MEDICINA

M. Sretenović

Digitalni svet zdravstva

Ćelija kao softver

U Silicijumskoj dolini obrazovao se nov pristup medicini o kojem smo ranije mogli samo da sanjamo. Pomoću algoritama, veštačke inteligencije i brojnih podataka,kompanije poput „Gugla“, „Majkrosofta“, „Epla“... uveliko govore o mogućnostima lečenja raka, programiranju ćelija, odgajanju veštačkih organa, manipulaciji gena, produženju života. Čovečanstvo je na putu ka jednom tehnologizovanom, podacima pokretanom, digitalnom svetu zdravstva. Šta nam donosi digitalna medicina budućnosti?

Tomas Šulc, autor knjige „Medicina budućnosti - kako Silicijumska dolina namerava da ukloni bolesti i produži nam život” piše da su velike kompanije shvatile da, ukoliko umreže i analiziraju ogromne količine podataka uz pomoć biohemičara, lekara, informatičara i drugih naučnika, to će dovesti do nove ere u medicini.

- Glavno saznanje je da smo na pragu ogromnih promena. Prethodni vek obeležen je time da smo uspeli da razumemo dva osnovna gradivna elementa ovog sveta: atom i bit. Sada smo na putu da ovladamo trećom osnovnom jedinicom - genom. Ako nam uspe da steknemo kontrolu nad biološkom informacijom, ovaj svet će se iznova suštinski izmeniti - navodi Šulc, dugogodišnji  „Špiglov” dopisnik iz Silicijumske doline.
On primećuje da je region oko San Franciska prerastao u centar globalnog napretka. Tu je kičma tehnološke industrije, milijarde i milijarde kapitala uložene u smelost svake godine. A tu su i koncerni koji ne štede kad ulažu u ideje koja će promeniti svet i biti više nego isplative.

- Najveći deo bruto društvenog proizvoda u većini zemalja odlazi na zdravstvo. Već postoje banke podataka prepune genetskih informacija, milijarde i milijarde gigabajta analiza DNK, znanja o našem naslednom materijalu. Nastale su nove naučne discipline kao što su sintetička biologija, bio-IT čija se znanja neprestano šire. Razvijaju se nove ideje: istraživači razvijaju molekule koji će dobiti ubrzanje u ćelijama i koji će telu poslužiti kao podsticaj da proizvede svoj sopstveni lek. To zvuči kao naučna fantastika koju bi svaki lekar i biolog pre nekoliko godina proglasio uvrnutom. Nije daleko ni mogućnost da se produži život. Sve dok smrt ne bude samo još tehnološki problem. „Gugl” je, recimo, osnovao zavisno preduzeće koje istražuje mogućnosti za produženje života. Tamo ne rade ljudi bujne mašte, već vodeći genetičari u svetu - naglašava Šulc.

Život dug dva veka?

Put do dužeg života, kako dodaje, vodi preko personalizovane medicine, s terapijama skrojenim po meri pojedinca, zasnovanim na analizi njegovog naslednog materijala i drugih individualnih podataka. To znači suštinsko okretanje od sveta masovnih lekova. Personalizovana digitalna medicina prepoznaje rak ili infarkt u što ranijem stadijumu, kada je lakše boriti se sa bolešću.

- Kao što danas ne možemo da zamislimo svet bez mobilnih telefona, kroz nekoliko godina ćemo se pitati: kako smo mogli da puštamo da nas lekar leči bez pristupa ogromnom blagu podataka - analizi naše DNK, sastavu našeg miokrobioma, osnovnim crtama ličnog proteoma (celokupan set proteina izraženih genomom). Ključ nove medicine predstavljaju podaci koji se očitavaju s uređaja, iz genoma, senzora. Analiziraju se algoritmi individualne istorije bolesti i upoređuju sa algoritmima istorije bolesti hiljada drugih pacijenata, piše ovaj autor.
Cilj Šulcove knjige je da informiše o novom svetu budućnosti koji je u nastanku i pokrene debatu o idejama poput one o uzgajivanju veštačkih organa i poboljšavanju čoveka putem implanta. U Silicijumskoj dolini nadaju se da će se životni vek u budućnosti produžiti na 200, pa čak i 500 godina.

- Uz pomoć CRISPR-a, neke vrste genetskih makazica, geni mogu planski da se pretražuju i zamenjuju, kao u nekom programu za obradu teksta - da se jednostavno iseku ili zamene, i da se na taj način manipuliše suštinskim osobinama biljaka, životinja ili ljudi. Ova tehnologija stara je nepunih pet godina, ali Kina i SAD već rade na eksperimentima sa embrionima. Nedavno je otkrivena mutacija gena LRRK2 koja umanjuje međućelijski saobraćaj, a to na kraju dovodi do oboljevanja od Parkinsonove bolesti, ističe Šilc, i naglašava : Ako ona može da se ukloni, naučnici se nadaju da bi time možda mogla da se spreči pojava ove bolesti.
U odeljku „Digitalna biologija - kako ćelija postaje softver”, Šulc podseća da je nekada sekvencioniranje genoma koštalo više miliona dolara, a danas samo nekoliko stotina dolara.

