021-22889554
021-26703715
مشاوره آموزشی رایگان

021-22889554  |  021-26703715 مشاوره آموزشی رایگان

آینده تشخیص زودرس سرطان؟

Jorge Soto

The future of early cancer detection?

Along with a crew of technologists and scientists, Jorge Soto is developing a simple, noninvasive, open-source test that looks for early signs of multiple forms of cancer. Onstage at TEDGlobal 2014, he demonstrates a working prototype of the mobile platform for the first time.


تگ های مرتبط :

Biotech, Cancer, Health
حدود یه سال پیش، خاله من کمردردش شروع شد. اون پیش دکتر رفت و بهش گفتن این مشکل برای کسی که تقریباً سی ساله تنیس بازی می کنه عادیه. اونا توصیه کردن فیزیوتراپی انجام بشه، اما بعد از مدتی اون بهتر نشد، پس دکترها تصمیم گرفتن آزمایشهای بیشتری انجام بدن. یه رادیوگرافی(عکس برداری با اشعه ایکس) انجام دادن و یه ضایعه تو ریه هاش پیدا کردن، و اون موقع فکر کردن اون ضایعه کشیدگی عضلات و تاندونهای بین دنده هاشه، ولی بعد از چند هفته درمان،
وضعیتش بهتر نشد. پس در نهایت، تصمیم گرفتن تکه برداری کنن، و دو هفته بعد، جواب تکه برداری اومد. (جواب) سرطان مرحله سه (پیشرفته) ریه بود. شیوه زندگیش تقریباً پر خطرنبود. هرگز سیگار نکشیده بود، هرگز الکل نخورده بود، و حدود نیمی ازعمرش را ورزش کرده بود. شاید، به همین علت بود که تقریباً شش ماه طول کشید تا تشخیص درست داده بشه. متأسفانه داستان من ممکنه برای بیشتر شما آشنا باشه. یکی از هر سه نفر که اینجا نشستن
در آینده تشخیص یه جور سرطان براشون داده میشه، و یکی از هر چهار نفرمبتلا دراثر سرطان میمیرن. نه تنها تشخیص سرطان زندگی خانواده ما رو تغییر داد، بلکه سرگردانی با آزمایش های مختلف، دکترهای مختلفی که هر کدوم یه حرف میزدن، و بیماریها رو یکی یکی کنار میذاشتن، پراسترس و خسته کننده بود، بخصوص واسه خاله من. و این روش تشخیص سرطان از ابتدای تاریخه. ما درمانها و داروهای قرن بیست و یکم رو برای سرطان داریم،
ولی هنوز کارهای قرن بیستم رو اگه بشه واسه تشخیصش انجام میدیم. امروز، بیشتر ما مجبوریم منتظر علائم باشیم تا نشون بدن مشکلی وجود داره. امروز، بیشتر مردم هنوز دسترسی به روشهای تشخیص زودرس سرطان را ندارن، در حالیکه میدونیم که تشخیص زودرس سرطان اساساً بهترین راه ممکن واسه درمان قطعی اونه. ما میدونیم که تا زنده هستیم میتونیم اینو تغییرش بدیم، و بهمین خاطر منو تیمم تصمیم گرفتیم این مسیرو شروع کنیم، مسیر تلاش برای اینکه سرطان رو
در مراحل اولیه تشخیص بدیم و پایش پاسخ به درمان رو در سطح مولکولی راحت تر، ارزون تر، هوشمندانه تر و در دسترس تر از قبل کنیم. شرایط، البته طوریه که در زمانی زندگی می کنیم که فناوری وضعیت موجود رو با سرعت تصاعدی به هم میریزه، و قلمرو زیست شناسی استثنا نیست. امروز گفته میشه زیست فناوری داره دست کم شش برابر سریع تر از سرعت رشد توان پردازش رایانه ها پیشرفت می کنه. ولی پیشرفت در زیست فناوری فقط سریع تر نمیشه،
