Katalog

AYLAK BİLGİ Kanser tanı ve tedavisinde Türk mühendisin başarısı Harvard Tıp Fakültesi’nden Biyomedikal Mühendisi Prof. Dr. Mehmet Toner ve ekibinin geliştirdiği kartvizit büyüklüğünde silikon bir mikroçip, metastaz yapan kanserli hücreleri tespit ederek kişiye özel ve hedefe yönelik tedavinin yolunu açıyor. Geçen hafta İTÜ’de bu konuda bir konuşma yapan Toner, nano ve mikro teknolojilerin tıp bilimindeki uygulamalarına değinerek, mühendislerin sağlık konularında oynadığı role de dikkat çekti. Reyhan Oksay • Kanserin gelişimi adım adım izlenebiliyor. • Hastalığın seyri sırasında uygulanacak tedavi buna göre kişiye özel bir şekilde belirleniyor. Toner’e göre, kanserin neden olduğu ölümlerin %90’ı kanserli hücrelerin kan dolaşımı yoluyla vücutta yeni kanserli bölgeler yaratıp yayılması sonucu oluşuyor; doktorlar belirtiler ortaya çıkıncaya kadar kanserin yayılıp yayılmadığını anlayamıyor ve tedavi gecikiyor. Asıl zorluk CTC’lerin (Circulating Tumor Cells Kan dolaşımındaki tümör hücreleri) sayısının son derece az olması ve milyarlarca kan hücresi içerisinde yalnızca birkaç hücreden oluşmasından kaynaklanıyor, bunların kanda tespit edilmesinde mühendislik kendilerine yol gösteriyor. Toner’in açıklamalarına göre, bilim insanları CTCçiplerinin hassasiyetinden yararlanarak, düşük seviyedeki CTC’lerin kanser oluşumunun ilk evrelerinde PROF. DR. MEHMET metastaz başlamadan önce var TONER: 30 PATENT SAHİBİ olup olmadığına karar verebilecekler. Toner’in ekibi metas1982 yılında İTÜ Makine Mühendisliği tazik olmayan prostat kanFakültesi’nden lisans diplomasını aldıktan sonra liserinde CTC’leri teşhis etsansüstü çalışmalarına MIT ve Harvard miş durumda. Burada bir Üniversitesi’nde devam etti. Master ve Doktora derecebaşka önemli nokta da çilerini MIT’de Makine ve Medikal Mühendislik pin üzerindeki antikorları Fakültelerinde tamamladı. Doktorasını kriyobiyoloji (Düşük değiştirerek, herhangi bir sıcaklığın hücre ve canlıları nasıl etkilediği ile ilgilenen biykanser tipinden türeyen oloji dalı) konusunda çalışmalar yapan ilk mühendislerden.. CTC’leri yakalayabilHem Harvard Tıp Fakültesi hem de HarvardMIT Sağlık mek. Bilimleri ve Teknolojisi Bölümü’nde biyomedikal mühendisliği dalında öğretim üyesi Doktora çalışmaları sırasında hücre içi buz oluşumu kuramı ile adını duKANDA B YOPS yurdu. Daha sonra kriyobiyoloji ve biyolojik olarak canlıyı muhafaza etme giYAPMAK bi spesifik konularda çalışmalar yaptı. Biyomedikal mühendislik alanında 4 yıl süren ve yaklaşık 10 çalışıyor. 300’e yakın dergi makalesi ve 30 kadar patenti var milyon dolara mal olan bir çaMassachusetts General Hospital’ın bünyesinde yer alan Center lışmanın sonucunda geliştirifor Engineering in Medicine (CEM) isimli kuruluşun yöneticilerinden. Ayrıca CEM’e bağlı BioMEMS len çip 66 mm/25 mm boyutlaResource Center’ın yöneticisi. rında (kartvizit büyüklüğü). Üzerinde kanser hücresine özel antikor olan 78 bin mikrobkopik borucuk (insan saçının kalınlığının yarısından daha ince) bulunuyor. Kanser rinden yola ç karak mühendisli in bilimsel ara t r hastasından alınan kan mikroçipten geçiriliyor. malarda ne kadar yayg n bir uygulama alan bul Normal kan hücreleri çipe yapışmadan geçerken, du unu belirtmek isterim” dedi. Nanoteknolojinin kanser hücreleri antikorlara yapışıp kalıyor. tıp bilimindeki yaygın kullanımına da değinen Mikroçipin geliştirilmesinde akışkanlar mekaniği, Toner, başta kanser olmak üzere pek çok has termodinamik, kimya