- Ko pronađe lek za Alchajmerovu bolest zaradiće milijarde. Životinje ne oboljevaju od demencije te tako nedostaju modeli i objekti za testiranje. U međuvremenu je otkriveno 30 gena koji doprinose Alchajmerovoj bolesti, 35 koji doprinose Parkinsonovoj i 34 za Lu-Gerigovu. Poređenja radi, broj genetskih mutacija koje su, krajem 1990-ih, dovođene u vezu sa svakom od ovih bolesti iznosio je 3, 0 i 1. Proteklih decenija otkrivani su onkogeni, geni raka, pa je kompanija „Denali” usmerila težište svoje pažnje na tzv. degenogene. Ova kompanija hoće da razvija lekove usmerene na mutacije gena koji učestvuju u izazivanju neurodegenerativnih bolesti. Druga inovacija u koju naučnici polažu nade jeste imidžing, dijagnostika pomoću slika. U laboatoriji „Denalija” elektronski mikroskop „velika ptica” analizira hiljade ćelijskih proba istovremeno i odmah izbacuje snimke molekula i ćelijskih struktura na monitoru, navodi Šulc.
Pominje da je kompanija „Alzeka” prikupila milone dolara za tehnologiju snimanja pomoću nanočestica. Nanočestice se usmeravaju na tzv. amiloidne plakove, po kojima se prepoznaje Alchajmerova bolest, a pomoću magnetne rezonance oni postaju vidljivi...

Industrija menja neurologiju

U Kini je, dodaje, otvorena neka vrsta fabrike za skeniranje mozga, u kojoj se snimci visoke rezolucije proizvode kao na tekućoj traci da bi se brzo i jeftino stvorile mape mozga u 3D tehnologiji. „Do sada su ovakvi procesi izrade mapa značili višemesečni i skup rad. Naučnici su, recimo, mišje mozgove, velike nekoliko milimetara, morali dijamantskom oštricom da seku na 15. 000 ekstremno tankih kriški, da na svakom sloju hemikalijama obeleže šta traže, pa da zatim prave snimke uz pomoć mikroskopa i da ih na kraju sklapaju u trodimenzionalnu sliku. U kineskoj fabrici ovaj proces sada obavljaju mašine. Slične fabrike planiraju se i na drugim mestima. Industrijsko prikupljanje podataka izmeniće neurologiju”, piše Šulc.

Najveći izazov za sve terapije neurodegenerativnih bolesti je kako da se lekovi ubace u mozak. O tome raspravljaju naučnici specijalizovani za barijeru između mozga i krvi. Stvorili su, genetskom tehnologijom, izmenjenog miša koji raspolaže ljudskom barijerom između krvi i mozga. I to moću tehnologije CRISPR. Tako se testira kako molekuli načinjeni za ljude mogu da se prenesu na izvor bolesti. Pošto se ove degenerativne promene nasleđuju a miševi se razmnožavaju brzo, nastalo je hiljade životinja na kojima se mogu vršiti istraživanja. Životinjski model za kojim se čeznulo stvoren je u laboratoriji, sasvim jednostavno. „Ludilo?”, pita se autor knjige.

Ljudsko telo ili fabrika lekova?

Iz knjige saznajemo da je u Kini u toku prva studija posvećena lečenju parkinsonizma uz pomoć embrionalnih matičnih ćelija. Hirurzi buše rupu u pacijentovoj glavi i injekcijom, direktno u mozak, ubacuju milione neurona koje su prethodno dobili iz matičnih ćelija. Na Novom Zelandu traže lek za Parkinsona ubrizgavajući svinjske ćelije direktno u ljudske mozgove. Ovu bolest izaziva pre svega to što se gube ćelije mozga koje proizvode dopamin. One su od suštinskog značaja za kontrolu pokreta. Da bi se taj gubitak nadoknadio, biotehnološka firma „Living sel tehnolodžis”, iz Ouklenda, preparira svinjske moždane ćelije, prevlači ih zaštitnim slojem kako ih ljudski sistem imuniteta ne bi napadao i ubacuje ih u mozak. Prve studije mnogo obećavaju.Tako se podstiče rast nervnih ćelija, kao da usađujemo neku malu neurohemijsku fabriku.
Naučnici traže kako da u telo unesu neka vrsta šifre, uputstva koje programira ćelije koje bi proizvodile proteine i same se borile protiv bolesti. Time bi naše sopstveno telo postalo fabrika lekova.
Tomas Šulc piše i o eksperimentalnoj mRNK terapiji koja ćelijama treba da naloži da proivedu protein VEGF, odavno poznatog kao najvažniji protein za rast novih krvnih sudova. Igra suštinsku ulogu kod srčanog infarkta, dokazao je Kenet Čin, profesor molekularne biologije na Harvardu. Miševi su nakon infarkta živeli duže i srca su im bila jača nakon te terapije.

