2000-2020: Επιτεύγματα που προδιαγράφουν το μέλλον

Δεν είναι τα μόνα, είναι όμως χαρακτηριστικά και δείχνουν τη δυναμική των ερευνητικών πεδίων από τα οποία θα προκύψει το αύριο της ζωής μας.

 

Σουφλέρη Ιωάννα – Τσώλη Θεοδώρα – Γαλδαδάς Αλκης

Τελικά, σε ό,τι αφορά τα επιστημονικά επιτεύγματα ποτέ μη λες «ποτέ»! Αυτό θα μπορούσε να είναι το συμπέρασμα ενός απολογισμού της πρώτης εικοσαετίας του 21ου αιώνα, κατά τη διάρκεια της οποίας διαλευκάνθηκαν μια σειρά από μεγάλα μυστήρια αλλάζοντας τη θεώρησή μας για τον κόσμο και ανοίγοντας ταυτόχρονα ένα «παράθυρο» στο μέλλον. Πάρτε για παράδειγμα την απόδειξη της ύπαρξης των βαρυτικών κυμάτων, τα οποία αν και προβλέπονταν από τη θεωρία της σχετικότητας παρατηρήθηκαν σχεδόν στην εκπνοή του πρώτου πέμπτου του αιώνα που διανύουμε, χάρη στη δημιουργία του Παρατηρητηρίου LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

Αντιστοίχως, χάρη σε ευφυείς πειραματισμούς το περασμένο καλοκαίρι επιβεβαιώθηκαν οι υπολογισμοί του Στίβεν Χόκινγκ που αποδεικνύουν ότι οι μελανές οπές χάνουν ενέργεια, ενώ πριν από μερικές εβδομάδες επιβεβαιώθηκε και το φαινόμενο της επαναθέρμανσης κατά τη γέννηση του Σύμπαντος. Αντίστοιχα «οχυρά» έχουν πέσει και σε άλλα επιστημονικά πεδία. Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 1990, εδραιωμένες ήταν οι θέσεις ότι τα θηλαστικά δεν κλωνοποιούνται και τα διαφοροποιημένα κύτταρα δεν αποδιαφοροποιούνται. Η γέννηση της Ντόλι, του προβάτου που υπήρξε το πρώτο κλωνοποιημένο θηλαστικό (το 1996), πυροδότησε την έρευνα των βλαστικών κυττάρων και σήμερα το πεδίο των βλαστοκυτταρικών θεραπειών θεωρείται πολλά υποσχόμενο, όπως επίσης και το πεδίο της δημιουργίας οργάνων και ιστών στο εργαστήριο (για μεταμοσχεύσεις) με τη χρήση προηγμένων τεχνολογιών (όπως παραδείγματος χάριν της τρισδιάστατης εκτύπωσης) και τη χρήση αποδιαφοροποιημένων κυττάρων του λήπτη του μοσχεύματος.

Βεβαίως τα παραπάνω (και πλήθος ακόμη επιτευγμάτων που δεν ήταν δυνατόν να συμπεριληφθούν στις επόμενες σελίδες) δεν θα είχαν καταστεί δυνατά χωρίς την παράλληλη ανάπτυξη της επιστήμης των υπολογιστών και της τεχνητής νοημοσύνης (Artificial Intelligence, AI), η οποία φαίνεται πως στον 21ο αιώνα θα παίξει κυρίαρχο ρόλο. Περιττό να πούμε ότι, όπως άλλωστε συνέβαινε πάντοτε με τα επιστημονικά και τεχνολογικά επιτεύγματα, καλούμαστε για άλλη μια φορά να επαναπροσδιορίσουμε τις θέσεις μας και τις αρχές μας. Να δούμε τι είναι σημαντικό να κρατήσουμε και πώς θα διαχειριστούμε το καινούργιο. Θα δώσουμε τα ηνία της ζωής μας σε σκεπτόμενες μηχανές; Θα συνεχίσουμε άραγε να «πληγώνουμε» τον πλανήτη μας μέχρι να του καταφέρουμε το τελειωτικό χτύπημα που θα σημάνει και το δικό μας τέλος; Αυτό το άρθρο του Science ελπίζουμε να εμπνεύσει με τα θαυμαστά επιστημονικά έργα της προηγούμενης εικοσαετίας αλλά και να δώσει τροφή για σκέψη. Καλή Χρονιά!

