hirdetés
hirdetés

Betegspecifikus gyógyászat

A pontosság fél egészség

Ugyan a személyre szabott orvoslás kategóriája széles, az egészségügyi szakemberek egyre inkább a DNS-alapú terápiát értik alatta. Manapság ez az ágazat tematizálja a tudományos diskurzust, és a halmaz többi elemére mintha kicsit kevesebb figyelem irányulna. Jelen cikkünkben mi ezekkel a némileg háttérbe szoruló megközelítésekkel foglalkozunk, és közülük is főleg azokkal, amelyek szorosabb kapcsolatot ápolnak a műszaki tudományokkal.

hirdetés

Diagnózis

A kardiológus szakemberek a szívverés ritmusa alapján felvételekből képesek felismerni az anomáliákat. A gond az, hogy még a leghozzáértőbb orvosok is ötből egy alkalommal hibáznak. Ilyenkor rosszabb esetben a betegek például infarktust kaphatnak, de az is előfordulhat, hogy felesleges műtéti beavatkozáson kell átesniük.

A John Radcliffe Kórházban éppen ezért kidolgoztak egy MI-rendszert, amely a szívről készített felvételekről sokkal pontosabb elemzéseket tud készíteni. Az Ultromics elnevezésű algoritmust úgy képezték ki a problémák felismerésére, hogy megmutatták neki 1000 páciens felvételeit, és tudtára adták, mely esetekben alakultak ki szívbetegségek. Az eddigi kísérletek eredményei azt mutatják, hogy az algoritmus jóval precízebben dolgozik, mint az orvosok. 

Ultromics (forrás: Twitter)
Ultromics (forrás: Twitter)

Egy másik MI-t a tüdőrák felismerésére tanítottak be a kutatók: csomóknak nevezett sejthalmazok detektálása a feladata. Az orvosok gyakran nem tudják egyből megmondani, hogy ezek a szaporulatok jóindulatúak-e, vagy idővel tumorrá alakulhatnak, és így számos további vizsgálatot el kell végezniük, hogy nyomon követhessék a fejleményeket. A klinikai vizsgálatok alapján a rendszer rögtön kiszűri az ártalmatlan eseteket, amivel az egészségügy számára jelentős költségeket, az emberek számára pedig több hónapnyi szorongást takaríthat meg.

Nanotechnológiával a rák ellen

A rákos megbetegedések kezelésének egyik legnagyobb hátulütője, hogy az orvosok önhibájukon kívül pontatlanok. Legtöbbször egyszerűen elkerülhetetlen, hogy a daganatok eltávolítása során ne maradjon hátra túl sok beteg sejt a szervezetben, vagy ne kerüljön ki túl sok egészséges sejt belőle. A technológiai fejlődés mostanra (talán) már elérte azt a szintet, hogy mikroszkopikus robotokkal az összes (és kizárólag) beteg elemet el lehessen távolítani az emberi testből.

Az MIT tudósai kifejlesztettek egy új hidrogél tapaszt, amely többfrontos támadással segít az orvosoknak a páciensek szervezetéből tökéletesen eltávolítani a végbélrákot. A találmányt főleg posztoperatív (műtét utáni) alkalmazásra szánják. Az eltávolított tumor helyére helyezett gél háromszakaszos hadjáratot indít a hátramaradt rákos sejtek ellen.

A lépcsők: 
– a tapasz arany nanorudakat tartalmaz, amelyek a közel infravörös sugárzás hatására felmelegednek. Ez a folyamat termikus módon pusztítja el a tumort;
– felmelegedésük közben a nanorudak egyszersmind kemoterápiás hatóanyagot is kibocsátanak magukból, amely képes helyileg pontosan lerohanni a daganatot;
– a tapaszban lévő többi nanorúd RNS-t szabadít rá a tumor helyére. Ez segít lecsitítani az egészséges sejteket esetlegesen daganatsejtté alakító onkogéneket. Az állatkísérletek alatt elképesztő hatékonysággal dolgozott a zselé.

