Viitorul medicinei – biotehnologia și roboții miniaturali

Tehnologia este tot mai folosită în sănătate și a devenit indispensabilă medicinei prin contribuțiile sale, de la imagistică la opțiuni terapeutice. Nu mai putem concepe cercetarea și progresele medicale independent de tehnologie, iar astfel un concept nou își găsește locul chiar în centrul vieții noastre: biotehnologia!

Ce este biotehnologia?

Biotehnologia este știința care combină științele naturii cu ingineria calculatoarelor, mecanică și electrică-electronică pentru a identifica proteinele, enzimele și genele care influențează sănătatea și a produce molecule ori instrumente pentru diagnostic și tratament.

Biotehnologia are multe activități: producerea tehnologiilor diagnostice precum analiza ADN și genetică, vaccinuri avansate, anticorpi și peptide recombinante, organe artificiale. Joacă și un rol important în prevenirea bolilor infecțioase și genetice și în dezvoltarea industriei farmaceutice. Ar fi greșit să spunem că se folosește doar în sănătate: participă și la agricultură, prin îmbunătățirea alimentelor, producerea îngrășămintelor artificiale și a unor legume și fructe noi, ori la mediu, prin cultivarea plantelor în regiuni aride. Medicamentele biotehnologice au efecte mai specifice, deoarece ADN-ul recombinant sau genele produse astfel ajung mai ușor la țintă după intrarea în organism. Au și mai puține reacții adverse decât alte medicamente sintetice și pot acționa în doze mai mici. Citokinele (substanțe asemănătoare hormonilor, secretate de celule ca răspuns la boală), interferonii (substanțe eficiente împotriva proliferării celulare necontrolate), interleukinele (care transmit mesaje între leucocite), imunoglobulinele (care se pot lega de organe și declanșa reacții), factorii de creștere și hormonii recombinanți sunt câteva produse aduse medicinei de biotehnologie, folosite în diferite boli. Unele peptide și lipide recombinante și diverse vaccinuri dezvoltate sunt folosite în terapii genice. Progresele biotehnologice au adus multe tratamente noi aflate în cercetare. Pe lângă beneficii, există și aspecte nocive. Unele activități pot polua mediul și perturba lanțul trofic și ecosistemul, provocând moartea multor organisme. Tehnologia are și latura întunecată a posibilității producerii armelor biologice. De aceea contează foarte mult modul utilizării: folosirea greșită ne va aduce mai multe daune decât beneficii.

Chirurgia robotică progresează amețitor; cât se va mai practica chirurgia în medicina viitorului?

Tratamentele se schimbă odată cu tehnologia. De exemplu, unele operații folosesc chirurgie laparoscopică sau robotică în locul celei clasice. Aceste 2 tipuri noi pot realiza proceduri prin incizii milimetrice, lezând mai puțin țesut sănătos și scurtând recuperarea. Chirurgia laparoscopică (endoscopică) introduce instrumente medicale (manipulatoare) în corp prin incizii de aproximativ 10 milimetri. Chirurgul operează folosind aceste instrumente. Camera mărește imaginea microscopică și o transmite chirurgului, permițând gesturi mai precise. Astfel de operații se folosesc în ortopedie, oftalmologie, microchirurgie, neurochirurgie, chirurgie generală, radioterapie și unele intervenții oncologice. Unele cercetări au arătat mai puține sângerări și complicații și supraviețuire fără boală mai lungă la pacienții cu laparoscopie. Utilizarea chirurgiei robotice a început recent să crească. Este folosită în urologie, ginecologie, chirurgie generală, cardiovasculară, a obezității și oncologie. Chirurgia robotică are 3 brațe principale. Chirurgul le comandă de la o consolă de lângă pacient. Consolei și brațelor, dezvoltate după modelul mâinilor și încheieturilor chirurgilor, li s-au adăugat senzori de presiune. Astfel, chirurgul poate aprecia de la consolă moliciunea ori duritatea din corp. Aceasta a crescut precizia robotului și șansa de succes a chirurgului… Progresele amețitoare impresionează observatorii și practicienii; dar cum v-ați simți aflând că, în viitor, chirurgia aproape nu se va mai practica în afara urgențelor?! Cunoașterea și manipularea mai bună a imunității, diagnosticul precoce, tehnicile mai puțin invazive, roboții micro/miniaturali și progresele radioterapiei vor face inutile multe operații actuale.

Roboții miniaturali vin în medicină

Printre progresele biotehnologice noi, care deschid orizonturi și vor schimba mult medicina odată introduse în practica clinică, se numără roboții micro / miniaturali. La evenimentul organizat de noi între 14-16 noiembrie 2019, Summitul personalităților care au lăsat urme în oncologie, unul dintre primele nume la care se gândește lumea științifică în acest domeniu, Prof. Metin Sitti, ne-a fascinat prin prezentarea „Roboți miniaturali în diagnosticul și tratamentul cancerului”.

Roboții miniaturali dezvoltați de Prof. Sitti și echipa sa, în formă de capsulă sau alte forme, sunt înghițiți ori introduși intravenos și pot fi dirijați foarte bine prin câmp magnetic. Pot transporta medicamente la celulele canceroase și chiar realiza biopsii. Roboții capsulă pot ieși singuri după procedură (aceasta nu se aplică roboților care fac biopsii, deoarece țesutul prelevat trebuie examinat ulterior, deci acești roboți sunt extrași la sfârșit).

