koç-ის უნივერსიტეტის სამედიცინო და საინჟინრო ფაკულტეტების ნახევარგანაკვეთიანი პროფესორიცაა. მისი კვლევები მიკრორობოტიკასა და ინტელექტუალურ სისტემებში მრავალ თემას მოიცავს: სამედიცინო მიკრორობოტებსა და მოწყობილობებს, ბუნებით შთაგონებულ მინიატურულ და რბილ რობოტებს. მის მიერ გამოგონილი, გეკონის ფეხის ბუსუსებით შთაგონებული მიკრობოჭკოვანი წებოების კომერციალიზაციისთვის 2009 წელს აშშ-ში სტარტაპი nanoGriptech A.Ş. დააფუძნა. ეს მეტად ინოვაციური წებო 2018 წლიდან ბაზარზე მრავალ პროდუქტში გამოიყენება.

Metin Sitti-ს მრავალ ჯილდოსა და წოდებას შორისაა: 2018 წლის Rahmi Koç-ის სამეცნიერო მედალი, 2019 წლის ERC Advanced Grant ჯილდო, 2019 წლის Robotics Science & Systems კონფერენციის საუკეთესო სტატიის ჯილდო, 2014 წლის IEEE Fellow წოდება, 2014 წლის IEEE/ASME საუკეთესო მექატრონიკული სტატიის ჯილდო, 2011 წლის SPIE Nanoengineering Pioneer და 2005 წლის National Science Foundation CAREER ჯილდო. რეცენზირებად ჟურნალებსა და კონფერენციებში 450-ზე მეტი სტატია აქვს. 250-ზე მეტი ჟურნალის სტატია გამოქვეყნდა წამყვან გამოცემებში, მათ შორის Nature, Nature Materials, Nature Communications, Proceedings of the National Academy of Sciences, Science Robotics, Science Advances და Advanced Materials. მათ დღემდე 22,000-ზე მეტი ციტირება მიიღეს. მისი ბოლო წიგნი “Mobile Microrobotics” MIT Press-მა 2017 წელს გამოსცა. დარგის მნიშვნელოვან კონფერენციებში, უნივერსიტეტებსა და კომპანიებში 200-ზე მეტი მიწვეული მოხსენება წარადგინა. აგრეთვე ჟურნალების Progress in Biomedical Engineering და Journal of Micro-Bio Robotics მთავარი რედაქტორია.

*

სტატია დავასრულოთ ჩვენი ეპოქის ერთ-ერთი ყველაზე გავლენიანი ადამიანის, მწერლისა და ისტორიკოსის Yuval Noah Harari-ს ბიოტექნოლოგიის შესახებ სიტყვებით:

„ადამიანებმა უნდა გაიაზრონ, რომ კაცობრიობა ახლა სამი ეგზისტენციური საფრთხის წინაშეა, რომლებიც ეროვნულ დონეზე ვერ მოგვარდება. პრობლემები მხოლოდ გლობალურად შეიძლება გადაწყდეს. ეს საფრთხეებია ბირთვული ომი, კლიმატის ცვლილება და ტექნოლოგიური რღვევა, კერძოდ ხელოვნური ინტელექტისა (AI) და ბიოინჟინერიის აღზევება. ხელოვნურმა ინტელექტმა და ბიოტექნოლოგიამ შეიძლება კაცობრიობა გაანადგუროს. ხელოვნურ ინტელექტსა თუ გენეტიკაში შეიარაღების შეჯიბრში ჩართვა კაცობრიობის განადგურების გარანტია იქნება. მნიშვნელობა არ აქვს, ვინ მოიგებს შეჯიბრს — დამარცხებული კაცობრიობა იქნება.

ძალიან მეშინია. ვფიქრობ, ტექნოლოგია ახლა კაცობრიობის ისტორიაში აქამდე უნახავი ყველაზე ტოტალიტარული რეჟიმების შექმნის საშუალებას იძლევა, George Orwell-ის წარმოსახვაზე ბევრად მეტს. Orwell-მა ხომ წარმოიდგინა ტოტალიტარული რეჟიმი, რომელიც მუდმივად გაკვირდება, მაგრამ მხოლოდ გარე სამყაროში: რას აკეთებ, სად მიდიხარ, ვის ხვდები. ახლა კი გვაქვს ტექნოლოგია, რომელიც დღის 24 საათის განმავლობაში ყველას და მათ სხეულებში მიმდინარე მოვლენებსაც კი დააკვირდება. ბიომეტრიული სენსორების, ხელოვნური ინტელექტისა და ბიოტექნოლოგიის კომბინაციით . მაგალითად, ჩინეთში არის სკოლები, სადაც მოსწავლეები ბიომეტრიულ სამაჯურებს ატარებენ. ახლა ამბობენ, რომ ამას საგანმანათლებლოდ იყენებენ. თუ გეძინება, მოგბეზრდა ან გიჭირს, მასწავლებელმა იცის. მაგრამ იგივე ტექნოლოგია პოლიტიკური მიზნებისთვისაც შეიძლება გამოიყენონ. 20. საუკუნეში Stalin-თან, Hitler-თან ან Mao-სთან ნანახი არაფერია იმ მანქანებთან შედარებით, რომელთა შექმნაც დღეს იწყება.

თუ ბიოტექნოლოგიას სწორად არ გამოვიყენებთ, იგი მცირე ელიტარული ჯგუფის ზეადამიანური თვისებების შეძენით აღზევებისთვის იქნება გამოყენებული და ადამიანთა უმეტესობას უკან დატოვებს. ასე კაცობრიობა სხვადასხვა სახეობად გაიყოფა: ისტორიაში პირველად მდიდრები ღარიბებისგან განსხვავებული სახეობა იქნებიან. ეს ისტორიაში უდიდესი უთანასწორობაა. მრავალი სამუშაო გაქრება, თუმცა ახალი სამუშაოებიც გაჩნდება. მთავარი პრობლემა სამუშაოების აბსოლუტური არარსებობა კი არა, ადამიანების ხელახლა სწავლება იქნება. მთელი სიცოცხლის განმავლობაში სწავლისთვის ადამიანებს სამუშაოს ისევ და ისევ შეცვლა მოუწევთ. დღევანდელი განათლების სისტემა მათ ამისთვის არ ამზადებს. გამკლავების ერთადერთი გზა გლობალური თანამშრომლობაა.“