AI kao onkolozi

Trun je razvio i kadu koja svaki put kad se čovek kupa rutinski ultazvukom pod vodom ispituje telo i traži tumore i ciste. Rezultati do kojih ultrazvučni senzori dolaze procenjuje sistem veštačke inteligencije, koji prepoznaje sumnjive promene. Tako se rak bubrega ili nadbubrežne žlezde prepoznaje u najranijem stadijumu.

- Čak i Ministarstvo odbrane SAD istražuje da li veštačka inteligencija može da pomogne lekarima da razviju nove terapije protiv raka dojke. U bankama podataka ovog ministarstva nalazi se 13.600 uzoraka tkiva, koje je ministarstvo stavilo na raspolaganje biotehnolškom preduzeću „Berg helt”, koje je razvilo platformu veštačke inteligencije. Pomoću nje se uzorci tkiva raka dojke prepoznaju zajedno sa svim medicinskim podacima pacijenta. Uz to, mašina se snabdeva i velikim količinama analiza gena i proteina. To su milijarde podataka. Softver traži model mogu li da se prepoznaju biomarkeri koji su jasni signali upozorenja na rak dojke i postoje li tačke napada u kojima lekovi mogu da deluju.
Autor knjige piše o tome da „Gugl” poziva vodeće onkologe i neurologe na samite na kojima se raspravlja o novim tehnološkim pristupima: o tome kako je moguće da se ćelije dobijene biopsijom tumora procene ogromnom brzinom - da bi se napravila neka vrsta digitalnog otiska prsta karcinoma. Kako pomoću kompjutera može da se analizira šta tačno rade imunoćelije unutar nekog tumora. „Fejsbuk” finansira izrade atlasa ljudskih ćelija, kartografsku obradu svih ćelija ljudskog tela...

- Ako se kontroliše rak, svaka druga bolest biće izlečena. Genetika je projekat. U svetu nastaju banke podataka genoma, koje se mogu pretraživati algoritmima. „Majkrosoft” radi na tome da se razvije terapija matičnim ćeljama za koju nisu potrebni embrioni, te stoga nema etičkih nedoumica. Oni smatraju da, ako bude moglo da se ustanovi kako ćelije donose odluke i kako funkcionišu njihovi algoritmi, moći će da se pronađe i programski jezik koji će omogućiti da se ćelijama upravlja. Na kraju ovog puta, mogao bi da stoji neki molekularni DNK kompjuter koji prepoznaje rak u nekoj ćeliji i naređuje mu da izvrši samoubistvo. Neka vrsta doktora u samoj ćeliji. To je zasad spektakularno, ali ideja obećava - navodi Šulc.

Samopregled mobilnim telefonom Onkolozi ovako opisuju budućnost: pacijentima obolelim od raka biopsijom će se uzimati uzorak tumora i slati u laboratoriju za sekvencionisanje DNK. Podaci će se slati u klaud i analizirati pomoću veštačke inteligencije. Bioinformatički procesi uslediće po planu lečenja sa sistemom određenog imuniteta. Iz klauda će se slati instrukcija proizvodnji lekova, a mašine će automatski sintetizovati individualnu terapiju. U odeljku knjige „Kako moć algoritama menja zdravstveni sistem” autor govori o dostignuću Sebastijana Truna (Univerzitet Stanford, SAD) koji je uspeo da nauči kompjuter da prepozna rak kože.   - Sofver je za to obučen uz pomoć 129.450 snimaka promena na koži. Zadatak za mašinu je bio da razlikuje dobroćudne od zloćudnih promena na koži i da postavlja dijagnozu karcinoma i melanoma. Doveden je 21 dermatolog, a mašina je dijagnoze postavljala sa istom tačnošću kao i lekari, samo mnogo brže. Ti kompjuterski modeli mogu da se prenesu u amplikaciju na smartfon, tako da čovek može kod kuće da pregleda svoje telo kamerom na mobilnom telefonu, umesto da svake dve godine ide kod lekara na pregled. Cilj mi je da napravim revoluciju u medicini novim oblicima postavljanja dijagnoze, rekao je Trun, a prenosi Šulc.

Štampana jetra

M. Sretenović

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"