Personalni „mišiji“ model – mali „avatari“ u borbi protiv raka

Avatar – Prema hinduizmu ovaj pojam je izveden od staro indijskog pojma avatara što znači silazak i upućuje na božansku manifestaciju ili inkarnaciju na zemlji.Model personalizovanog miša je u suštini jedna od najboljih paradigmi varijanti ovog starog religijskog koncepta, s tom malom razlikom, što nema veze sa religijom. U prvom planu je medicina i zdravlje čoveka.

Slobodno rečeno, mišiji „avatari“ bi mogli u budućnosti da omoguće lekarima da nađu najefikasnije rešenje za borbu protiv raka, pre nego što ga primene na samom pacijentu. Barem tako tvrde istraživači koji su se skupili na godišnjem skupu organizacije HUGO (Human Genome Organisation) u Australiji tokom druge polovine marta meseca ove godine.

„Korišćenjem personalizovanih avatara bi omogućilo da probamo različite kombinacije lekova i da napravimo i ispravimo greške pre nego što ih primenimo u kliničkoj praksi“, kaže Edison Liu (Edison Liu), predsednik HUGO organizacije i vođa laboratorije Jackson Laboratory iz Bar Harbora u Mejnu. „To je smer istraživanja koji mnoge istraživačke grupe, trenutno, prate.“

Pojam „Avatara“ se koristi u neformalnoj komunikaciji među istraživačima. Pojam podrazumeva korišćenje miša ili neke druge životinje u istraživanju koje će omogućiti nalaženja leka za konkretnog pacijenta. Pacijentu koji poseduje tumor, deo tog tkiva bi se odstranio i nakalemio na životinju. Tako bi se stvorio personalni model raka pacijenta koji se ne nalazi na samom pacijentu. Tako postavljen model bi postao „ogledno polje“ na kome bi se isprobali lekovi, koji bi mogli da izleče specifičan tumor.

Ideja ovog pristupa je jednostavna – rak koji se pojavljuje kod pacijenta je uvek specifičan i pomalo modifikovan, jer je nastao od tkiva samog pacijenta. Zbog toga, medicinari imaju pred sobom uvek drugačiju bolest da leče i ako su do sada imali posla sa mnogo primera raka pluća, na primer. Zbog toga ni jedan rak (tumor) nije isti i nije teško pretpostaviti da se lečenje mora prilagoditi svakom pacijentu posebno. Tretiranje pacijenta ne isprobanim kombinacijama lekova, gde se ne može predvideti konačan rezultat terapije predstavlja, u najmanju ruku, kockanje sa životom tog istog pacijenta. Kako je neophodno da se eliminiše tkivo tumora, a da se ne ošteti sve ostalo, bilo bi dobro onda imati njegov uzorak van pacijenta i probati razne metode lečenja. Na taj način je nastao koncept personalizovanog avatara. Da, jeste okrutno kao što zvuči, ali mali avatar će preuzeti sav rizik tretiranja raznim lekovima, sve dok se ne nađe prava kombinacija. Za to vreme pacijent može biti u bolnici pod sredstvima koja samo sprečavaju dalje napredovanje tumora, sa minimalnim rizikom za komplikovanje, već nezgodne, situacije.

U jednom primeru ovog pristupa istraživač Šin Grimond (Sean Grimmond) sa univerziteta Queensland iz Brizbena, zajedno sa svojim kolegama (Australian Pancreatic Cancer Genome Initiative) analizirali su uzorak pankreasa da bi identifikovali mutaciju koja bi ga učinila podložnim određenim lekovima. Zbog toga, oni su napravili personalni mišiji model, tako što su metodom ksenotransplantacije premestili deo pacijentovog tumora na miša sa oslabljenim imunim sistemom (imonodeficiencija). To im je omogućilo da testiraju reakciju tumora na lek mitomicin C, koji je prema početnim analizama mogao biti efikasan u tretiranju raka. Nastavak priče je pomalo ironičan. Istraživači su objavili, u svom izveštaju na godišnjem okupljanju, da je se tumor pod dejstvom leka smanjio, ali dok čekao ishod, pacijent je preminuo.

