Danas mi je zadovoljstvo predstaviti vam još jedan intervju, ovaj put sa Srinathom Krishnamurthyjem. Srinath je vodio biokemijski projekt na Ljetnoj školi znanosti 2018. zajedno sa svojom suprugom Sindhujom. Sada dovršava postdoktorat iz biofizike, a bavi se kompleksima membranskih proteina.
Vjerujem da je većina nas, pogotovo mi vječiti romantičari, čulo za knjigu (ili film) „The Notebook“. U toj dvosatnoj romantičnoj drami, pratimo prekrasnu i pomalo tužnu priču mladog para koji je usprkos svim preprekama ostario zajedno. Međutim, „The Notebook“ prikazuje i puno više od samo romantične ljubavne priče – prikazuje tužnu sudbinu 50 milijuna ljudi diljem svijeta koji zbog demencije izgube sjećanja na pola svog života, a njihove obitelji praktički ostanu bez voljene osobe.
S više od 19 milijuna dijagnosticiranih slučajeva godišnje te oko 10 milijuna smrti diljem svijeta, rak predstavlja veliki izazov za zdravstvo te važan uzrok mortaliteta i morbiditeta. Neki od najčešće dijagnosticiranih vrsta poput raka pluća, dojke i raka debelog crijeva, odgovorni su za trećinu ovih slučajeva. S obzirom na ove podatke, kako to da smo i dalje vrlo neefikasni u samom liječenju? Dio odgovora je nevjerojatna heterogenost tumora: između različitih tipova, između dvoje ljudi koji imaju isti tip ili pak unutar istog tumora u jednoj osobi. Ovaj biološki fenomen već dugo predstavlja veliki izazov za znanstvenike.
Prostorna i vremenska heterogenost tumora
Tumorska heterogenost izražava se u dva oblika: prostorno i vremenski. Prostorna heterogenost objašnjava fenomen da postoje značajne genetičke varijacije u različitim dijelovima istog tumora. To je jedna i od temeljnih bioloških značajka tumorskog mikrookoliša – mreža staničnih i nestaničnih komponenta koje okružuju tumor. Mikrookoliš sastoji se od stanica poput stromalnih fibroblasta koji izlučuju ekstracelularni matriks (ECM), multifunkcionalnih stanica pericita, endotelijskih i imunih stanica, kao i kolagena, glikoproteina fibronektina te intermedijarnih filamenata lamina. Kompoziciju samog ECMa određuju stanice tumora, primarno kroz kompleksnu mrežu upalnih medijatora, faktora rasta i enzima zaslužnih za modeliranje.
Povrh toga, tumor se mijenja kroz vrijeme i tumorske stadije, što nazivamo vremenska heterogenost. Heterogenost opskrbljuje tumor s rezistentnošću na lijekove, što predstavlja veliki izazov u njihovom liječenju. Naime, lijekovi koji se koriste većinom nisu efektivni u ubijanju svake pojedine stanice tumora. Stanice koje prežive onkološki tretman često su uzrok remisije tumora koji su agresivniji od prijašnjeg i koji se mogu brže širiti.
Uzimajući u obzir heterogenu prirodu tumora, važno je napomenuti kako učinkovit tretman zahtjeva individualni pristup, poznato još kao i precizna medicina. Multi-regijsko uzimanje uzorka, istraživačke autopsije te sekvenciranje pojedinih stanica, sve su trenutno platforme u nastajanju koje pomažu u otkrivanju zamršene heterogenosti tumora. No na koji način možemo odrediti koji će onkološki tretman biti efikasan za pojedinu osobu? Jedna od opcija koje se trenutno nude je individualizirana platforma tumorskih eksplantata (eng.patient-derived tumour explanta) ili skraćeno PDE.
Patient-derived tumour explants (PDEs) platforma
Nesklad između pred-kliničkih modela i ishoda pacijenata predstavlja veliki problem u primjeni istraživanja u kliničkom liječenju, posebno kada dođe do razvoja onkoloških lijekova: do 90% lijekova testiranih u fazi I kliničkih ispitivanja, prvoj fazi koja uključuje ljude, ne uspije se probiti na tržište. Nadalje, veoma je često da pacijenti s istom vrstom tumora reagiraju drugačije na isti lijek.
