Medyczna dolina

Niemiecki rząd inwestuje w najnowsze technologie medyczne – pomaga finansowo zarówno dużym uniwersytetom, jak i małym firmom. Tzw. Medyczna Dolina to coś bardziej formalnego niż amerykańska Dolina Krzemowa. Jest zarejestrowanym stowarzyszeniem, skupia 180 firm, dla których pracuje łącznie 16 tys. osób. Do tego 40 szpitali z pół milionem łóżek i współpraca z naukowcami na uniwersytetach i w centrach badawczych.

Dolina to jednak nie tylko liczby, ale przede wszystkim badania, które wyprzedzają teraźniejszość.

RAKA TRZEBA ZOBACZYĆ

Niemieckie Centrum Badań nad Rakiem (DKFZ), z budżetem przekraczającym 180 mln euro rocznie i armią ponad 2 tys. pracowników, wyznacza sobie jasne cele: znaleźć przyczyny raka, poprawić wykrywalność i metody leczenia. – Jednym z prostszych pomysłów jest zmiana stylu życia. Należy po pierwsze nie palić, po drugie, trzymać właściwą wagę – tłumaczy dr Stefanie Seltmann. – Do tego więcej ćwiczeń fizycznych i mniej alkoholu, lampka wina lub jedno piwo dziennie, w przypadku kobiet nawet mniej.

Znacznie trudniej uniknąć rakotwórczych infekcji, choć przecież dziewczynki można szczepić przeciwko brodawczakom wywołującym raka szyjki macicy. Wreszcie, gdy ktoś ma pechowy zestaw genów, raka nie uniknie. Co wtedy?

Pomogą najnowsze techniki obrazowania. Świętym Graalem w tej dziedzinie jest zintegrowanie dwóch systemów: PET (pozytonowej tomografii emisyjnej) i MRI (obrazowania magnetyczno-rezonansowego). Jak zaznacza prof. Heinz Schlemmer, szef działu radiologicznego DKFZ, do tej pory oba te systemy stosowano osobno. – Połączenie ich zaowocowałoby wczesną i precyzyjną diagnozą nowotworów – mówi.

I już owocuje. Pierwszą i jak na razie jedyną firmą, która wyprodukowała urządzenie łączące oba systemy jednocześnie, jest Siemens. Fascynujące jest oglądanie, jak się takie urządzenie buduje. Otóż robi się to w dużej mierze ręcznie. Pracownik rękami i młoteczkiem montuje zwoje kabla niezbędnego do wytworzenia silnego pola magnetycznego – 60 tys. razy potężniejszego od pola magnetycznego Ziemi. Potrzeba do tego 90 km kabla oraz 1,4 tys. litrów ciekłego helu, by zapewnić niską temperaturę i nadprzewodzenie. Dzięki temu MRI może robić zdjęcia organów wewnętrznych z dokładnością do milimetra, a PET śledzi aktywność metaboliczną komórek. Badanie pacjenta jednym i drugim systemem naraz jest kluczowe dlatego, że wyklucza zmiany położenia ciała, nieuniknione przy badaniu dwoma systemami oddzielnie.

W urządzeniach typu Biograph mMR stosowana jest także technologia TIM (total imaging matrix). To specjalne ułożenie zwojów pozwala skrócić czas badania o połowę. Z kolei technologia DOT (day optimising throughput) pozwala automatycznie wyselekcjonować interesujące lekarza zdjęcia. Całe badanie trwa pół godziny – zapewnia Siemens. Firma sprzedała w ciągu niecałych dwóch lat ponad 30 takich urządzeń do Niemiec, USA, Wielkiej Brytanii, Kanady, Danii, Chin, Korei czy Indii.

JONOWY HIT

Nietrudno się domyślić, że urządzenie produkowane przez Siemensa jest niesłychanie drogie. Wielu krajów rozwijających się może po prostu nie być stać na zakup takiego sprzętu. Nad innymi, potencjalnie tańszymi technikami obrazowania, pracują naukowcy z instytutu IBMI (Institute for Biological and Medical Imaging). Ich pomysł to np. Multispektralna Tomografia Optoakustyczna.

Jak to działa? Do tkanki wysyłany jest impuls świetlny, a tkanka go pochłania. Ów impuls energii świetlnej sprawia, że tkanka na chwilę się rozszerza, a potem kurczy. To skutkuje wysłaniem fali dźwiękowej, która odbierana jest przez ultrasonograf. Dzięki temu można – na razie w formie eksperymentalnej – szczegółowo badać tkankę na głębokości kilku centymetrów, bez naruszania jej.

