Cywilizacja

Innerspace, czyli nanoroboty w mózgu

Bionauci wędrowali, jak dotąd, w pojemniku wypełnionym żelem, który odtwarzać ma warunki panujące w ludzkim mózgu oraz w głowach dużych ssaków podobnych anatomicznie do człowieka. W obu przypadkach bezbłędnie i bez skutków ubocznych trafiały do celu.

Niewiele zapamiętałam z dzieciństwa filmów science fiction. Wolałam opowieści w kostiumie, raczej z przeszłości niż przyszłości. Czy mogę się przyznać, że zasnęłam w kinie na „Gwiezdnych wojnach”? Pamiętam jednak doskonale „Fantastyczną podróż” z 1966 roku, zrobiła bowiem na mnie piorunujące wrażenie. Film ten doczekał się zresztą w 20 lat później remake’u zatytułowanego „Innerspace”. Nie był, jak pierwowzór, pełnym napięcia dramatem, lecz komedią, opowiadał jednak o podobnym fenomenie.

Przypomniałam sobie z całą ostrością o fascynacji filmem Richarda Fleichera, kiedy portal phys.org obwieścił, że start-up z Kalifornii „posyła w podróż po mózgu maleńkie roboty”. Okazuje się, że już rok temu kalifornijskie Bionaut Labs zaprojektowało prototypy mikrorobotów, których nazwało bionautami. Mierzące od 0,1 do kilku milimetrów urządzenia mają niszczyć ludzkie guzy nowotworowe w inny niż dotąd sposób – np. bardzo precyzyjnie aplikując wysoko toksyczne chemostatyki.

Triumf nad Parkinsonem?

Bionauci mają szanse znaleźć się w arsenałach nowej, rozwijającej się gałęzi terapii, określanej mianem „terapii celowanej” lub „medycyny personalizowanej”. Prototypów nowych rozwiązań jest więcej, sam temat też stale powraca, choć na kilkanaście miesięcy pandemia zmieniła priorytety zarówno badaczy, jak i dziennikarzy.

ODWIEDŹ I POLUB NAS
Nowy wynalazek jest wielką obietnicą dla cierpiących na Huntingtona i gliomy, Parkinsona i wodogłowie, zlokalizowaną epilepsję, czy… Możliwości są gigantyczne. Nie przypadkiem wymieniam przede wszystkim schorzenia, których wyleczenie lub złagodzenie wymaga interwencji w mózgu. Prawdopodobieństwo niechcianych skutków ubocznych w przypadku operacji na tym organie jest wyjątkowo wysokie: tymczasem mikroroboty mogą dotrzeć do mózgu za pośrednictwem kanału rdzeniowego („wejść” doń można w ten sam sposób co podczas zwykłej punkcji) lub tzw. zbiornika móżdżkowo-rdzeniowego.

To gigantyczna przewaga. Dzisiaj większość operacji mózgu i interwencji wewnątrz czaszki ogranicza się do cięcia po liniach prostych. Są obszary, do których szalenie trudno w ten sposób dotrzeć – na „drodze” skalpela znajdują się bowiem miejsca wyjątkowo mocno unaczynione. Nanorobot może te miejsca zwyczajnie ominąć…

Oczywiście, w „Fantastycznej podróży” wprowadzenie do naszego ciała bardzo sprawnych mechanicznych krasnali wyglądało zupełnie inaczej. W filmie skurczono po prostu do mikroskopijnych rozmiarów… łódź podwodną ze złożoną z naukowców załogą, po czym wprowadzono ją do krwiobiegu rannego badacza, którego cała ekipa pragnie uratować za wszelką cenę.
„Fantastyczna podróż”– film fantastycznonaukowy z 1966 w reżyserii Richarda Fleischera. Na podstawie scenariusza Harry’ego Kleinera, Isaac Asimov napisał powieść o tym samym tytule. Fot. materiały prasowe wytwórni 20th Century Fox
Sama miniaturyzacja ludzi i sprzętu, po czym przywrócenie ich do pierwotnych rozmiarów, a w międzyczasie podróż przez czaszkę, zwłaszcza ucho wewnętrzne i oko, sprawiała, że – przynajmniej mnie – włos się jeżył. Oczywiście, było w filmie trochę uproszczeń, na czele z rozświetleniem wnętrza organizmu ciepłym światłem. Stan ten nieznany jest oczywiście w naturze – w naczyniach krwionośnych ciemno jest właśnie jak w naczyniach krwionośnych – ale bez tego przekłamania nie mielibyśmy czego oglądać. A tak ostentacyjnie fantastyczny film, był zarazem zdumiewiająco wierny, jeśli idzie o budowę wewnętrzną człowieka. Dlatego być może robił aż takie wrażenie. Dziś pewnie by śmieszył prostotą efektów wizualnych, wówczas jednak otrzymał za nie Oskara.

Kąpiel w żelu

Kalifornijscy inżynierowie deklarują inwestorom i światu, że są w stanie zaprojektować i dostarczyć bionautów w różnych rozmiarach, kształtach, z różnym ładunkiem i o różnych funkcjach. Te parametry dobierane są w zależności od lokalizacji schorzenia, tego, którędy nanorobot może doń dotrzeć, ładunku terapeutycznego, który należy tam dostarczyć i sposobu jego dozowania.