Beültetés

Gerincet stabilizáló rudakat akkor használnak, ha a gyerek gerincferdülése túl súlyos a fűző- vagy a korzettkezeléshez. Az ilyen rudakat a görbület alatt és fölött a gerincoszlophoz rögzítik. A gyerek növekedésével az orvosok sebészeti beavatkozásokkal folyamatosan tovább nyújtják a beültetett, hosszú eszközöket is. A beteg gerincében a görbület fokát a gerincfúziós műtétig így kordában lehet tartani. Az eljárás a számos műtét miatt rendkívül fájdalmas. A Magec rudakkal végzett kezelés azonban külső rögzítős jellege miatt kevésbé invazív. Operációk helyett a Magec rúdban elhelyezkedő mágnesek segítségével már egy külső távirányítóval lehet az anatómiai fejlődéssel összhangban folyamatosan meghosszabbítani az eszközt.

Magec (Forrás: Magec)
Magec (Forrás: Magec)

Egy ConforMIS nevű cég testre szabott térdimplantátumokat készít az ügyfelei számára. A társaság először műtét előtti felvételeket rögzít a páciensek térdéről, hogy a testfelépítésüknek megfelelő implantátumot kaphassanak. Az eljárás meglehetősen időigényes, mivel az operációt megelőzően CT-, illetve röntgenfelvételeket is készíteni kell a beteg térdéről. A számítógépes szoftver CT-kép alapján felállít egy háromdimenziós modellt, majd pedig virtuálisan korrigálja a rendellenességet. Miután a 3D-nyomtatással előállított szintetikus implantátum készen áll a beültetésre, a betegeket hat hónapon belül meg kell műteni, hogy a „testre szabott” pótlás mindenképpen illeszkedjen az aktuális anatómiájukhoz. A precíz illeszkedés mérsékelheti a műtét utáni fájdalmat, és felgyorsíthatja az ízületi károsodás előtti állapot visszaállítását.

Hamarosan a halláskárosodás bizonyos formái 3D-nyomtatással szintén kezelhetővé válnak. Mindenki középfülében három apró hallócsont (kalapács, üllő, kengyel) lapul. Ezek láncolata a felelős azért, hogy a hangrezgés eljusson a dobhártyától a fülcsigáig. Ha ezek valamelyike megsérül, halláskárosodás következik be. Jelenleg a csontocskákat sebészeti úton acél-kerámia protézisekkel pótolják. A méretbeli inkompatibilitás miatt sajnos az ilyen eszközök beültetésének hibaszázaléka magas. A University of Marylanden egy dr. Jeffrey D. Hirsch vezette kutatócsoport éppen ezért kezdte el vizsgálni a 3D-nyomtatásban rejlő lehetőségeket. A laboratóriumi kísérletekben a kutatók három emberi tetemből eltávolították a hallócsontláncolat középső tagját, hogy CT-felvételeket készítsenek róluk. Ezek alapján a tudósok gyantából 3D-nyomtatóval létrehozták a csontok tökéletes térbeli mását. A kísérleten kívül álló szakemberek tökéletesen meg tudták határozni, hogy melyik láncolatból származnak a másodpéldányok. Jelenleg azon folyik a munka, hogy az implantátumokat a jövőben olyan biokompatibilis, lukacsos anyagokból is le tudják gyártani, amelyekben a beléjük helyezett őssejtek növekedésnek indulhatnak, és így a protézis gyakorlatilag ismét csonttá alakulhat.

Bionyomtatás

A szervadományozás veszélyes, időigényes és költséges procedúra. Rengeteg ember évekig várólistán maradhat, és így értelemszerűen sokak szervezete még az átültetés előtt összeomlik. Donorszervekből világszerte rendkívül nagy hiány mutatkozik, és ha még sikerül is eljutni a transzplantációig, még mindig meglehetősen magas a kilökődés kockázata. A nehézség leküzdésének egyik módja lehet (nagy sokára) a bionyomtatás.