Νετρόνια – Πρωτόνια: Πρόσκληση σε χορό

Ηταν Φεβρουάριος του 2019 όταν αναγγέλθηκε από το περιοδικό «Nature» ότι μετά το πεδίο Χιγκς λύθηκε ένα ακόμα μυστήριο στον τομέα της Φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων. Η λύση του απασχολούσε τους ερευνητές εδώ και 35 χρόνια και το μυστήριο αυτό είχε να κάνει με τα κουάρκ, που μαζί με τα γκλουόνια είναι τα πιο μικρά και πιο θεμελιώδη σωματίδια στη συγκρότηση της ορατής ύλης στο Σύμπαν. Διότι τα κουάρκ βρίσκονται στο εσωτερικό των πρωτονίων και των νετρονίων, σε διαφορετικές βέβαια μορφές και αναλογίες στο καθένα από τα δύο. 

Μέχρι το 1983 υπήρχε η πεποίθηση πως τα κουάρκ, αν και μέσα στον πυρήνα, όντας τα «σπλάχνα» των πρωτονίων και των νετρονίων, ζούσαν κατά κάποιον τρόπο τη δική τους ζωή αδιαφορώντας για το τι γίνεται έξω από αυτά και μέσα στον πυρήνα των ατόμων. Τότε ήταν όμως που μια ομάδα Φυσικής στο CERN κατέληξε σε ένα εντελώς άλλο συμπέρασμα: ότι όσο μεγαλύτερος είναι ένας πυρήνας σε πλήθος σωματιδίων τόσο τα κουάρκ μέσα σε αυτόν κινούνται πιο αργά. Αυτή η νέα συμπεριφορά ονομάστηκε EMC-effect (από το όνομα της τότε ομάδας European Muon Collaboration που υπήρχε στο CERN και προφανώς δεν είχε σχέση με τα μιόνια). Για να βρεθεί εξήγηση όμως, «έστυβαν το μυαλό τους για 35 χρόνια οι ερευνητές», όπως είπε από το ΜΙΤ ο Ορ Χεν, βοηθός καθηγητής στο μάθημα της Φυσικής και επικεφαλής της ομάδας που έδωσε τελικά τη λύση στο μυστήριο.

«Ψάχνοντας στα σκουπίδια βρέθηκε χρυσάφι»

Για να έχουμε μια εξήγηση από πρώτο χέρι σχετικά με το θέμα, το ΒΗΜΑ-Science ζήτησε τον Φεβρουάριο τη βοήθεια του κ. Γιώργου Λάσκαρη, ενός έλληνα μεταδιδακτορικού ερευνητή στην ομάδα Αδρονικής Φυσικής που υπάγεται στο εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής του ΜΙΤ και το όνομά του αναφέρεται και στην εργασία τη δημοσιευμένη στο «Nature». Ο Γιώργος Λάσκαρης είναι πειραματικός φυσικός, ερευνά με τη βοήθεια επιταχυντών σε Ευρώπη και Αμερική τη δομή ελαφρών πυρήνων και την αλληλεπίδραση πρωτονίων και νετρονίων σε βαρύτερους πυρήνες. Οπως είχε πει τότε, «Ψάχνοντας στα σκουπίδια βρέθηκε χρυσάφι», εννοώντας πως αφορμή για τη διατύπωση της νέας θεωρίας σχετικά με τα φαινόμενο ήταν παλιές μετρήσεις που εξετάστηκαν πάλι, έδωσαν νέες ιδέες, και αυτές επαληθεύθηκαν με τη σειρά τους χάρη σε νέα πειράματα.