gibi bilim dallarından talığın teşhis ve tedavisinde bu teknolojiler sa yararlandılar, bu çipler kanserin tedavisinde yesinde çok büyük ilerlemeler kaydedildiğini söy iki önemli gelişmeye imza attı: Ki iye özel kemoterapi Genel yaklaşım herledi. Prof. Dr.Mehmet Toner ve ekibinin buluşu kese aynı ilaçların uygulanması. Bundan böyle olan kansreli hücreleri tespit eden mikroçip, hastanın DNA yapısına göre ilaç kullanılabileAmerikan bilim ve teknoloji dergisi Popular cek. Akci er kanserinde hedef tedavi olana . Mechanics’in Kasım 2008 sayısında yılın en iyi Mikroçip, kanserli hastanın yapılan tedaviye ver10 buluşu arasında yer alıyordu. Türk profesörün diği yanıtı takip edebiliyor. Konvansiyonel yakgeliştirdiği mikroçip, bir milyar kan hücresi laşımda bu işlevi PET ve CT’ler gibi görüntüleiçindeki bir tane kanserli hücreyi tespit edebime cihazları yerine getiriyor. Ancak sık aralıkliyor. Ve bu sayede: larla hastanın bu cihazlara girmesi, hem tedavi Erken teşhis olanağı artıyor. Makine Fakültesi’nde 2009 Yılı Dr. Cavit Çıtak Teknoloji Konferansı kapsamında Nano ve Mikro Teknolojilerin T pta Kullan m ve Makine Mühendisli i ile li kisi başlığı altında bir konferans gerçekleştirildi. Toplantıya konuşmacı olarak davet edilen Harvard Üniversitesi Tıp Fakültesi ve Massachussets General Hospital öğretim görevlisi biyomedikal mühendis Mehmet Toner, tıp dünyasında büyük ilgi çeken buluşu hakkında bilgi verdikten sonra, günümüzün bilimsel çalışmalarında disiplinlerarası işbirliğinin ne denli önemli olduğuna dikkat çekti. Toner, “Mezun oldu um okula konu mac olarak davet edilmek benim için büyük onur. Burada kendi deneyimle Tahir M. Ceylan tahirmceylan@gmail.com TONERÇİPLERİ TÜRKİYE’DE YAPILABİLİR İTÜ Makine Fakültesi’ndeki toplantıda Toner’e yöneltilen sorular ve yanıtları: Mühendisliğin ilk yıllarındaki temel bilimlere biyoloji de dahil edilmeli... Soru: Kan dolaşımındaki hücreler yerine DNA parçalarını yakalayıp inceleme yolunu niçin tercih etmediniz? Yanıt: Kanda dolaşan DNA parçacıkları hücrelerle aynı duyarlılıkta değil. Hücre hem daha duyarlı hem de daha fazla bilgi veriyor. Soru: Mikroçiplerin maliyeti ne kadar? Maliyet/fayda ilişkisi hakkında neler söyleyeceksiniz? Yanıt: Mikroçiplerin maliyeti yaklaşık 200 dolar. Hedefimiz bu rakamı 1020 dolara indirmek. İlk üçbeş yıl içinde 50100 dolara inebilir. Soru. Bu çipler Türkiye’de yapılabilir mi? Yanıt: Rahatlıkla yapılır, çünkü uygun teknoloji var. Burada üretilip dünyaya pazarlansa ülkemize büyük katma değer sağlar. Soru: Türkiye’de ve ABD’deki lisans ve lisanüstü eğitimi konularında neler söyleyeceksiniz? Yanıt: Türkiye’de mühendislik dallarında lisans eğitimi çok sağlam. Öyle ki ben MIT’deki doktora sınavlarını burada (İTÜ’de) öğrendiğim bilgilerden yararlanarak geçtim. Ancak Türkiye’de mühendisliğin ilk yıllarındaki temel bilimlere biyoloji de dahil edilmeli. Ayrıca disiplinlerarası sınırları kaldırmak, duvarları indirmek gerekiyor. Sistemi yatay olarak yaymak gerek. Ayrıca Türkiye’de doktora eğitimi yetersiz. Ben ABD’ye giderken doktora eğitimi alan öğrenci sayısı 2200 idi; bu sayı hâlâ aynı düzeyde seyrediyor. Doktora çalışmalarının buluşları tetikleyen bir yapısı vardır. Örneğin ABD’de doktora tezlerinden çıkanbuluşların ürüne dönüşmesi ekonominin yüzde 50’sinden fazlasına yol açıyor. Soru: ABD’de buluşlar ekip çalışmasının ürünü. Türkiye’de ise herkes birbirinin ayağını kaydırmaya çalıştığı için ekip kurmak, ortak çalışma yapmak çok