بلکه مردمسالارانه هم میشه. درست همونطور که رایانه های شخصی یا اینترنت یا گوشیهای هوشمند راه رو برای کارآفرینان، سیاستمداران یا آموزش هموار کردند، پیشرفتهای اخیر باعث هموار شدن مسیر پیشرفت زیست فناوری هم شده، و این اجازه میده تیمهای چند رشته ای مثل تیم ما سعی خودشونو بکنن و به این مشکلات از زاویه های جدیدی نگاه کنن. ما یه تیم شامل چند دانشمند و فناور از شیلی، پاناما، مکزیکو، اسرائیل و یونان هستیم، و براساس کشفیات جدید علمی معتقدیم که راه
مطمئن و دقیقی پیدا کردیم واسه تشخیص انواع سرطان در مراحل بسیار ابتدایی با یه نمونه خون. این کارو با شناسایی یه سری مولکول خیلی ریز انجام دادیم که آزادانه تو خون ما می چرخن به اسم مایکرو-آر-ان-اِی. برای توضیح اینکه مایکرو-آر-ان-اِی چیه و نقش مهمش در سرطان، لازمه با پروتئینها شروع کنم، چون وقتی سرطان در بدن ماست، تغییرات پروتئینی دیده میشه تو همه سلولهای سرطانی. همونطور که شاید بدونین، پروتئینها مولکولهای زیست شناختی بزرگی هستن
که داخل بدن ما اعمال مختلفی انجام میدن، مثل تسهیل واکنشهای سوخت و ساز یا پاسخ به محرکها یا تکثیر دی-اِن-اِی، ولی قبل از اینکه یه پروتئین ترشح یا تولید بشه، بخشهایی از رمز ژنتیکی که مربوط به اونه از دی-اِن-اِی به آر-اِن-اِی پیام رسان کپی میشه، پس این آر-اِن-اِی پیام رسان دارای دستورالعمل نحوه ساخت یه پروتئین خاصه، و به طور بالقوه میتونه صدها پروتئین درست کنه، ولی چیزی که بهشون میگه کِی اونا ارو بسازن و چند تا بسازن مایکرو-آر-اِن-اِی ها هستن.
پس مایکرو-آر-ان-اِی ها مولکولهای کوچکی هستن که بیان ژن رو تنظیم میکنن. برخلاف دی-اِن-اِی که بیشتر مواقع ثابته، مایکرو-آر-ان-اِی ها میتونن تغییر کنن بسته به شرایط داخلی و محیطی در هر زمان خاص، و به ما بگن کدوم ژنها در اون لحظه خاص به شکل فعال بیان میشه. و این چیزیه که مایکرو-آر-ان-اِی ها رو تبدیل می کنه به یه بیومارکر نویدبخش برای سرطان، چون همون طور که میدونین، سرطان یه بیماری تغییر بیان ژنه. تنظیم خارج از کنترل ژنها. یه چیز مهم دیگه که باید در نظر بگیریم اینه که هیچ وقت دو تا سرطان مثل هم نیستن،
ولی در سطح مایکرو-آر-ان-اِی، الگوییهایی هست. چندین مطالعه علمی نشون داده میزان بیان مایکرو-آر-ان-اِی غیرطبیعی متغیره و الگوی خاصی برای هر نوع سرطان ایجاد می کنه، حتی در مراحل ابتدایی، که پیشرفت بیماری رو نشون میده، و اینکه آیا به دارو جواب داده یا خوب شده، این باعث شده مایکرو-آر-ان-اِی یه بیومارکر به شدت حساس باشه. ولی مشکل مایکرو-آر-ان-اِی ها اینه که نمیتونیم فناوری موجود برای دی-ان-اِی رو برای شناسایی اونا طوری که قابل اعتماد باشه بکار ببریم،