Bez obzira na ovaj polovičan uspeh (ili neuspeh), istraživači misle da bi ovakav pristup u lečenju mogao dati dobre rezultate, u budućnosti. Za sada, manje od 5% ljudi sa rakom pankreasa u SAD preživi više od 5 godina. Uobičajeni tretman, lekom gemcitabine, produžava život pacijenta do godinu dana.

„Idealna situacija bi bila da se istraživanje prirode raka počne u najranijoj fazi, jer dok rak postane otporan na standardne tretmane, lekari mogu da sprovedu dovoljno testova i da nađu odgovarajući lek“, kaže onkolog Manuel Hidalgo (Manuel Hidalgo) sa španskog nacionalnog centra za istraživanje raka u Madridu. On u svojoj kliničkoj praksi koristi, takođe, ksenograftski (xenograft) model u tretiranju raka pankreasa.

Grimondov tim, koji je deo organizacije ICGC (International Cancer Genome Consortium) je otkrio veliki opseg mutacija analiziranjem genoma od preko 100 ljudskih tumora pankreasa. Potpomognut rezultatima prethodnih genomskih analiza ovog tumora, tim je uočio nekoliko gena koji su važni za rast i razvoj nervnih ćelija. Ovaj rezultat je u saglasnosti sa prethodnim istaživanjima, što sugeriše da proteini koje kodiraju geni koji aksone (akson – nervno vlakno) vode do njihovog odredišta mogu biti dobra meta za lekove protiv raka. „Zanimljiva je pomisao da ova spoznaja može dati nagoveštaj kako je rak pankreasa dobar u napadanju nerava, što prouzrokuje velike bolove kod pacijenta“, kaže Grimond.

„Ova strategija je posebno pogodna kada su u pitanju heterogenomski tumori kao što je rak pankreasa“. kaže Andriju Biankin (Andrew Biankin), vođa Garvin instituta u Sidneju (Asutralija) koji se bavi istraživanjem ovog tumora. On je, takođe, vodeći saradnik u projektu koji vodi ICGC. Za takve tumore, kombinacija lekova koja napada više meta unutar zloćudnog tkiva ima veće šanse da bude efikasna, nego jedan velika teška terapija koja napada samo jednu tačku, tvrdi Biankin.

„Ovo može pomoći da se uštede velike količine lekova koje bi inače bile iskorišćene (da ne kažemo bačene) zbog sporog reagovanja prilikom kliničkih proba.“, kaže Biankin. On će predvoditi australiski klinički test pod imenom IMPACT, koji će proširiti postojeću studiju tako što će uvrstiti još pacijenata sa rakom pankreasa. Trenutno, mnoga klinička istraživanja i testovi koji se bave ispitivanjem raka se završavaju vrlo brzo, jer premali broj pacijenata reaguje na lekove. Međutim, u budućnosti, mišiji „avatari“ bi mogli biti prvi koji bi identifikovali podgrupe pacijenata kod koji bi određeni lek dao rezultate – i tako bi se broj pacijenata koji reaguju na lekove povećao.

Sve ovo, zahteva promenu kliničkog ustrojstva svesti, kaže Hidalgo. „Naši sistem kliničkog testiranja nisu skrojeni da potvrde korišćenje lekova na osnovu malih ispitnih grupa“, kaže on, „Da bi lek bio odobren zahteva se nasumično testiranje na velikom broju pacijenata, i zbog toga je potrebno da se promeni viđenje kontrolnih agencija koje prate probe i na osnovu toga daju svoja odobrenja za primenu lekova“.

Da li bi ste ugrozili njegov život da biste spasili svoj?

Živi bili, pa videli…

Novi test ljudske pljuvačke može otkriti prisustvo raka

Novi medicisnki test ljudske pljuvačke se može iskoristiti u merenju potencijalnih karcinoma koji su se našli unutar DNK čoveka.

“Testom se meri količina oštećene DNK u ljudksom telu”, kaže profesor Hauh-Jyun Candy Chen, vođa istraživačkog tima koji je osmislio test. “To je vrlo važno, jer je podatak o oštećenoj DNK-a svojevrstan biomarker, koji može pomoći lekarima da postave pravu dijagnozu i da prate razvoj nekog medicinskog stanja”

Izvor: Torsten Philipp via Wikimedia

Izvor: Science Daily

Svemirska simulacija: Zemlja bi mogla biti rasadnik života u Sunčevom sistemu – i šire

Astronomi su sem gledanja u zvezde dosta dugo praktikovali i izučavanje meteorita koji su očigledno došli sa Meseca i Marsa. Posle silovitih udara masivnih asteroida materijal koji se nalazio na mestu udara je bivao izbačen van gravitacionog polja ova dva nebeska tela. Posle toga je završio u među planetarnom prostoru, da bi vremenom došao i do nas, ovde na planetu Zemlju.