zor. Bunun için ne yapmak gerekir? Yanıt: ABD’de de bu işler o kadar kolay değil. İyi bir fikirle ortaya çıktıysanız ve elinizde bir de patent varsa, bu fikrin daha önce varolduğunu iddia edenler çıkıyor ve sizi mahkemeye veriyorlar. Ne var ki ABD’de mahkemelerde haklıysanız kazanma şansınız Türkiye’den fazla. ABD’de hukuk sisteminde hakkınızı aramanız buradakinden daha kolay. Orada da şirket kurup ortak çalışma yapmak zor. Yapacağınız şey fikirlerinize güvenmek ve direnmek. Başta Freud olmak üzere çoğu düşünür, (hepsi bunu açıkça söylemese de) eğitimsiz kişilerin sanatçı/edebiyatçı olamayacağı konusunda değişmez bir fikir sahibidirler. Stratford’lu Shakespeare de, bir eldiven tüccarının oğlu olarak dünyaya gelmiş ve babasının iflasından sonra okuldan alındığı için eğitimini tamamlayamamıştı. İTÜ Shakespeare Bunun için olacak, yazdıklarında bilişsel bir keskinlik, dilbilimsel enerji ve keşif gücü(*) taşıyan bu eğitimsiz dehaya ortaya çıkardığı eserler yakıştırılamamıştı. Hamlet’i ya da Kral Lear’i örneğin, ünlü filozof Bacon’ın ya da her alandaki bilgisiyle tanınan Oxford dükü Edward de Vere’nin yazdığı iddia ediliyordu. Yazarın hayatının ilk yirmi yılının tamamen karanlıkta kalması da bu iddialara gizli bir kanıt veriyordu sözümona. Seçkincilik için eğitimsizlik affedilemezdi. Hele hele yeryüzünde düşünsel bir devrim yaratmış Freud gibi birisinin eğitimsiz Shakespeare’in çıkardığı kahramanlardan da ilham alarak psikanalizi ortaya atması(**) kabul edilemezdi. Shakespeare oyun yazarı olarak çalıştığı tiyatroya ortak olmuştu, yani yazarlığının yanında tüccarlık da yaparak aile geleneğini sürdürmüştü. İngiltere’de on altıncı yüzyılda tiyatrolar halkla iç içeydi. Sahne yarım daire şeklinde seyircilerin arasına kadar uzanır, kenarda dikilenler oyunculara laf yetiştirir, hatta varlıklı seyirciler bizzat sahnenin üstünde, oyunun içinde otururdu. Bir patron olarak Shakespeare halkın ne istediğini iyi analiz etmiş olmalı. O yüzden oyuncuların içine görünenin tersine bir benlik, kendine yabancı bir iç oturuş (Beni tanıyan var mı/Ben Lear değilim galiba/Böyle mi yürür Lear, böyle mi konuşur/Nerede gözleriKral Lear) yerleştirerek, kahramanların davranışına “opaklık”(f) kazandırmış, seyirciyi şaşırtarak oyuna bağlamıştır. Zannedildiğinin aksine deha, “yapmak” konusunda eğitimsizliğin ve yoksulluğun üstesinden gelebilir. Çünkü eğitim birbiriyle ilgisizmiş gibi duran olaylar arasında bağlantılar kurmanın kalıbını ve alışkanlığını verir bize. Dolayısıyla hayatın yapılandırılmış bir özetiyle baş başa kalırız daima sınıflarda. Bu özeti önceden yapıp müfredatı hazırlamış olanlar, hayatın içinde belli bir yöne doğru bükülmüş insanlardır, biz eğitilirken bu bükülmüş eğrilerin söylediğini öğreniriz, aradaki boşluklarsa hiç dikkat etmediğimiz yerler haline gelir ve sonuç olarak eğitilen kişiler, önceden eğitilmişlerin, onlar da daha önceden eğitilmişlerin esiri olurlar. Hayat ama, özetlendiğinde kayba en çok uğrayan bütündür. Fırtına vadisinde bir kelebeğin kanat vuruşu, Çanakkale Boğazı’nda fırtına çıkarabilir ya da hiç ummadığınız bir üniversite Harran, vakti zamanında “pi” sayısını keşfetmiş ya da bir köy filozofu, “hiçbir şeye mahkum olmayan” diyerek eşsiz bir Tanrı tanımı vermiş olabilir. Shakespeare bu sessiz boşluklarda yürümüş, boşluğun karakterlerini yaratmış, gençliğinde onu hatim etmiş sıra dışı bir düşünce adamı da (Freud) bu karakterlerin üzerine oturttuğu yeni bir disiplin (psikanaliz) kurmuştu. O