چون توالیهای خیلی کوتاهی از نوکلئوتید هستن، خیلی کوچکتر از دی-ان-اِی. و همچنین، همه مایکرو-آر-ان-اِی ها به شدت شبیه هم هستن، فقط با تفاوتهای ظریف. خوب تصور کنین بخوایم دو مولکول رو از هم تشخیص بدیم، که به شدت مشابه و به شدت ریز هستن. ما معتقدیم راهی برای این کار پیدا کردیم، و این اولین نمایش عمومی اونه. بذارین نشون بدم. تصور کنین دفعه بعد که پیش دکترتون میرین و یه آزمایش معمولی خون انجام میدین، یه تکنیسین آزمایشگاه عصاره تام آر-ان-اِی شما رو تهیه می کنه، که امروز کار خیلی ساده ایه،
و اونو داخل یه پلیت با ۹۶ چاهک مثل این میریزه. هر چاهک این پلیتها بیوشیمی خاصی داره که ما طراحی کردیم، تا دنبال یه مایکرو-آر-ان-اِی خاص باشه، مثل یه تله که فقط وقتی مایکرو-آر-ان-اِی تو نمونه باشه بسته میشه، و وقتی این کارو میکنه، به رنگ سبز میدرخشه. برای انجام واکنش، پلیت رو میذارین داخل یه ابزاری مثل این یکی، و بعدش میتونین گوشی هوشمند خودتونو بذارین روش. اگه اینجا یه دوربین داشته باشیم تا شما صفحه گوشی منو ببینین. گوشی هوشمند هم یه رایانه متصل به اینترنته
و هم یه دوربینه، برای منظور ما به حد کافی خوبه. گوشی هوشمند عکس میگیره، و وقتی واکنش تموم شد، عکسها رو برای پردازش و تفسیر به مرکز داده های ما که آنلاینه، می فرسته. همه این مراحل حدود ۶۰ دقیقه طول میکشه، ولی وقتی تموم شد، چاهکهایی که میدرخشن با مایکرو-آر-ان-اِی های اختصاصی جفت شدن و از نظر میزان و سرعت درخشش بررسی میشن. و بعد، وقتی همه این مراحل تموم شد، اتفاقی که میفته اینه. این جدول مایکرو-آر-ان-اِی های اختصاصی
موجود در این نمونه رو نشون میده و اینکه چطور در طی زمان واکنش دادن. پس اگه این الگوی خاص از مایکرو-آر-ان-اِی نمونه های این فرد رو بگیریم و اونو با شواهد علمی موجود مقایسه کنیم که با الگوهای مایکرو-آر-ان-اِی در ارتباط با یه بیماری خاص هم خوانی داره، سرطان لوزالمعده این شکلی به نظر میرسه. این داخل یه نمونه واقعیه که سرطان لوزالمعده تشخیص دادیم. (تشویق) یه جنبه مهم دیگه از این روش جمع آوری و ذخیره داده ها توی ابره، در نتیجه میتونیم نتایج رو بطور زنده دریافت
و در زمینه اطلاعات قبلی بررسی کنیم. اگه بخوایم فهم بهتری از بیماریهایی مثل سرطان داشته باشیم و از اونا رمزگشایی کنیم، لازمه درمان اونا رو به عنوان بیماریهای حاد و منفرد متوقف کنیم، و به همه چیزهایی توجه کنیم که مدام بر سلامت ما تأثیر میذارن و اونا رو بسنجیم. هم اینها یه نمونه اولیه و آزمایشیه. از روشهای رایج زیست شناسی مولکولی استفاده می کنه، یه ابزار ارزان که سه بعدی چاپ شده، و علم اطلاعات برای سر و کله زدن با یکی از سخت ترین چالشهای انسانیت. چون معتقدیم تشخیص زودرس سرطان
واقعاً باید مردمسالارانه باشه، این راه حل در کل دست کم 50 برابر کمتر از روشهای موجود فعلی هزینه داره، و میدونیم که جامعه میتونه به ما کمک کنه تا اینو سریع تر انجام بدیم، پس داریم وسیله رو طوری طراحی می کنیم که دسترسی بهش رایگان باشه. (تشویق) بذارین خیلی واضح بگم که در مراحل خیلی ابتدایی هستیم، ولی تا اینجا، تونستیم موفق بشیم الگوی مایکرو-آر-ان-اِی سرطان لوزالمعده، سرطان ریه، سرطان پستان و سرطان کبد رو شناسایی کنیم.
