n anul 1609 Galileo a inventat telescopul şi a văzut pentru prima oară cosmosul într-un mod cu totul nou. Această descoperire a infirmat teoria că Pământul se află în centrul Universului şi a demonstrat că planeta noastră, la fel ca şi celelalte, se roteşte în jurul Soarelui, realitate care până atunci a fost imposibil de observat direct. IBM Research are ambiţia de a se plasa în această tradiţie a inovaţiilor, fie că este vorba de noi dispozitive tehnologice sau de noi instrumente software, pentru a descoperi realitatea înconjurătoare, de la nivelul nanoscopic la cel macroscopic.
În următorii cinci ani, noi laboratoare medicale într-un cip vor funcţiona ca nişte "nanodetectivi" ai bolilor, monitorizând chimia fluidelor organismului şi avertizându-ne imediat dacă avem nevoie să mergem la medic pentru un consult detaliat. Obiectivul cercetătorilor este de a include pe un singur cip din silicon toate procesele necesare pentru a analiza o maladie, procese care în mod normal sunt desfăşurate într-un laborator de biochimie.
În prezent, detectarea cât mai timpurie a unei afecţiuni este de o importanţă crucială. În majoritatea cazurilor, cu cât un diagnostic este pus mai devreme, cu atât mai mari sunt şansele de vindecare sau de ţinere sub control a maladiei. Cu toate acestea, maladii precum Parkinson sau cancerul pot fi foarte greu de diagnosticat atât timp cât nu prezintă simptome clare. Informaţii exacte cu privire la starea sănătăţii pot fi extrase din minuscule bioparticule aflate în fluidele corporale precum saliva, lacrimile, sângele, urina şi transpiraţia. Tehnologiile medicale existente pot capta şi analiza cu foarte mare greutate aceste bioparticule ce sunt de mii de ori mai mici decât diametrul unui fir de păr uman.
Peste cinci ani, tehnologia pentru laboratoare medicale într-un cip ("lab-on-a-chip") poate fi integrată, în mod convenabil, într-un dispozitiv portabil sau păstrat la domiciliu, care să le permită oamenilor să-şi măsoare cu regularitate prezenţa anumitor biomarkeri în organism, în mici cantităţi de fluide corporale şi să transmită aceste informaţii pentru păstrare în cloud, de unde pot fi accesate şi analizate fie de pacienţi, fie de medici. Odată ajunse în cloud, aceste informaţii pot fi analizate împreună cu altele, obţinute în timp real de la dispozitive care fac parte din Internetul lucrurilor (IoT), de către sisteme automate dotate cu inteligenţă artificială (AI).
Analizate împreună, aceste seturi de date ne vor oferi o perspectivă foarte exactă asupra stării noastre de sănătate şi ne vor alerta încă de la primele manifestări ale unor probleme, ajutându-ne să stopăm bolile înainte să se agraveze.
În cadrul IBM Research, cercetătorii dezvoltă o nanotehnologie "lab-on-a-chip" care poate separa şi izola bioparticule foarte mici, cu diametrul de până în 20 de nanometri — o scară la care se deschide accesul spre ADN, virusuri şi exosome (vezicule celulare prezente în fluidele organismului). Analiza acestor particule poate identifica semnele unor boli chiar înainte ca respectivele boli să prezinte simptome. Această tehnică este cunoscută sub denumirea de "biopsie lichidă" şi este concepută să fie mai accesibilă, mai confortabilă şi convenabilă decât biopsia tradiţională sau decât alte metode de diagnoză a cancerului şi altor maladii grave.
Cu cât o maladie este diagnosticată mai devreme, cu atât cresc şansele de a fi vindecată sau ţinută sub control. Spre exemplu, în cazul cancerelor de sân şi de prostată, detecţia lor atât timp cât se află încă în stadiul 1 de evoluţie aproape că asigură o rată a supravieţuirii de 100% pentru următorii 5 ani. Descoperite în stadiul 4, rata de supravieţuire pentru următorii 5 ani scade la aproape 26% pentru cancerul mamar şi, respectiv, la 28% pentru cel de prostată.