disiplinin üzerine de Nietzsche’nin beyninde yeni bir felsefe doğmuştu. Dünya bu, birisi bir çığır açtığı zaman onu karık bilip üzerine çilek eken de olur, begonya diken de… Öte yandan Shakespeare bir tüccardı ve bunun avantajını sanırım sahnede kahramanlar yaratmak için kullandı. Tüccar, insanların elinden parayı alabilmek için onları ruhsal olarak iyi tanımak zorundadır. Diyelim bir manifaturacının hep pazen giyen bir kadına, ipek bir kumaş satabilmek için onun güzel göründüğünü duymaya can atan ve fakat bunu bastırdıkça bastıran yönünü keşfetmesi zorunludur. Bugün psikolojinin söyledikleri, tüccarların kafasında zaten yüzyıllardır vardı, fiziğin söyledikleri bir bölümüyle duvar ustalarının kafasındaydı. Yapmak işi dünyayı derinliğine anlamakla başlar fakat sadece onunla tamamlanmaz. Onun için tüccarın sattığı, bilim adamının yaptığı, filozofun ortaya çıkardığı “ürün” derin anlamda aynı süreçlerden geçer. Edebiyatçıların/sanatçıların ailelerinde, bilim adamlarının, tüccarların, sanayicilerin olması rastlantı değildir. Da Vinci’nin bir noterin oğlu olduğunu, Beethoven’in babasının, oğlunun sırtından para kazanmak peşinde, küçük Ludwig’in yaşını küçültüp ona “harika çocuk” diyerek tüccar oyunlarına başvurduğunu biliyoruz. “Müziğin Fiziği” adıyla bir kitap yazmış olan A. Zeren doğrusu beni, “müzik fiziktir” diyecek derecede ikna etmişti. En ilgisiz şeyler aslında birbiriyle en ilintili şeylerdir. Shakespeare evet bir tüccardır ve aynı zamanda ama, eserlerinde tüccarlığından faydalanmış edebi bir dehadır. *H. Bloom, Shakespeare: The Invention of Human, 1994 **A. Dimitrijevic, Freud ve Shakespeare’in Kimliği Tartışması, 42.UPK’de sunulan bildiri, 2006 f S. Greenblatt, Will in the World. How Shakespeare became Shakespeare. 2004 Kanser tedavisinde nano ölçekte çeşitli yöntemlerden de yararlanmışlar, tedavi aşamasında kan hücreleri üretip, kan hücrelerinin kanserli hücreleri bulmalarını sağlamaya çalışmış, bu bağlamda mekanik özellikleri ve esneklikleri ayarlayabilmişler. Nano ölçekte plazmonik olarak adlandırılan teknolojiyi de kullanmışlar. Verilerin taşınması için ışığın mükemmel bir ortam olduğu ve plazmonik devreler aracılığıyla büyük miktardaki verinin çip üzerinde hızlı bir şekilde taşınabileceğini vurgulayan Toner, “kuantum dots” denilen yarıiletken kristallerden yararlandıklarını belirtti, ayrıca “Nano Antennas AZ BULUNAN for Targeted Cancer Ablation” adı verilen yönMARKÖRLER N TESP T tem ile muazzam bir ısı Tıbbi araştırmalarda mügeçişi sağlanabileceğihendislik bilgisinden nasıl ni ve tümörü içinden yararlanıldığına örnek olarak Mikrosistem teknolojilerindeki yakabileceklerini de SMR (Suspended son gelişmeler sayesinde tek bir ileri sürdü. Microchannel Resonator) hücrenin özelliklerinin ölçülmesi MIT bünyesindeuygulamasını gösteren Toner, ki Koch Bütünleştirici bu yöntem ile hücrelerin figibi, önceleri hayal bile bile ziksel özelliklerinin giderek edilemeyecek uygulamaların önü Kanser Araştırması Enstitüsü’nün üyesi netlik kazandığına dikkat açılıyor. olarak görev yapan çekti. Mikrosistem teknoNobel ödüllü Prof. Dr. lojilerindeki son gelişmeler Phil Sharp, Nature sayesinde tek bir hücrenin özelliklerinin ölçülmesi gibi, önceleri hayal bi dergisinde yayımlanan ilk mikroçip test sonuçlarını “çarpıcı” olarak nitelendirdi. Mehmet le edilemeyecek uygulamaların önü açılıyor. Son yıllarda tek bir hücre üzerinde çok sayıda Toner’in mikroçipi, kanserin yayılma evresinde çalışma