و حالا داریم یه کارآزمایی بالینی انجام میدیم با همکاری مرکز تحقیقات سرطان آلمان و ۲۰۰ زن میتلا به سرطان پستان. (تشویق) این تنها آزمایش غیرتهاجمی، دقیق و مقرون به صرفه ایه که بالقوه میتونه باعث تغییر فاحش نحوه تشخیص و درمان سرطان بشه. چون ما دنبال الگوهای مایکرو-آر-ان-اِی داخل خون شما در هر زمان خاص هستیم، لازم نیست بدونین دنبال چه سرطانی هستین. لازم نیست علامتی داشته باشین. فقط یه میلی لیتر خون لازمه
و یه سری ابزار نسبتاً ساده. امروز، تشخیص سرطان عمدتاً وقتی انجام میشه که علائم طاهر بشن. یعنی در مرحله ۳ یا ۴، و به نظر من این خیلی دیره. برای خانواده های ما خیلی گرونه. برای انسانیت خیلی گرونه. ما نمیتونیم جنگ مقابل سرطان رو ببازیم. این علاوه بر میلیاردها دلار هزینه، به قیمت جون افرادی تموم میشه که دوستشون داریم. امروز، خاله من داره شجاعانه میجنگه و با نگاه خیلی مثبتی این مراحل رو پشت سر میذاره. ولی من میخوام این طور جنگها خیلی به ندرت اتفاق بیفته.
میخوام روزی رو ببینم که سرطان به راحتی درمان میشه چون به راحتی تشخیص داده میشه توی مراحل خیلی ابتدایی، و مطمئنم که در آینده خیلی نزدیک، به همین خاطر و به خاطر پیشرفتهای دیگه که هر روز در علوم زیستی داریم می بینیم، نگرش ما به سرطان اساساً تغییر خواهد کرد. این شانس رو به ما خواهد داد که زودتر تشخیص بدیم، اونو بهتر بفهمیم، و براش علاج قطعی پیدا کنیم. بسیار متشکرم.
(تشویق)
Almost a year ago, my aunt started suffering back pains. She went to see the doctor and they told her it was a normal injury for someone who had been playing tennis for almost 30 years. They recommended that she do some therapy, but after a while she wasn't feeling better, so the doctors decided to do further tests. They did an x-ray and discovered an injury in her lungs, and at the time they thought that the injury was a strain in the muscles and tendons between her ribs,
but after a few weeks of treatment, again her health wasn't getting any better. So finally, they decided to do a biopsy, and two weeks later, the results of the biopsy came back. It was stage 3 lung cancer. Her lifestyle was almost free of risk. She never smoked a cigarette, she never drank alcohol, and she had been playing sports for almost half her life. Perhaps, that is why it took them almost six months to get her properly diagnosed. My story might be, unfortunately,
familiar to most of you. One out of three people sitting in this audience will be diagnosed with some type of cancer, and one out of four will die because of it. Not only did that cancer diagnosis change the life of our family, but that process of going back and forth with new tests, different doctors describing symptoms, discarding diseases over and over, was stressful and frustrating, especially for my aunt. And that is the way cancer diagnosis has been done
since the beginning of history. We have 21st-century medical treatments and drugs to treat cancer, but we still have 20th-century procedures and processes for diagnosis, if any. Today, most of us have to wait for symptoms to indicate that something is wrong. Today, the majority of people still don't have access to early cancer detection methods, even though we know that catching cancer early is basically the closest thing we have to a silver bullet cure against it.
We know that we can change this in our lifetime, and that is why my team and I have decided to begin this journey, this journey to try to make cancer detection at the early stages and monitoring the appropriate response at the molecular level easier, cheaper, smarter and more accessible than ever before. The context, of course, is that we're living at a time where technology is disrupting our present at exponential rates, and the biological realm is no exception.