Postavlja se interesantno pitanje: Koliko je „Zemaljskog materijala“ moglo da završi negde u našem Solarnom sistemu?

Razni astronomi su se bavili ovim pitanjem, igrajući se sa simulacijama u kojima se razmatra mogućnost putovanja test čestica Zemaljskog porekla. Zaključak je da je relativno lako izvodljivo da se delovi Zemljine kore nađu u jednom trenutku na površini Meseca ili  Venere. S druge strane, malo je verovatno da bi nešto od tog materijala stiglo do Marsa, jer neophodno je savladati gravitaciono polje Zemlje i Sunca.

Simulacija rasejanja zemljskog zivota

Nedavno, Maurizio Rejes-Ruiz (Mauricio Reyes-Ruiz) sa Nacionalnog autonomnog univerziteta Meksika (Universidad Nacional Autonoma de Mexico), i nekoliko njegovih kolega, je završio najveću, do sada, simulaciju izbijanja Zemaljskog materijala u svemir. Čini se da imaju pomalo iznenađujući rezultat.

Prema njihovoj simulaciji, 10242 test čestice (ovde shvatiti čestice vrlo rastegljivo – to bi trebalo da budu, u stvari, veliki komadi zemlje i kamena) su izbačene u Solarni sistem. Simulaciju su startovali 5 puta, ali svaki put su povećanom srednjom brzinom kretanja izbačenih fragmenata.

Prvo pravo iznenađenje je bio podatak da je broj čestica koji je „stigao“ do Marsa, čak, sto puta veći od onog koje su prethodne simulacije davale (naučnički: dva redova veličina veći broj).

Sledeće iznenađenje je još bolje: povećanjem brzine fragmenata, povećavala se šansa da oni stignu do Jupitera, a ne do Marsa!

Ovo bi moglo imati značajne posledice na mogućnost da je život sa Zemlje došao i u najdalje delove Sunčevog sistema. U tim simulacijama je uzeto u obzir i vreme, jer teško je verovati da nešto sa Zemlje može preživeti u nedogled van svog prirodnog okruženja. Meksički tim je ograničio svoju simulaciju na vremenski period 30000 godina. Prema astro biolozima, to je maksimalno vreme preživljavanja živog organizma u svemiru, a koji dolazi sa Zemlje. Ovde se podrazumevaju samo najotpornija bića – bakterije, virusi i slične štetočine.

U nekoj hipotetičkom razvoju događaja, postoji mogućnost da je Zemlja ta, koja je posejala život ka Jupiterovom mesecu Evropi. Da bi život sa Zemlje mogao da opstane u promenjenim uslovima gravitacije i prinosa sunčeve toplote, neophodna mu je voda. Za Evropu se veruje da na svojoj površini krije ispod ledenog pokrivača veliki okean. Međutim, meksička simulacija ne pokazuje da li, i koliko fragmenata pada na Evropu, samo potvrđuje njihov pad na Jupiter.

Jupiterov mesec Evropa: Nova simulacija otkriva da fragmenti velike brzine odvojeni od Zemljine kore bi mogli da dođu do meseca kao što su Ganimed i Evropa, koji je ovde prikazan. Veruje se da Evropa na sebi ima veliki okean. Izvor: Wikimedia Commons

Iznenađenjima nije kraj, jer se ispostavlja da sa povećanjem brzine mnoge čestice uspešno napuštaju Sunčev sistem. U stvari, mnogo je veći broj njih koji završi u među zvezdanom prostoru nego sveukupno na svim planetama sunčevog sistema. Tu su ubrojani i fragmenti koji se vremenom vrate na Zemlju.

I sada jedno veliko AKO…

Ako ovi fragmenti sa Zemlje mogu da sačuvaju život sa Zemlje, čak, i na duži vremenski period nego što naučnici predviđaju, onda u ovom trenutku, život sa Zemlje bi mogao biti na putu ka udaljenim zvezdama.