Τελικά ο πυρήνας αποκαλύπτεται πλέον όχι μόνο ως ένας τόπος αέναης κίνησης αλλά κάτι σαν μια τεράστια σάλα χορού. Με πολλούς προσκεκλημένους να σχηματίζουν φευγαλέα ζευγάρια με συνδυασμό φύλων πάντοτε αρσενικό με θηλυκό και κανέναν άλλον, όπου εδώ θα πρέπει να φανταστούμε τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα των ατόμων, τα οποία χορεύουν ζευγαρωτά και αδιάκοπα αλλά μόλις αγγίζονται διαλύονται, σχηματίζοντας άλλα ζευγάρια πιο πέρα. Οσο μικρότερη η σάλα τόσο πιο γρήγορος ο χορός. Και όσο περισσότεροι μέσα στην σάλα τόσο περισσότερα ζευγάρια να προκύπτουν, αλλά εξαιτίας του συνωστισμού ο εγκέφαλός τους να δίνει εντολές να κινούνται πιο αργά.

Ο μεγαλύτερος πυρήνας, αυτός του χρυσού, βρέθηκε πως περιείχε κουάρκ που κινούνταν κατά 20% πιο αργά από ό,τι στον μικρότερο μετρημένο πυρήνα, αυτόν του στοιχείου ήλιον. Και μια εξήγηση που δίδεται για τη μειωμένη ταχύτητα των κουάρκ στα ζευγάρια μάς παραπέμπει στην Αρχή της Απροσδιοριστίας (είναι πιο σωστή η λέξη αυτή από τη λέξη Αβεβαιότητα). Διότι υποτίθεται πως στον σύντομο χρόνο που υπάρχει το ζεύγος πρωτόνιο-νετρόνιο δημιουργείται μεγαλύτερος χώρος για τα κουάρκ στο εσωτερικό τους, αλλά ακριβώς όταν αυξάνεται ο χώρος μειώνεται η ορμή, άρα και η ταχύτητα του σωματιδίου, διότι η απροσδιοριστία επιβάλλει όταν αυξάνονται τα περιθώρια στον χώρο να μειώνονται τα περιθώρια στην ορμή. Η εργασία αυτή πέρα από το ότι επέτρεψε μια πιο διεισδυτική ματιά στους πυρήνες των ατόμων δίνει και νέες ιδέες για τον τρόπο συγχώνευσης των αστέρων νετρονίων, κάτι που το παρακολουθούμε πλέον καλύτερα με τους ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων LIGO.

Α.Γ.

Το μέλλον είναι ψηφιακό: «Εξυπνη» ιατρική με ρομπότ και τεχνητή νοημοσύνη

ιατρική του 21ου αιώνα έχει ήδη γίνει «έξυπνη», έως… πανέξυπνη. Ποιος θα φανταζόταν μερικές δεκαετίες πριν ότι οι χειρουργικές τομές θα… συρρικνώνονταν τόσο ώστε να γίνουν μικρές οπές από τις οποίες θα περνούσαν εξελιγμένα ενδοσκόπια ώστε να αφαιρέσουν όγκους ή και ολόκληρα όργανα; Ποιος θα φανταζόταν ότι μέσα στο χειρουργείο «βοηθός» γιατρού θα ήταν ένα ρομπότ το οποίο υπό την ανθρώπινη καθοδήγηση θα διενεργούσε επεμβάσεις με τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια; Ποιος θα φανταζόταν ότι χάρη σε όλες αυτές τις εξελιγμένες τεχνικές οι ασθενείς θα επέστρεφαν σπίτι τους σε ελάχιστο χρόνο μετά από μια επέμβαση (κάποιες φορές ακόμη και την ίδια ημέρα της επέμβασης) και ότι θα επανέρχονταν στη φυσιολογική ζωή τους μέσα σε λίγα 24ωρα, συχνά χωρίς να χρειάζονται καν παυσίπονα; Και όμως, όλα αυτά τα… αφάνταστα αποτελούν ήδη γεγονός προς όφελος εκατομμυρίων ασθενών ανά τον κόσμο. 