CEO i twórca Bionaut Labs, Michael Shpigelmacher znalazł się na czołówkach serwisów traktujących o nowych technologiach, mimo, że zatrudnia zaledwie 30 osób. W świecie wielkich koncernów badawczych również można by go uznać za mikroorganizm – stał się jednak sławny, ponieważ kierowane przez niego laboratorium planuje pierwsze testy kliniczne nanorobotów przed upływem dwóch lat, a Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) wydała już wszystkie niezbędne zgody. Jak dotąd przeprowadzono symulacje w pojemniku wypełnionym żelem, który odtwarzać ma warunki panujące w ludzkim mózgu. Przeprowadzono również testy na dużych ssakach (owcach i świniach): w obu przypadkach nanoroboty bezbłędnie (i, co ważniejsze, bez zauważanych skutków ubocznych) trafiały do celu.

Co ciekawe, wbrew fantazjom scenarzystów, nanoroboty nie są „samobieżne”. Technicznie byłoby możliwe umieszczenie w nich źródeł napędu, mogłoby to jednak zaszkodzić ludzkiemu ciału. Dlatego bionauci mają być napędzani przy pomocy zewnętrznych pól magnetycznych, których moc i zasięg koordynowane będą przez komputer. Na głowę pacjenta nakładany będzie rodzaj hełmu, wypełnionego cewkami magnetycznymi, następnie zaś mikrorobot przesuwany będzie do dotkniętej chorobą części mózgu – i tą samą drogą wycofywany. Cały zestaw, choć niewiarygodnie skomplikowany, okazuje się być znacznie mniej energochłonny niż tomograf – i, co jeszcze ważniejsze, w przeciwieństwie do rezonansu magnetycznego, który musi być „wmurowany”, można je dość łatwo przenosić.

Mózg po gruntownej renowacji. Leki na Alzheimera, demencję i skutki udarów są już w drodze

Naukowcy potrafią regenerować komórki nerwowe.

zobacz więcej
Liczba możliwych zastosowań nanorobotów z każdym dniem rośnie. Mogą one zostać wykorzystane do nakłuwania wypełnionych płynem rdzeniowym torbieli. To stworzyłoby szanse na leczenie zespołu Dandy-Walkera, rzadkiej i ciężkiej wady rozwojowej mózgu.

Na paluszkach po szyszynce

Na czym polega przewaga mikrorobota nad skalpelem, nawet laserowym? Dzisiaj większość operacji mózgu i interwencji „na otwartej czaszce” ogranicza się do cięcia po liniach prostych. Tymczasem najbezpieczniejsza możliwa trajektoria (omijająca np. kluczowe unaczynienie czy obszary mózgu) wcale prosta być nie musi. Mikrorobot sterowany magnetycznie byłby w stanie wędrować po drogach krętych, ale bezpieczniejszych czy skuteczniejszych.

Mikroroboty mogłyby też spowodować przełom w terapii glejaków – niemal nieuleczalnych obecnie nowotworów mózgu. Bardzo toksyczne leki przeciwnowotworowe można by wstrzykiwać bezpośrednio do guzów, praktycznie unikając skutków ubocznych chemioterapii. FDA wydała już zezwolenie na testy kliniczne tego podejścia.

Filmy SF, jako się rzekło, oglądałam niechętnie, zarazem jednak wierzyłam, że to, co widać na ekranie, może się spełnić. Z biegiem lat, szczególnie, gdy w roku 2001 nie doczekaliśmy się żadnej odysei kosmicznej, mój entuzjazm został zastąpiony przez sceptycyzm. Na szczęście nie byłam najwyraźniej jedyną, która oglądała „Fantastyczną podróż” – a bioinżynierowie, których zafascynowała, są o krok od dokonania ogromnego przełomu w neuromedycynie.

– Magdalena Kawalec-Segond

TYGODNIK TVP, ul. Woronicza 17, 00-999 Warszawa. Redakcja i autorzy

Zdjęcie główne: Film s-f „Interkosmos” (ang. Innerspace) z 1987 roku, nagrodzony Oscarem za najlepsze efekty specjalne. Reżyserem był Joe Dante, a producentem Steven Spielberg. To remake produkcji z 1966 roku „Fantastyczna podróż”. Fot. materiały prasowe wytwórni Amblin Entertainment, The Guber-Peters Company, Warner Bros. Pictures
Zobacz więcej
Cywilizacja Poprzednie wydanie
Koza nie jest głupia… Wędrówka z pasterzami przez Hiszpanię
Kiedy psy wyczują królika albo dzika, nikt nie jest w stanie ich zatrzymać. Rzucają się w pogoń.
Cywilizacja Poprzednie wydanie
Diabolizowana partia Le Penów – mity i fakty
Z jej list kandydował Charles de Gaulle, wnuk generała. Dziś przyciąga nawet ludzi lewicy.
Cywilizacja Poprzednie wydanie
„Miliony — was. Nas — mrowie…”. Widmo zjednoczenia Mongołów...
Co, jeśli idea panmongolizmu zacznie pieścić uszy chińskie, europejskie i amerykańskie?
Cywilizacja Poprzednie wydanie
Koszmarny sen Brukseli
Co przyniosą Europie rządy prawicy we Włoszech i Szwecji?
Cywilizacja Poprzednie wydanie
Jak żyć w obliczu upadku Europy
Tożsamość europejska nie musi być „konstruowana” przez przepłacanych urzędników.