To boldly go… again.

Treba imati na umu da polazna brzina fragmenta, izbijenih sa površine Zemlje, ne može prevazilaziti neku vrednost. Granična vrednost (maksimalna moguća) je ona, pri kojoj Zemlja biva uništena prilikom sudara sa nekim povećim asteroidom. U tom slučaju ne bi bilo nikoga da pravi ovakvu simulaciju.

Nekoliko stvari može da se zaključi iz ove priče.

Artur K. Klark (Arthur C. Clark) je smislio svoju odiseju potpuno pogrešno (2001: Odiseja u svemiru).

Monolit, iz pomenute odiseje je, u stvari, sa planete Zemlje. Moja slobodna interpretacija.

Pre ili kasnije, Svemir će biti „zaražen“ antropomorfnim oblicima života (život koji se zasniva na ljudskoj morfologiji i hemijskom sastavu). Primesa prisutna u univerzumu TV serije „Zvezdane Staze“.

Ako oćemo da otputujemo negde, van okvira naše planete, najbolje bi bilo da zakucamo asteroid u Zemlju, pa – kud koji mili moji. Kada se Sunce bude gasilo, to i nije tako loša ideja.

Možda, smo i mi došli od nekud na isti način. Možda, i sa samog Marsa. Ovde izreka „pao sa Marsa“ dobija potpuno drugačiji smisao.

Sve u svemu, ideja je intrigantna, ali ostavlja mesta za mnogo špekulacija i nagađanja. Jedna od onih stvar koja će još dugo vremena (ako ne, i zauvek) ostati u domenu „misaonog eksperimenta.“

Mala vibracija za bolji osećaj

Za sledeću priču važi poznata izreka:

„Sitnica koja život znači.“

Istraživači sa tehnološkog instituta u Džordžiji (Georgia) su razvili rukavicu sa dodatkom koji omogućava da njen nosilac ima poboljšan osećaj dodira. Prema njihovom istraživanju i radu, primenom male vibracije na samom vrhu prsta ruke, poboljšavaju se osetljivost dodira i motoričke sposobnosti.

Jedno od prethodnih istraživanja je pokazalo da dodavanje belog šuma – koncept koji se zove stokastička rezonanca – može poboljšati vid, sluh, kontrolu ravnoteže i dodir. Međutim, i ako uspešno definisan i proveren, do sada, nije primenjen na bilo koji uređaj, tačnije, ovo poboljšanje nije iskorišćeno u praktične svrhe. Istraživači iz pomenute laboratorije veruju da prvi prototip koji koristi koncept stokastičke rezonance, zakačen na vrh prsta, poboljšava osećaj dodira.

Šinohara i Ueda sa svojim uređajem prilikom testa na jedinstven dodir. Izvor: http://gtresearchnews.gatech.edu/

„Ovaj ili sličan uređaj može jednog dana biti iskorišćen da pomogne pojedincima čiji posao traži veliku preciznost u manuelnom radu ili onima sa medicinskim stanjem koje smanjuje njihovo čulo dodira.“, kaže Džim Ueda (Jim Ueda), profesor pri Džorž V. Vodruf (George W. Woodruff) školi mehaničkog inženjerstva pri laboratoriji u Džordžiji.

Ueda je radio sa Minoru Šinoharom (Minora Shinohara), takođe profesorom, pri školi primenjene fiziologije u sastavu iste laboratorije i sa Juiči Kuritom (Yuichi Kurita), gostujućim naučnikom, na projektovanju samog uređaja i testiranja njegovih mogućnosti, na malo grupi zdravih pojedinaca.

Specifikacije uređaja i rezultati testova su prikazani maja meseca 2011. godine na Internacionalnoj IEEE konferenciji robotike i automatike u Šangaju.

Uređaj koristi jedan pobuđivač napravljen od velikog broja slojeva olova, oksida cirkonijuma i titanijuma, sve sa ciljem da se generišu vibracije visoke frekvencije. Keramički slojevi su pijezoelektrci, što znači da oni proizvode električni napon kada se na njih primeni mehanička sila. Sam pobuđivač je postavljen sa strane vrha prsta, tako da donja strana šake bude slobodna i da nosilac uređaja (u ovom slučaju rukavice) može manipulisati objektima neometano.