It is said today that biotech is advancing at least six times faster than the growth rate of the processing power of computers. But progress in biotech is not only being accelerated, it is also being democratized. Just as personal computers or the Internet or smartphones leveled the playing field for entrepreneurship, politics or education, recent advances have leveled it up for biotech progress as well, and that is allowing multidisciplinary teams like ours to try to tackle and look at these problems
with new approaches. We are a team of scientists and technologists from Chile, Panama, Mexico, Israel and Greece, and based on recent scientific discoveries, we believe that we have found a reliable and accurate way of detecting several types of cancer at the very early stages through a blood sample. We do it by detecting a set of very small molecules that circulate freely in our blood called microRNAs. To explain what microRNAs are and their important role in cancer,
I need to start with proteins, because when cancer is present in our body, protein modification is observed in all cancerous cells. As you might know, proteins are large biological molecules that perform different functions within our body, like catalyzing metabolic reactions or responding to stimuli or replicating DNA, but before a protein is expressed or produced, relevant parts of its genetic code present in the DNA are copied into the messenger RNA,
so this messenger RNA has instructions on how to build a specific protein, and potentially it can build hundreds of proteins, but the one that tells them when to build them and how many to build are microRNAs. So microRNAs are small molecules that regulate gene expression. Unlike DNA, which is mainly fixed, microRNAs can vary depending on internal and environmental conditions at any given time, telling us which genes are actively expressed at that particular moment. And that is what makes microRNAs
such a promising biomarker for cancer, because as you know, cancer is a disease of altered gene expression. It is the uncontrolled regulation of genes. Another important thing to consider is that no two cancers are the same, but at the microRNA level, there are patterns. Several scientific studies have shown that abnormal microRNA expression levels varies and creates a unique, specific pattern for each type of cancer, even at the early stages, reflecting the progression of the disease,
and whether it's responding to medication or in remission, making microRNAs a perfect, highly sensitive biomarker. However, the problem with microRNAs is that we cannot use existing DNA-based technology to detect them in a reliable way, because they are very short sequences of nucleotides, much smaller than DNA. And also, all microRNAs are very similar to each other, with just tiny differences. So imagine trying to differentiate two molecules, extremely similar, extremely small.
We believe that we have found a way to do so, and this is the first time that we've shown it in public. Let me do a demonstration. Imagine that next time you go to your doctor and do your next standard blood test, a lab technician extracts a total RNA, which is quite simple today, and puts it in a standard 96-well plate like this one. Each well of these plates has specific biochemistry that we assign, that is looking for a specific microRNA, acting like a trap that closes only when the microRNA is present in the sample,
and when it does, it will shine with green color. To run the reaction, you put the plate inside a device like this one, and then you can put your smartphone on top of it. If we can have a camera here so you can see my screen. A smartphone is a connected computer and it's also a camera, good enough for our purpose. The smartphone is taking pictures, and when the reaction is over, it will send the pictures to our online database for processing and interpretation.
This entire process lasts around 60 minutes, but when the process is over, wells that shine are matched with the specific microRNAs and analyzed in terms of how much and how fast they shine. And then, when this entire process is over, this is what happens. This chart is showing the specific microRNAs present in this sample and how they reacted over time. Then, if we take this specific pattern of microRNA of this person's samples and compare it with existing scientific documentation
that correlates microRNA patterns with a specific presence of a disease, this is how pancreatic cancer looks like. This inside is a real sample where we just detected pancreatic cancer. (Applause) Another important aspect of this approach is the gathering and mining of data in the cloud, so we can get results in real time and analyze them with our contextual information. If we want to better understand and decode diseases like cancer, we need to stop treating them
as acute, isolated episodes, and consider and measure everything that affects our health on a permanent basis. This entire platform is a working prototype. It uses state-of-the-art molecular biology, a low-cost, 3D-printed device, and data science to try to tackle one of humanity's toughest challenges. Since we believe early cancer detection should really be democratized, this entire solution costs at least 50 times less than current available methods, and we know that the community can help us
accelerate this even more, so we're making the design of the device open-source. (Applause) Let me say very clearly that we are at the very early stages, but so far, we have been able to successfully identify the microRNA pattern of pancreatic cancer, lung cancer, breast cancer and hepatic cancer. And currently, we're doing a clinical trial in collaboration with the German Cancer Research Center with 200 women for breast cancer. (Applause)
This is the single non-invasive, accurate and affordable test that has the potential to dramatically change how cancer procedures and diagnostics have been done. Since we're looking for the microRNA patterns in your blood at any given time, you don't need to know which cancer you're looking for. You don't need to have any symptoms. You only need one milliliter of blood and a relatively simple array of tools. Today, cancer detection happens mainly when symptoms appear.
That is, at stage 3 or 4, and I believe that is too late. It is too expensive for our families. It is too expensive for humanity. We cannot lose the war against cancer. It not only costs us billions of dollars, but it also costs us the people we love. Today, my aunt, she's fighting bravely and going through this process with a very positive attitude. However, I want fights like this to become very rare. I want to see the day when cancer is treated easily
because it can be routinely diagnosed at the very early stages, and I'm certain that in the very near future, because of this and other breakthroughs that we are seeing every day in the life sciences, the way we see cancer will radically change. It will give us the chance of detecting it early, understanding it better, and finding a cure. Thank you very much. (Applause)