yapıldığını belirten Toner, bunun da bi olan 68 kanser hastasından alınmış 116 kan öryoloji ve tıp biliminde yeni araştırma alanları neğinden biri hariç hepsinde, kanserli hücrelenın açıldığını açıkladı: “Fizyolojik olarak bir hüc ri yakalamayı başararak yüzde 99’luk duyarlılık renin önemli özelliklerinin ba nda boyutlar ve oranı elde etti. Kısa vadede, çip, doktorlara anınkütlesi gelir. Bunlar da hücrenin çe itli fizyolojik sü da geri bildirim sağlayacak ve Sharp’ın görüşüreçleri ile ilgilidir. Özellikle hücre kütlesi proteinle ne göre, doktorların “kanserin seyrini takip etmerin sentezi, DNA’lar n kopyalanmas ile do rudan sine, hücreleri s n fland rmas na ve en iyi tedaviyi seçba lant l . Optik mikroskopi ve SMR gibi yöntem mesine” olanak tanıyacak. Ayrıca genel nüfusun ler, süspansiyon içindeki tek tek hücrelerin kütlesi daha uygun koşullarda kanser taramasından geni ölçebilir. CTC’lerin göç ederken tek tek izledik çebilmesine fırsat sunacak. Araştırmalar, hızlı ve leri yollar bu yöntemlerle art k izleyebiliyoruz. ucuz teşhis yöntemlerinin tıpta çığır açacağını Örne in kök hücrelerin hareket halindeyken daha atik uzun bir zaman önce göstermişti. Toner’in mikoldu unu art k biliyoruz. Bütün bu bilgiler ki iye özel roçipi bu yönde atılmış önemli bir adım. maliyetini yükseltiyor, hem de radyasyon açısından risk yaratıyor. Çekimler arasında beklemek gerekebiliyor. Bekleme süresi akciğer kanseri gibi hastalıklarda kimi zaman gecikmelere yol açabiliyor. Toner bu konuda şunları söyledi: “Mikroçipin akci er kanseri hastalar için kritik bir önemi var. Akci er kanseri hastalar n n hangi ilaca daha iyi yan t verece inin saptanmas na olanak tan yor. Kanserli hücrelerdeki genetik mutasyonu saptad için tedavi bu verilere göre planlan yor. Yani hastan n genetik yap s na göre hangi ilac n verilmesi gerektiine karar verilebiliyor. Ba ka bir deyi le kanda biyopsi yapabiliyorsunuz.” ilaçlar n geli tirilmesinin yolunu aç yor.” YEN TEDAV YÖNTEMLER Mühendislik ve tıp biliminin kesiştiği nokta: BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Biyomedikal mühendisliği, sağlık alanında teşhis ve tedavi amacıyla kullanılan mekanik ve elektronik cihaz ve sistemlerin tasarım, üretim, geliştirme, teknik işletme ve bakımonarım faaliyetlerini kapsar. İşlevsel olarak biyomedikal mühendisleri, hastaların teşhis ve tedavisinde olduğu kadar, klinik araştırmalar için tekniklerin ve cihazların kullanılmasında, geliştirilmesinde ve tasarımında aktif olarak yer alırlar. Bu kişiler geleneksel mühendislik deneyimlerini kullanarak problemler üzerinde analiz yapar ve hızla büyüyen sağlık sorunlarına teknik çözümler getirir. Biyomedikal mühendisliği müfredatı üniversiteden üniversiteye değişiklik göstermesine karşın, program çoğunlukla şu derslerden oluşur: Biyoloji ve fizyoloji, biyokimya, organik ve inorganik kimya, genel fizik, elektronik devreler ve enstrümantasyon tasarımı, işaretler ve sistemler, biyomalzemeler, termodinamik ve transport (taşıma), mühendislik tasarımı. Biyomedikal mühendislerinin çalışma alanları 1950 ve 1960’lı yıllarda temel olarak tıbbi aygıtların geliştirilmesi iken, sonraları faaliyet alanlarının kapsamı genişledi. Genel uzmanlık alanları şunlardır: Biyoelektronik, biyomekanik, biyomalzemeler, fizyolojik sitemler, biyoişaret işleme, rehabilitasyon mühendisliği, teletıp, sanal gerçeklik, robotik cerrahi, klinik mühendisliği Yaz n n devam 15. sayfada CBT 1154/8 1 Mayıs 2009 CBT 1154/9 1 Mayıs 2009