Οπως γεγονός αποτελεί τα τελευταία χρόνια η χρήση της τεχνητής νοημοσύνης (Artificial Intelligence, AI) στη διάγνωση νόσων. Με «σύμμαχο» την τεχνητή νοημοσύνη οι γιατροί μπορούν σε χρόνο… dt να αναλύσουν τεράστιους όγκους δεδομένων και να εξαγάγουν συμπεράσματα για τα οποία τον προηγούμενο αιώνα θα απαιτούνταν… αιώνες. Τα παραδείγματα της AI συμβολής στην ιατρική συνεχώς αυξάνονται. Σας παραθέτουμε μόνο κάποια τα οποία αντικατοπτρίζουν το παρόν και συγχρόνως σκιαγραφούν το… ψηφιακό ιατρικό μέλλον: ερευνητές του Εργαστηρίου Επιστήμης των Υπολογιστών και Τεχνητής Νοημοσύνης (CSAIL) του ΜΙΤ και του Γενικού Νοσοκομείου της Μασαχουσέτης ανέπτυξαν ένα νέο μοντέλο μηχανικής μάθησης (η μηχανική μάθηση αφορά την ανάπτυξη αλγορίθμων που μπορούν να «διδάσκονται» από τα δεδομένα και να κάνουν προβλέψεις σχετικά με αυτά – κοινώς οι υπολογιστές… κάθονται στα θρανία), το οποίο προβλέπει «διαβάζοντας» μαστογραφίες ποιες γυναίκες αντιμετωπίζουν κίνδυνο εμφάνισης καρκίνου του μαστού μέσα στην επόμενη πενταετία. Γιατροί και μηχανικοί του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας δημιούργησαν ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης το οποίο μπορεί να προβλέψει με μεγάλη ακρίβεια μέσω της ανάλυσης απεικονιστικών εξετάσεων του εγκεφάλου ποια άτομα θα εμφανίσουν νόσο Αλτσχάιμερ, τουλάχιστον έξι χρόνια προτού γίνει η διάγνωση. Επιστήμονες από τη Γερμανία, τη Γαλλία και τις ΗΠΑ ανέπτυξαν ένα συνελικτικό νευρωνικό δίκτυο βαθιάς μάθησης (deep learning convolutional neural network) που εντοπίζει το μελάνωμα καλύτερα από τους γιατρούς. Επιστήμονες στην Κίνα και στις ΗΠΑ ανέπτυξαν το πρώτο σύστημα ΑΙ, το οποίο μπορεί να κάνει διάγνωση σχετικά με κοινές παιδικές ασθένειες, όπως το κοινό κρυολόγημα, η γρίπη, οι οξείες κρίσεις άσθματος, η λοιμώδης μονοπυρήνωση, η ανεμευλογιά, η ιγμορίτιδα, η μηνιγγίτιδα, εξίσου καλά ή και ακόμη καλύτερα από τους παιδιάτρους.

Διαφορετικές ομάδες έχουν επιτύχει με τη «χείρα βοηθείας» της τεχνητής νοημοσύνης καλύτερη διάγνωση του καρκίνου του πνεύμονα – τόσο σε ό,τι αφορά τις διαφορετικές μορφές του όσο και τη διάγνωσή του σε αρχικό στάδιο. Και όλα αυτά είναι μόνο η αρχή ενός μέλλοντος υψηλής (τεχνητής) ιατρικής νοημοσύνης.

Θ.Τ.

Βαρυτικά κύματα: LIGO αλλά καλό!