Iz tih je razloga ključan razvoj platforme koja će omogućiti brzo, jeftino, te najvažnije, točno predviđanje kako će pojedini pacijent odgovoriti na lijekove. Jedna od takvih platformi je upravo PDE koja se radi od svježe kirurški odstranjenog tumora kod pacijenta. PDE možemo predočiti kao avatare pacijenata jer način njihove pripreme ne iziskuje de konstrukciju originalnog tumora – PDEovi pružaju očuvanje originalne heterogenosti i arhitekture. Nakon njihova generiranja, mogu se tretirati nizom potencijalnih onkoloških lijekova. Pažljiva analiza tretiranog PDEova, može nam dati veoma preciznu estimaciju kako će pacijent reagirati na određeni tretman.
Do sada se pokazalo da PDE platforma daje obećavajuće rezultate u slučaju nemalog karcinoma pluća i endometrioze, a postoji i mnoštvo drugih studija koje usvajaju PDE za druge vrste karcinoma.
PDEovi su superiorniji od ostalih modela, poput tumorskih staničnih linija, koje ne uspijevaju u potpunosti obuhvatiti biologiju nativnih tumora, rezultirajući lošim predviđanjem kliničkih ishoda. Međutim, nekoliko nedostataka PDEova ograničava njihovu širu uporabu. Jedna od njih je kratkoročna priroda održivosti PDEova, gdje se integritet tkiva obično čuva do samo 48–72 sata. To znači i da se sva klinička ispitivanja moraju provesti u tom kratkom roku, što nije uvijek moguće.
Nadalje, PDE još uvijek nisu uobičajena klinička praksa – mnogi laboratoriji nisu prilagođeni ovoj tehnologiji, a nedostaje standardiziranih protokola za njihovo generiranje i analizu podataka.
Međutim, možemo zaključiti da PDEovi nude brojne prednosti, uključujući sposobnost korelacije odgovora na lijek s patologijom tumora, heterogenošću tumora i promjenama u mikrookolišu tumora. Kao takvi, PDEovi su snažan model za otkrivanja lijekova i biomarkera protiv raka. Kao takvi, od velikog interesa su za daljnji razvitak.
Ovdje se nalazi nekoliko linkova na kojima možeš saznati više o ovoj platformi:
- Patient-derived explants (PDEs) as a powerful preclinical platform for anti-cancer drug and biomarker discovery
- Patient-derived explants, xenografts and organoids: 3-dimensional patient-relevant pre-clinical models in endometrial cancer
Kako ti se svidio članak? Reci nam svoje mišljenje u komentarima!
U posljednjih godinu dana, značaj komunikacije znanosti postao je sve izraženiji, a potreba za kvalitetnom komunikacijom znanosti sve jačom. Iz tog razloga, osobito nam je drago što se natjecanje Znanstvenik u meni održalo i ove godine, iako u potpuno online varijanti.
Jeste li zainteresirani provesti dio srednjoškolskog obrazovanja u inozemstvu? Super, jer u ovom ćemo vam članku pružiti uvod u tu temu.
U ovom postu pišem iz iskustva Jovane Dinić, studentice iz Srbije koja je provela 4 tjedna treće godine srednje škole u Njemačkoj, i Tamare Tice, studentice iz Bosne i Hercegovine koja je provela 10 mjeseci u SAD-u tijekom treće godine srednje škole.
Vrijeme je za razgovor s još jednom iznimno zanimljivom S3 alumnom – ovaj put, to je Iwona Kotlarska. Iwona je sudjelovala na S3++ kampu 2017. godine, a trenutno je na diplomskom studiju iz računalnih znanosti, uz koji dovršava preddiplomski studij matematike. Iwona, za početak, kako bi nam se predstavila?
„Hermiona! Čaj je gotov, draga!“
„Dolazim mama!“
U idućem kadru vidimo Hermionu, koju glumi Emma Watson u filmu Harry Potter i darovi smrti 1. dio, kako silazi niz stepenice iza njezinih roditelja uperujući čarobni štapić prema njima i izgovarajući riječ „Obliviate“. Mislim da su svi obožavatelji Harry Pottera sad osjetili kako im se žmarci spuštaju niz leđa, ali da objasnim onima koji nisu još upoznati s ovim knjigama i filmovima, Hermiona je upravo izbrisala sva sjećanja njezinih roditelja o njoj.
Možete pogledati ovu scenu ovdje:
Vidimo kako Hermiona postupno nestaje iz obiteljskih slika, što je lijepi način za prikazati kako ona nestaje iz sjećanja njezinih roditelja. Oni nastavljaju živjeti kao da nikada nisu imali kćer. Je li ovo stvarno moguće? Možemo li natjerati ljude da namjerno zaborave određene događaje u svojim životima? Ili još bolje, možemo li ugraditi lažna sjećanja u ljudski um? Ova tema se također pojavljuje u nekoliko znanstveno-fantastičnih filmova i stripova poput Ljudi u crnom, gdje agenti koriste Neuralizer kako bi ubacili lažno sjećanje u nečiji um kada bi ta osoba vidjela nešto što nije smjela vidjeti. Koliko je ovo izvedivo u stvarnom životu?