Se consideră că roboții capsulă vor permite diagnosticul precoce al cancerelor depistate tardiv, precum cele pancreatice și biliare. Progresele arată cât de bune pot fi rezultatele combinării mai multor științe. Biotehnologia este și un domeniu pe care tinerii ce își planifică viitoarea carieră trebuie să îl cunoască. Vedem tot mai bine avantajele tehnologiei și inteligenței artificiale în sănătate. De la diagnostic la tratament, multe elemente evoluează sau se schimbă zilnic, născând speranța găsirii unor tratamente pentru boli astăzi incurabile.

Cine este Metin Sitti?

Prof. Metin Sitti și-a obținut licența și masteratul la Departamentul de Inginerie Electrică-Electronică al Universității Boğaziçi, iar doctoratul în 1999 la Departamentul de Inginerie Electrică al Universității din Tokyo. A fost cercetător postdoctoral și cadru didactic la Universitatea California, Berkeley, în SUA, între 1999-2002 și profesor la Carnegie Mellon între 2002-2016. Din 2014 este director la Institutul pentru Sisteme Inteligente al Societății Max Planck din Germania. Din 2018 este și profesor cu timp parțial în facultățile de medicină și inginerie ale Universității Koç. Cercetările sale acoperă subiecte variate de microrobotică și sisteme inteligente: microroboți și dispozitive medicale, roboți miniaturali inspirați din natură și roboți moi. În 2009 a fondat în SUA startupul nanoGriptech A.Ș. pentru comercializarea adezivilor din microfibre inventați de el, inspirați din firele de pe picioarele șopârlei gecko; acest adeziv foarte inovator este folosit în numeroase produse din 2018.

Printre numeroasele premii și titluri ale lui Metin Sitti se numără Medalia Științifică Rahmi Koç în 2018, ERC Advanced Grant în 2019, premiul pentru cel mai bun articol la conferința Robotics Science & Systems în 2019, titlul IEEE Fellow în 2014, premiul IEEE/ASME pentru cel mai bun articol de mecatronică în 2014, SPIE Nanoengineering Pioneer în 2011 și National Science Foundation CAREER în 2005. Are peste 450 de articole în reviste și conferințe evaluate de specialiști. Peste 250 de articole au apărut în reviste importante, inclusiv Nature, Nature Materials, Nature Communications, Proceedings of the National Academy of Sciences, Science Robotics, Science Advances și Advanced Materials. Articolele au primit până acum peste 22,000 de citări. Cea mai recentă carte, „Mobile Microrobotics”, a fost publicată de MIT Press în 2017. A susținut peste 200 de prezentări invitate la conferințe, universități și companii importante din domeniu. Este și redactor-șef al revistelor Progress in Biomedical Engineering și Journal of Micro-Bio Robotics.

*

Să încheiem cu cuvintele despre biotehnologie ale scriitorului și istoricului Yuval Noah Harari, unul dintre cei mai influenți oameni ai epocii:

„Oamenii trebuie să înțeleagă că omenirea se confruntă acum cu trei amenințări existențiale imposibil de rezolvat național. Problemele pot fi rezolvate doar global. Amenințările sunt războiul nuclear, schimbările climatice și perturbarea tehnologică, mai ales ascensiunea inteligenței artificiale (AI) și bioingineriei. Inteligența artificială și biotehnologia pot distruge omenirea. Dacă intrăm într-o cursă a înarmării în inteligență artificială sau genetică, aceasta garantează dispariția omenirii. Nu contează cine câștigă cursa; omenirea va pierde.

Îmi este foarte frică. Cred că tehnologia permite acum crearea celor mai totalitare regimuri din istoria omenirii, mult peste imaginația lui George Orwell. Orwell imagina un regim totalitar care te urmărește permanent, dar doar în exterior: ce faci, unde mergi, cu cine te întâlnești. Acum avem tehnologia de a urmări toți oamenii 24 de ore pe zi, chiar și ce se întâmplă în corpurile lor. Prin combinarea senzorilor biometrici, inteligenței artificiale și biotehnologiei. În China, de exemplu, există școli în care elevii poartă brățări biometrice. Se spune că sunt folosite educațional. Dacă îți este somn, te plictisești sau ai dificultăți, profesorul știe. Dar aceeași tehnologie poate fi folosită politic. Ceea ce am văzut în secolul 20. la Stalin, Hitler sau Mao va părea nimic față de aceste mașinării care încep să fie construite astăzi.

Dacă nu folosim corect biotehnologia, o mică elită o va utiliza pentru a dobândi capacități supraomenești și a se ridica, lăsând majoritatea oamenilor în urmă. Omenirea se va împărți astfel în specii diferite; pentru prima dată, bogații vor fi o specie diferită de săraci. Aceasta este cea mai mare inegalitate din istorie. Multe locuri de muncă vor dispărea, dar vor apărea altele noi. Problema principală nu va fi absența absolută a muncii, ci recalificarea oamenilor. Ei vor trebui să-și schimbe mereu profesia și să învețe toată viața. Educația actuală nu îi pregătește pentru aceasta. Singura cale de a face față este cooperarea globală.”