Χρειάστηκε να περάσουν περίπου σαράντα χρόνια ώστε οι επιστήμονες που ασχολούνται με την ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων να μπορέσουν να έχουν μια άμεση απόδειξη ότι υπάρχουν αυτά τα κύματα, τα οποία προέβλεπε και η Θεωρία της Σχετικότητας. Επρεπε να φθάσει το 1974 για να βεβαιωθούν όλοι ότι η θεωρία μπορούσε να επαληθευθεί και ως προς την ύπαρξή τους αλλά και για τη δυνατότητα διάδοσής τους μέσα στο Σύμπαν. Ωστόσο δεν υπήρχε η απαραίτητη πειραματική εγκατάσταση για να δώσει απτά αποτελέσματα. Μόλις το 2015 ολοκληρώθηκε και άρχισε να δίνει αποτελέσματα. 

Ονομάστηκε LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), οι Αμερικανοί το προφέρουν «λάιγκο», και πλέον καταλαβαίνουμε ότι αυτά τα αρχικά αναφέρονται σε μια εγκατάσταση που λειτουργεί για την καταγραφή βαρυτικών κυμάτων. Τα κύματα αυτά προέρχονται από γεγονότα συγχώνευσης μαύρων οπών ή αστέρων νετρονίων ή άλλων γιγαντιαίων μαζών είτε από τον δικό μας γαλαξία (πιο σπάνια) είτε από άλλους γαλαξίες.

Οταν τέτοιων διαστάσεων σώματα αρχίσουν να κινούνται, επιταχύνοντας ή επιβραδύνοντας, δημιουργείται μια αναταραχή στον χώρο και στον χρόνο που θα διαδοθεί με την ταχύτητα του φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις. Ακόμα και όταν πατάμε γκάζι ή φρένο στο αυτοκίνητο, παράγουμε βαρυτικά κύματα. Μόνο που είναι τόσο μικρή αυτή η διαταραχή ώστε δεν υπάρχει συσκευή αρκετά ευαίσθητη να τα καταγράψει.

Οι βασικές διαφορές από ένα τηλεσκόπιο

Γι’ αυτό, από τη δεκαετία του ’50 ακόμη, οι ερευνητές έστρεψαν το βλέμμα τους προς διάφορα τεράστιας μάζας σώματα ακόμα και έξω από τον δικό μας γαλαξία. Για παράδειγμα, δύο μαύρες οπές που πλησιάζουν και τελικά γίνονται ένα επιδρούν ξαφνικά στον χώρο και στον χρόνο γύρω τους, δίνοντας ένα τεράστιο βαρυτικό κύμα σε σχήμα σφαιρικού μπαλονιού. Αυτό ας το φανταστούμε ότι όλο και φουσκώνει, οπότε όταν φθάνει πια και στη Γη ναι μεν έχει χάσει πολλή ενέργεια, κουβαλάει όμως αναλλοίωτα και ανεπηρέαστα από τον ενδιάμεσο χώρο κάποια χαρακτηριστικά του συμβάντος που το παρήγαγε.Τρεις είναι οι βασικές διαφορές ενός LIGO από ένα τηλεσκόπιο. Δεν ενδιαφέρεται για την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, άρα και το ορατό φως. Δεν συγκεντρώνει ακτίνες σε κάποιο πιάτο ή σε άλλη επίπεδη επιφάνεια και χρειάζεται δύο βραχίονες απόλυτα ίσους για να λειτουργήσει. Είναι δηλαδή ένα «συμβολόμετρο». Η βασική ιδέα είναι απλή. Στέλνονται συνεχώς δύο ακτίνες λέιζερ με τη μορφή εντελώς όμοιων κυμάτων προς τον καθρέφτη που βρίσκεται στο τέλος καθενός από δύο βραχίονες κάθετους μεταξύ τους. Οταν αυτές συναντώνται στον γυρισμό, μετά την ανάκλασή τους, ρυθμίζεται έτσι το μήκος ώστε να αλληλοεξουδετερώνονται. Αρα τον περισσότερο χρόνο δεν έχουμε τίποτα, κανένα σήμα. Οταν όμως έρχεται ένα βαρυτικό κύμα, περνώντας από τον κάθε βραχίονα αλλάζει για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μόνο τη συμπεριφορά του χώρου. Προκαλώντας στον έναν βραχίονα μιαν απειροελάχιστη επιμήκυνση και στον άλλον, αντίθετα, μια συρρίκνωση. Αυτή η απόκλιση από την προηγούμενη πλήρη ισότητα των βραχιόνων δίνει μια διαφορά στα κύματα των ακτίνων λέιζερ, που εκφράζεται με ένα φωτεινό σήμα, μια κυματική εικόνα σε οθόνη και χαρτί, ενώ χάρη σε μια μικρή μετατροπή ακούγεται και ένας φευγαλέος ήχος, σαν τιτίβισμα πουλιού. Από ένα «δάσος» σκοτεινών σωμάτων κάποιου άλλου γαλαξία. Α.Γ.