Je li moguće brisanje sjećanja?
Proces brisanja sjećanja (još znan kao proces zaboravljanja) jako je bitan za naše svakodnevno funkcioniranje. Zamislite kada biste bili sposobni sjetiti se svega što ste ikada pročitali, vidjeli, čuli, onjušili i okusili – vjerojatno zvuči zabavno. Zatim zamislite da se sjećate svega lošeg što se dogodilo vama ili vašim bližnjima. Vrlo brzo prestaje biti zabavno, zar ne?
Naš mozak funkcionira na jednostavnom principu „koristi ili zaboravi“ – ako se nekakvo sjećanje ne koristi neku količinu vremena, sinapse koje čine to sjećanje će nestati. Ako želite naučiti više o tome kako stvaramo i pohranjujemo sjećanja, pogledajte jedan od mojih prošlih članaka gdje detaljno opisujem ove mehanizme.
Ovo nam omogućuje nagomilavanje bitnih stvari i eliminaciju nepotrebnih koje ne koristimo. Ovo se često vidi u osoba koje su imale traumatična iskustva u djetinjstvu. Kada neki događaj uzrokuje veliku količinu stresa u životu neke osobe, njihov mozak pribjegava moćnim mehanizmima koji onemogućavaju destabilizaciju mentalnog statusa. Ove mehanizme zovemo mehanizmi obrane, i oni nam pomažu u ovakvim situacijama kako bismo razumjeli ovakve događaje na podsvjesnoj razini. Jedan od ovih mehanizama se naziva represija, gdje osoba zaboravlja neke od okolnosti stresnog događaja ili čak cijele događaje ili periode u životu. Ponekad ovo može uzrokovati disocijativnu amneziju, stanje u kojem se osoba ne može sjetiti bitnih informacija iz svog života.
Kao što možete vidjeti, imamo potrebne mehanizme u našim mozgovima za zaboravljanje, samo nam ostaje nekoliko pitanja na koje trebamo odgovoriti: možemo li nekako ovo učiniti kod bilo koga? I kada bismo trebali to koristiti?
Kada brisanje sjećanja može biti korisno?
Prvo čega sam se sjetio kada sam razmišljao o ovom problemu bilo je pomaganje osobama s fobijama – snažnim iracionalnim strahovima od, recimo, visine ili zatvorenih prostora ili paukova. Također, ovo može pomoći ljudima koji nisu uspjeli zaboraviti neke stresne događaje u njihovim životima, a voljeli bi da jesu. Također bismo mogli misliti izvan okvira – što ako bismo pomogli osobama prije ulaska u stresne situacije, poput vojnika, kako bi postali manje osjetljivi na jake stresne podražaje dok su potpuno funkcionalni?
Ovo podiže nekolicinu etičkih pitanja o kojima ste se vjerojatno i vi sami pitali. Osobno, jako me zanima pitanje bismo li ostali ista osoba kada bi nam se izbrisala sjećanja? Zamislite da se neki od najbitnijih događaja u vašem životu izbrišu iz sjećanja. Zar to ne bi promijenilo način kako se ponašate? I kako razmišljate o nekim stvarima?
Također, dodatni problem (pogotovo s promjerom vojnika) bila bi dehumanizacija. Zamislite biti u mogućnosti počiniti zločin i onda potpuno zaboraviti da ste ga ikad napravili. Ili samo brisanje tog stresnog aspekta počinjenja zločina da vam se čini kao da ste to pročitali u nekoj knjizi? Meni se čini kao da bismo na taj način izbrisali našu savjest.
Ako se sjetite bilo kojih drugih etičkih problema, slobodno komentirajte! Rado bih čuo vaša razmišljanja o ovome.
Kako u stvarnosti možemo izbrisati sjećanja?