Dokładne obrazowanie, to tylko jedna ze sfer medycyny przyszłości. Nowotwór – gdy już zostanie dostrzeżony – trzeba przecież zlikwidować. Tu też pojawiają się różne nowe metody działania. Naukowcy ze szpitala uniwersyteckiego w Heidelbergu pracują nad jedyną w Europie terapią HIT, wykorzystującą do niszczenia nowotworów ciężkie jony. Zdaniem ekspertów, jony np. węgla są znacznie skuteczniejsze od tradycyjnie stosowanych w radioterapii promieni rentgenowskich. Po pierwsze, pędząc z prędkością 200 tys. km/s (dwie trzecie prędkości światła), uzyskują energię 20 tys. razy większą. Po drugie, niszczą one znacznie mniej zdrowej tkanki. To szczególnie ważne np. przy nowotworach mózgu. Jony w miarę swobodnie przenikają przez zdrowe komórki i zatrzymują się na określonych głębokościach, niszcząc tylko komórki rakowe. Nowotwór zaatakowany z trzech różnych stron ginie, przy minimalnym uszkodzeniu zdrowych neuronów.

Eksperymentalne leczenie pacjentów tą metodą rozpoczęto w 2009 r. Projekt badawczy i zbudowanie urządzenia kosztowały 120 mln euro i przy obecnej cenie całego zabiegu (kilkanaście sesji) wynoszącej 25 tys. euro, naukowcy mówią skromnie, że nie wiedzą jeszcze, czy HIT okaże się hitem.

To jednak nie jedyna metoda, która zamienia stosowany dziś w leczeniu nowotworów „nalot dywanowy” w „uderzenie precyzyjne”. Naukowcy z IBMI chcą rozwijać techniki „pakowania” leków przeciwrakowych w tzw. liposomy, czyli naturalne struktury występujące w komórkach. Dzięki temu lek zostaje dostarczony precyzyjnie w to miejsce, w którym jest potrzebny. Z kolei eksperci z DKFZ sprawdzają, czy tzw. wirusy onkolityczne – w tym przypadku pobrane z organizmów szczurów – mogą atakować komórki rakowe, omijając zdrowe tkanki.

Na razie badania są na wczesnym etapie; naukowcy chcą sprawdzić, czy jest to terapia bezpieczna, a dopiero później – czy skuteczna. Wstępne wyniki są obiecujące.

CZĘŚCI ZAMIENNE CZŁOWIEKA

Czy nie byłoby wspaniale, gdyby zamiast protez, np. kości, zastawek serca czy piersi – można było uzyskać naturalnie rosnące zamienniki? Dr Konrad Kohler z Centrum Biologii i Medycyny Regeneratywnej w Tybindze twierdzi, że owszem, tak – i nad zamiennikami pracuje.

Z ust naukowców nie schodzi tu termin „komórki macierzyste”. Mogą się one przekształcić w dowolny rodzaj tkanki. Przykładem ich zastosowania jest np. angioplastyka, czyli poszerzanie przytkanych naczyń krwionośnych, przy użyciu stentu (patrz tekst obok). Dr Kohler chce pokrywać stenty warstwą komórek macierzystych, by zapewnić organizmowi wrażenie „naturalności” implantu.

Innym pomysłem jest regenerowanie np. zwieracza pęcherza moczowego, który wraz z wiekiem słabnie, co prowadzi do nietrzymania moczu. Naukowcy pobierają komórki macierzyste ze szpiku kostnego lub łożyska, by te potem przekształciły się w mięśnie. Na ostateczne rezultaty regeneracji zwieracza trzeba będzie poczekać kilka lat; na razie testy na ludzkich komórkach, które wszczepiane są specjalnemu gatunkowi świń sprowadzanych z Danii (1000 euro każda), wypadają pomyślnie.

Jeszcze innym marzeniem – powoli realizowanym – jest regeneracja nerwów, dzięki specjalnym tubkom wyposażonym w setki sztucznych włókienek, na których mogłyby rosnąć komórki nerwowe. Sukces tej terapii to „być albo nie być” dla wielu osób, np. sparaliżowanych w wyniku wypadków.

Inną nowatorską częścią zamienną jest malutki implant częściowo przywracający wzrok. Ma 3 mm kw. powierzchni i rozdzielczość 1,5 tys. pikseli. Stworzone w firmie Retina Implant elektroniczne protezy wszczepiono 20 osobom z retinopatią barwnikową: receptory światła ludzi cierpiących na tę chorobę są całkowicie zniszczone, co skutkuje całkowitą ślepotą. Implant odbiera światło z zewnątrz i pobudza nerwy połączone z nieczynnymi receptorami, a te przesyłają sygnał do mózgu. Ludzie całkowicie do tej pory niewidomi zaczęli widzieć zarysy niektórych większych obiektów, np. owoców, talerzy czy dużych liter. Oraz twarze swoich bliskich.

Nic więc dziwnego, że naukowcy z Medycznej Doliny z optymizmem patrzą w przyszłość. 

RAFAŁ MOTRIUK jest korespondentem naukowym Polskiego Radia. Stale współpracuje z „Tygodnikiem Powszechnym”.

Autor dziękuje niemieckiemu Ministerstwu Edukacji i Badań Naukowych za umożliwienie zwiedzenia Doliny Medycznej.