Πρόγραμμα Connectome: «Επίθεση» στα μυστικά του εγκεφάλου

Αδιαμφισβήτητα, ο εγκέφαλος αποτελεί το τελευταίο οχυρό της επιστημονικής περιέργειας. Παρά τους αιώνες μελετών, το πολυπλοκότερο όργανο με το οποίο μας προίκισε η εξέλιξη παραμένει μυστηριώδες. Και δεν μιλούμε μόνο για το γεγονός ότι ακόμη δεν έχουμε επιλύσει τα μεγάλα θέματα της μάθησης, της μνήμης και της συνείδησης. Αναφερόμαστε και στο γεγονός ότι ακόμη δεν έχουμε ξεκάθαρη εικόνα της δομής του. Οχι άδικα! Ο εγκέφαλος των θηλαστικών αποτελείται από ένα πυκνότατο δίκτυο νευρικών κυττάρων των οποίων οι απολήξεις (δενδρίτες και νευράξονες) μπορούν να εκτείνονται πολύ μακριά, ενώ επικοινωνούν μεταξύ τους σε κομβικά σημεία τα οποία ονομάζονται συνάψεις. 

Τόσο μεγάλη είναι η πυκνότητα του εγκεφαλικού φλοιού των θηλαστικών ώστε η επίμονη επιστημονική προσπάθεια περασμένων αιώνων δεν μπόρεσε να τη διαλευκάνει. Βλέπετε, η φωτονική μικροσκοπία δεν μπορεί να «εισχωρήσει» πέρα από μερικά μικρόμετρα στον εγκεφαλικό ιστό. Μια τεράστια πρόοδος σημειώθηκε σε αυτόν τον τομέα κατά τη διάρκεια του πρώτου πέμπτου του 21ου αιώνα: το πρόγραμμα Connectome, το οποίο χρησιμοποιεί τεχνολογίες αιχμής για την απεικόνιση του ιστού και αξιοποιεί αλγορίθμους για τη δημιουργία εικονικών μοντέλων του, φιλοδοξεί στα επόμενα χρόνια να χαρτογραφήσει κατ’ αρχάς τη δομή του εγκεφάλου προκειμένου στη συνέχεια να αποκαλύψει τα μυστικά της λειτουργίας του. Το πλέον πρόσφατο επίτευγμα του προγράμματος αυτού είναι η αποκάλυψη (με τη βοήθεια υπολογιστών φυσικά) της δομής ενός τμήματος του εγκεφαλικού φλοιού ποντικών: στην εικονική αποκατάσταση του 500.000 κυβικών μικρομέτρων εγκεφαλικού ιστού χαρτογραφήθηκαν περί τις 400.000 συνάψεις. Πρόκειται για το μεγαλύτερο σε έκταση τμήμα του εγκεφαλικού φλοιού που έχει χαρτογραφηθεί και οι ερευνητές σκοπεύουν να το αξιοποιήσουν ως βάση για συγκριτικές μελέτες μεταξύ ειδών, αλλά και για τα αναπτυξιακά στάδια του ιδίου είδους καθώς επίσης και για τη μελέτη νευροεκφυλιστικών ασθενειών.