Ciljano brisanje sjećanja kao u filmovima Eternal Sunshine of the Spotless Mind, Harry Potter ili Ljudi u crnom, još uvijek je nemoguće u ljudima. Procesi koji uključuju stvaranje sjećanja i njihovo zaboravljanje još uvijek se ne razumiju dovoljno dobro da bismo samo ubacili „spoj za zaboravljanje“ u mozak ili koristili elektrokonvulzivnu terapiju kako bismo izbrisali naša sva loša sjećanja. Barem ciljano brisanje sjećanja nije moguće. Ako želite uzrokovati kratkotrajnu opću amneziju, samo udarite osobu u glavu s nekim teškim predmetom. Vjerojatno se oni neće sjećati što se dogodilo i zašto su pali, ali će se i dalje sjećati svog imena, snova i problema.
Puno rada se naravno usmjeruje u učenje ljudi kako da se nose s lošim sjećanjima. Kognitivno-bihevioralna terapija jedna je od poznatijih tipova psihoterapije za različita stanja od fobija i anksioznosti do poremećaja hranjenja i PTSP-a. Glavna misao kognitivno-bihevioralne terapije je kada bi osoba identificirala izvor problema i promijenila svoj pogled na njega, tekođer bi bila u mogućnosti promijeniti svoje ponašanje i raspoloženje.
S druge strane, obećavajući rezulati proizašli su iz znanstvenog rada Jürgena Sandkühlera i Jonathana Leeja 2013. godine pod nazivom „Kako izbrisati strašna i bolna sjećanja“, gdje su pokazali da u životinjskim modelima su uspjeli napraviti upravo to! Jedan od spojeva koji su koristili zove se Zeta inhibitorski peptid (ZIP), koji je pokazao da može uzrokovati brisanje sjećanja u različitim životinjskim modelima, od žohara do miševa, upravo obrćući proces učenja
Također jedan od zanimljivih načina brisanja sjećanja (i potencijalno modificiranja istih) je optogenetika uparena s dubokom stimulacijom mozga – invazivnom neuromodulatornom tehnologijom koja koristi svjetlost kako bi se kontroliralo ponašanje pojedinačnih neurona.
Modificiranje sjećanja
Za kraj, želio bih se dotaknuti modificiranja sjećanja. Tema mijenjanja sjećanja je jako kontroverzna, pogotovo jer jako puno ljudi govori kako je upravo oni mogu učiniti. Nazivaju se „hakerima sjećanja“ i govore kako je ubacivanje lažnih sjećanja iznenađujuće jednostavno. Neki se oslanjaju na zbunjivanje ljudi koji na kraju ne mogu razlučiti između pravih i lažnih sjećanja. Ostali samo osiguravaju da si osoba ponovi više puta taj izmišljeni događaj dok ne ostane ugraviran u njihovom mozgu.
Optogenetika se također koristi u životinjskim modelima kako bi se modificirala različiti aspekti sjećanja poput njihove valencije (jesu li ta sjećanja sretna ili tužna) ili konsolidacije (koliko dugo ta sjećanja ostaju u mozgu). Svašta se može reći o ovoj novoj tehnologiji, za sad samo znajte da je pokazala rezultate u životinjama.
Završna misao
Kao i uvijek, autori stripova, knjiga i filmova uzimaju postojeću znanost i oni je ekstrapoliraju što bi sve ljudi mogli učiniti s time. Također se to dogodilo s brisanjem i modificiranjem sjećanja što je jako zanimljiva i često korištena tema u znanstvenoj fantastici. Samo se sjetite da budućnost dolazi i puno toga što se prije smatralo znanstvenom fantastikom, sada je stvarnost!
Možete li vjerovati? Već je prošla godina dana otkad je ovaj blog prvi put ugledao svjetlo dana. Osnovali smo ga kako bismo dodatno povezali svoju izvanrednu alumni zajednicu, ali i da bismo se predstavili svijetu, trudeći se preživjeti 2020. I preživjeli smo, uz vašu pomoć! Danas želimo napraviti brzinski pregled protekle godine i svega što smo – zajedno – izgradili tijekom nje.
Posvuda lete iskre. Brod se trese od navale neprijateljske vatre.
“Ako su moji izračuni točni, postoji vjerojatnost od 0,0243% da taj plan uspije!” uzvikne racionalni lik.
“Ne govori mi o izgledima!” kaže karizmatični vođa. Plan uspijeva.
Slične se situacije događaju svake epizode; nevjerojatni planovi uspijevaju jedan za drugim, a čini se da racionalni lik nikad ne promisli:
“Hm. Stvarno sam loš u procjeni vjerojatnosti.”
Naš planet samotna je točka u velikom sveobuhvatnom kozmičkom mraku. U našoj neprimjetnosti, u takvom bespuću, nema nagovještaja da će pomoć doći izvana da nas spasi od samih sebe.
Carl Sagan, Pale Blue Dot