Za ovo istraživanje, istraživači su odabrali 10 zdravih dobrovoljaca i od njih tražili da iskoriste uređaj tokom različitih testova: razlikovanje površina (tekstura) na dodir, test razlikovanja dodira dve tačke, dodir u jednoj tački i test hvatanja. Sve ukupno, rezultati eksperimenta su pokazali da su dobrovoljci pokazali, statistički gledano, bolju manipulaciju i reakciju tokom primene mehaničke vibracije.

Rukavica i plastična test tabla korišćena prilikom testiranja. Izvor: http://gtresearchnews.gatech.edu/

„Svi rezultati su pokazali da je neka mehanička vibracija bolja, nego da je uopšte nema, ali nivo vibracije koja donosi željeno poboljšanje varira od testa do testa.“ primećuje Ueda.

Prilikom svakog testa, uređaj je bio zakačen na ne dominanti kažiprst (kažiprst ruke kojom ne pišemo) pušteno je 6 slučajnih, različitih vibracija. Njihov opseg je varirao od 0 do 150% praga osetljivost dodira te osobe, vrednost koja je određena prethodnim testovima. Prag osetljivosti je vrednost amplitude vibracije koja je potrebna da pojedinac oseti vibraciju.

Prilikom testa, gde je ispitanik trebao da razlikuje dve tače dodira, dva vrlo tanka i oštra vrha su prislonjena na vrh njegovog prsta. On je, tom prilikom, trebao da prijavi koliko jasno razlikuje ta dva mesta dodira, ili da li oseća dva ili samo jedna dodir. Pokazalo se, za sve ispitanike, da su vibracije od 75 do 100% praga osetljivosti omogućavale da naprave razliku između dva dodira koji su bili bliži jedan drugom, nego kada nije bilo vibracije.

Prilikom testiranja na jedinstveni dodir, uz svaki prst je bio prislonjeno vlakno. Zadatak svakog dobrovoljca je bio da prijavi da li mogu primetiti vlakna različite debljine, samo na osnovu dodira. Pokazalo se da su mogli da osete tanja vlakna kada su bili pod uticajem vibracija koje su imale vrednost sve do njihovog praga osetljivosti.

U trećem eksperimentu, parčići papira za glačanje (šmirgl-papir) sa različitim nivoom hrapavosti su bili zalepljeni na jednu stranu plastične table. Istraživači su, zatim, po slučajnom izboru, uzeli neki od papirića i zalepili na drugu stranu – koju dobrovoljci nisu mogli da vide. Zadatak je bio da se prvo dodirne papir koji se nalazio sam sa jedne strane, da bi se na osnovu dodira otkrio isti taj papir u grupaciji sa druge strane table. Pri vibracijama od 50 do 100% praga osetljivosti, ispitanici su bili 15% precizniji u određivanju odgovarajućeg papira, nego kada nisu bili pod uticajem vibracija.

Prilikom testa hvatanja, svaki od dobrovoljaca je trebao da uhvati objekat i da ga drži 3 sekunde sa taman dovoljnom snagom da im ne ispadne. Statistički gledano, primećena su značajna poboljšanja u izvršavanju ovog zadatka, u slučajevima kada su vibracije imale vrednosti od 50, 100 i 125% praga osetljivosti.

Očigledno, sva 4 taktilna testa su potvrdila da primena određenog nivoa mehaničke vibracije poboljšava osetljivost dodira na vrhu prsta. S druge strane, kako vrednosti vibracija koje daju statističko poboljšanje variraju, istraživači trenutno sprovode eksperiment koji bi odredio optimalne amplitude i frekvencije vibracija i efekte dugoročnoj izloženosti samim vibracijama. Sem toga, sprovode rad na optimizaciji dizajna samog uređaja (rukavice) i testiraju efekte kada je pobuđivač prikačen na sam vrh prsta i na nokat.

„U budućnosti, ovo istraživanje može dovesti do razvoja novih ortopedskih pomagala koje će pomoći ljudima sa oštećenjima perifernog nervnog sistema i da im na taj način omogući da nastave svoje normalne aktivnosti“, tvrdi Ueda.

Ueda i prikaz opreme koja je koršćena prilikom sprovođenja testova. Izvor: http://gtresearchnews.gatech.edu/