Ι.Σ.

Γέννηση του σύμπανος: Από το «μπιγκ» στο «μπανγκ»

Χωρίς ακόμη να μπορούν οι άνθρωποι να πουν τι συνέβαινε πριν από την αρχή του κόσμου, το ενδιαφέρον πολλών ερευνητών έχει εστιαστεί στο τι συνέβαινε ακριβώς μετά. Δηλαδή μόλις το πρώτο δευτερόλεπτο, μετρώντας από τη στιγμή… «που άρχισαν όλα», πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Η υπόθεση που έχει επικρατήσει είναι πως μέσα στο πρώτο τρισεκατομμυριοστό του πρώτου δευτερολέπτου της ζωής του νεογέννητου Σύμπαντός μας, ύλη και ενέργεια, σε ένα αδιαχώριστο σύμπλεγμα, αυξήθηκαν κατακόρυφα ώστε να μη χωρούν πλέον ούτε στη φαντασία μας. Οπως έδειξαν κάποιοι υπολογισμοί, η αύξηση αυτή ήταν κοντά στις 1.043 φορές μεγαλύτερη από ό,τι ήταν πριν, όπου το «πριν» αυτό θα πρέπει να καταλάβει ο αναγνώστης ότι ήταν λιγότερο από το τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου. Τέτοια συγκέντρωση ύλης και ενέργειας και διαστολή τους σε τόσο μικρό χρονικό διάστημα δεν πρέπει να τα φανταστεί κάποιος να γίνονται με ομαλή αύξηση της θερμοκρασίας και ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των συστατικών της ύλης. Οπως δηλαδή θα το προέβλεπε ο νόμος της παγκόσμιας έλξης του Νεύτωνα. Το αντίθετο μάλιστα. Χωρίς και να παραβιάζεται η Θεωρία της Σχετικότητας που απαιτεί τίποτε να μη διαδίδεται με ταχύτητα μεγαλύτερη από αυτήν του φωτός. Διότι στην ουσία είναι η πληροφορία που δεν μπορεί να διαδοθεί με ταχύτητα μεγαλύτερη από αυτήν του φωτός, ο χώρος μπορεί να διαστέλλεται όσο γρήγορα «θέλει». Η πρώτη αυτή περίοδος είναι γνωστή ως κοσμικός πληθωρισμός. Αμέσως μετά υπήρχε ένα κενό στη θεωρία και στη συνέχεια έρχεται αυτό που οι περισσότεροι έχουν στο μυαλό τους ως μια έκρηξη. Το «μπανγκ», που μέσα από το δημιουργημένο χάος άρχισαν να προκύπτουν τα στοιχειώδη και γνωστά μας υλικά σωματίδια, τα άτομα, τα μόρια, τα άστρα, η ζωή και το διαστελλόμενο πλέον Σύμπαν.

Για το ενδιάμεσο κενό εργάστηκε πολύ προσεκτικά μια ομάδα ερευνητών στο ΜΙΤ, η οποία κατάφερε να κάνει προσομοιώσεις που έδωσαν μια ιδέα για το αν οι δύο αυτές ανόμοιες φάσεις της Δημιουργίας είναι συμβατές μεταξύ τους. Εγιναν αφάνταστα πολλοί υπολογισμοί που έδωσαν το υλικό για να γίνει μια προσομοίωση αρκετά ακριβής αλλά και πρωτότυπη. Η πρωτοτυπία της έγκειται στο ότι δεν έμειναν σε παραμέτρους συμβατές με τη θεωρία του Αϊνστάιν αλλά έβαλαν και παραμέτρους συμπεριφοράς με βάση θεωρίες από την κβαντική μηχανική (που θεωρείται ασύμβατη με τη Θεωρία της Σχετικότητας). Ωστόσο εδώ τα πράγματα πήγαν πολύ καλά και διαπίστωσαν ότι με αυτή τη «μη μινιμαλιστική σύζευξη» περνούσαν ομαλά από το πληθωριστικό στάδιο στο εκρηκτικό. Ηταν σαν να φορτίστηκε μια μπαταρία στη διάρκεια της πληθωριστικής περιόδου και να εκφορτίστηκε μετά, για να προκύψει το εκρηκτικά δημιουργούμενο και διαστελλόμενο Σύμπαν. Ετσι, μόλις τον Νοέμβριο που μας πέρασε, φαίνεται να επιβεβαιώνεται η ύπαρξη του reheating, δηλαδή της επαναθέρμανσης κατά τη γέννηση του Σύμπαντος.