Din acest moment este foarte important să identificăm eventualele boli cât mai devreme, deşi majoritatea oamenilor nu ajung la doctor decât după ce prezintă simptome, ceea ce înseamnă că maladia este deja avansată. Tehnologiile de diagnoză din prezent, aşa cum sunt mamogramele, sunt deseori inconfortabile, inconvenabile şi destul de inexacte.
"Acum aproape 10 ani am înţeles că incredibila expertiză şi resursele de micro şi nanotehnologie de care dispunem la IBM pot fi folosite pentru studii avansate în domeniul secvenţierii ADN. În urmă cu aproximativ 3 ani, echipa mea şi cu mine am început să ne gândim cum să folosim nanotehnologia pentru a obţine noi dispozitive şi modalităţi de diagnoză, care, asemenea detectivilor aflaţi în căutarea indiciilor, pot analiza fluidele corporale pentru a identifica eventualii biomarkeri nanoscopici caracteristici diferitelor boli încă din primele stadii de evoluţie ale acestora. Astfel de dispozitive pot îmbunătăţi foarte mult şansele pacienţilor şi pot avea contribuţii majore în domenii ale medicinei precum oncologia, bolile infecţioase şi împotriva bolilor neurodegenerative", susţine Gustavo Stolovitzky, director de programe în cadrul Translational Systems Biology and Nanobiotechnology de la IBM Research.
În prezent, după trei ani de studii în domeniu, cercetătorii de la IBM sunt aproape de a materializa această viziune nouă asupra procesului de diagnoză prin intermediul cipului nanoDLD (nanoscale deterministic lateral displacement). Obiectivul lor este ca peste cinci ani să poată îmbina această tehnologie cu alte nanotehnologii şi cu inteligenţa artificială (AI) pentru a putea detecta maladii grave, precum cancerul, din cele mai timpurii stadii posibile.
În viitor se vor putea depista bolile înainte să apară simptomele
Conform previziunilor cercetătorilor de la IBM, în următorii cinci ani, progresul înregistrat în domeniul nanobiotehnologiei va permite analiza fluidelor corporale pentru identificarea micilor bioparticule care constituie semne ale unor boli precum cancerul chiar înainte de a prezenta vreun simptom, putând astfel să ne adresăm imediat unui doctor.
Tratarea unei boli aşa cum este cancerul, este foarte costisitoare. Conform Societăţii Americane de Oncologie Clinică, costul lunar al unui singur tratament oncologic ajunge în medie la 10.000 de dolari, în timp ce anumite terapii pot costa 30.000 de dolari pe lună sau chiar mai mult. Aceste noi metode de diagnoză sunt din acest motiv foarte importante. Atunci când o maladie precum cancerul este diagnosticată din primele stadii, riscurile de deces şi de cheltuire a unei averi pe medicamente şi tratamente scad foarte mult. Atunci când diagnosticul de cancer în primele stadii ale bolii va putea fi obţinut la fel de uşor precum obţinem rezultatul unui test de sarcină, factorul economic legat de această boală se va schimba şi concomitent va scădea foarte mult şi impactul fizic şi emoţional pe care îl are în prezent un astfel de diagnostic.
În acelaşi timp, dezideratul unui tratament care este atât preventiv cât şi complet personalizat va putea fi atins doar atunci când vom dispune de tehnologia necesară pentru a ne analiza periodic, la nivel celular, în căutarea markerilor anumitor boli. Aceste informaţii pot fi coroborate cu alte date adunate de dispozitive interconectate în internetul lucrurilor (IoT), cum ar fi sistemele de monitorizare a somnului, ceasurile inteligente etc., pentru a ne oferi o imagine completă asupra stării noastre de sănătate.