Bionyomtatás (forrás: Medical Futurist)
Bionyomtatás (forrás: Medical Futurist)

A bioprinterek majdnem pontosan úgy működnek, mint a hagyományos háromdimenziós nyomtatók, de azért így is van közöttük egy igen fontos különbség. Az előbbiek a vérerekhez és a bőrszövethez hasonló bonyolult struktúrák előállításához műanyag, fém, kerámia stb. helyett élő sejteket tartalmazó bioanyagrétegeket fektetnek egymásra. A különböző szervekből – például a veséből vagy a bőrből – levett egyedi sejteket továbbtenyésztik, amíg el nem érik egy ún. biotinta nevű anyagból a kellő mennyiséget. A biotintát ezt követően egy printerbe töltik. Részletes számítógépes tervek és modellek létrehozása után a precíziós nyomtatófejek a rendeltetési helyükre telepítik a sejteket, és elméletileg pár óra elteltével, rengeteg réteg egymásra helyezésével megteremtik a szerves objektumot.

Természetesen nem csak sejtekre van ilyenkor szükség, hanem valamilyen szintetikus ragasztóra, avagy kapocsra is (pl. egy bizonyos feloldódó gélre vagy kollagénvázra), amelyben a sejtek megkapaszkodhatnak, és tovább növekedhetnek. Így idővel kialakíthatják, majd pedig stabilizálhatják a megfelelő formájukat. Különösképpen vannak sejtek, amelyek a váz nélkül is bemérik a korrekt pozíciójukat. Lényükből fakadó tulajdonságuk, hogy felkutatják a velük rokon, miniatűr építőelemeket. Bár a szívhez, veséhez és májhoz hasonló szervek nyomtatására valószínűleg még minimum 10 évet várni kell, az additív gyártással készült orgánumok területén is rohamos a fejlődés. Húgyhólyag előállítása már most lehetséges.

Az amerikai Wake Forest Egyetemen sejtmintát vettek egy páciens rosszul működő húgyhólyagjából, majd továbbtenyésztették, és járulékos tápanyagokkal is ellátták a sejteket. A húgyhólyagról közben egy 3D-nyomtatással készült öntőformát is létrehoztak, amelyet aztán átitattak a továbbtenyésztett sejtekkel. Az egészet ezt követően egy inkubátorba helyezték, és amikor kivették, már be tudták ültetni a beteg szervezetébe. Itt az öntőforma lebomlott, a régi-új szerv pedig működésbe lépett.

Szervtenyésztés

A transzplantáció területén megváltást hozhat a „szervtenyésztés” is. E kategóriába tartozik például egy Miromatrix nevű biotechnológiai cég „decel/recel”-re (kb. a sejttelenítés/sejtesítés beceneve) keresztelt eljárása. A procedúra először is egyfajta vegyszerrel alaposan átöblít egy (eltávolított) sertésmájat, amellyel az élő sejtek kivétel nélkül távoznak az orgánumból, és csak egy fehér kollagénváz marad meg utánuk. Amikor a váz csupasszá válik, a szakemberek a páciens saját májának, epevezetékeinek és érfalainak sejtjeit juttatják vissza az „állványzatra”. Különös módon – ahogy azt már a bionyomtatás esetében is láttuk – a kis alkotóelemek „zsigerből” megtalálják rendeltetési helyüket a struktúrán. Miután bioreaktorba helyezik, kísérteties módon a páciensre szabott szervek fejlődnek ki a szüleményből.

Ahogy talán az írásunkból kiderül, a betegspecifikus egészségügyben az emberi genomra épülő kezeléseken túl is „van élet”, és beérésükkel a felsorolt technikák óriási jelentősége is kikristályosodhat. Az informatika és a gyártástechnológia az egészségügytől egyre elidegeníthetetlenebbé válik, és sokat segítenek, hogy a kezelések mind szorosabban igazodjanak a páciens szervezetéhez.

Zamaróczy Ádám
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés
hirdetés