Α.Γ.

Μικροβίωμα: Ο δεύτερος «εγκέφαλός» μας

Για περισσότερο από έναν αιώνα οι μικροβιολόγοι συνέδεαν ένα μικρόβιο με μία νόσο τη φορά. Ωστόσο, τα τελευταία περίπου δέκα έτη άρχισε να αποκαλύπτεται ότι τα τρισεκατομμύρια μικρόβια που «φιλοξενούμε» εντός μας και επάνω μας – εκτιμάται ότι είναι 10 φορές περισσότερα από τα κύτταρά μας! – αποτελούν καταλύτη σε ό,τι αφορά την υγεία αλλά και την ασθένεια. Αυτή η μικροχλωρίδα, που καλύπτει ολόκληρο τον οργανισμό μας, είναι πλουσιότερη στο δέρμα και στο έντερό μας.

Ως φαίνεται μάλιστα, ειδικά το μικροβίωμα του εντέρου βρίσκεται σε διαρκή «συνομιλία» με πλήθος άλλων συστημάτων του ανθρώπινου οργανισμού και όταν αυτό διαταράσσεται, μπορούν να εμφανιστούν ανισορροπίες που ούτε καν θα φανταζόμασταν πριν από μερικά χρόνια ότι σχετίζονται με τους μικροσκοπικούς, αόρατους «συγκατοίκους» μας – από κατάθλιψη, πολλαπλή σκλήρυνση και σχιζοφρένεια (δεν είναι άλλωστε τυχαίο ότι το μικροβίωμα του εντέρου έχει «βαφτιστεί» «δεύτερος εγκέφαλός» μας) – ως καρδιαγγειακές παθήσεις, διαβήτη τύπου 2, άσθμα και χρόνιες ιγμορίτιδες, ακόμη και καρκίνους όπως ο καρκίνος του παχέος εντέρου αλλά και ο καρκίνος του μαστού.

Γενικώς, με δεδομένο ότι το 80% του ανοσοποιητικού μας συστήματος εντοπίζεται στο έντερό μας, πολλοί ειδικοί δεν θεωρούν τυχαία την «έκρηξη» πλήθους νοσημάτων που σχετίζονται με το ανοσοποιητικό στη σύγχρονη εποχή της οποίας κύρια χαρακτηριστικά αποτελούν το άγχος και η κακή διατροφή (αμφότερα πλήττουν το γαστρεντερικό μας σύστημα). Υπό το νέο αυτό… μικροβιακό πρίσμα, πλήθος ερευνητικών ομάδων διερευνούν αν η πρόληψη αλλά και η θεραπεία νόσων περνά μέσα από το μικροβίωμα – προσεγγίσεις όπως οι μεταμοσχεύσεις κοπράνων αλλά και η λήψη των κατάλληλων πρεβιοτικών και προβιοτικών θεωρείται ότι ανοίγουν νέα υποσχόμενα μονοπάτια για πολλούς ασθενείς. Διότι, όπως όλα δείχνουν, «μικροβίωμα υγιές, σώμα και πνεύμα υγιή». Το σίγουρο είναι ότι στα χρόνια που έρχονται το συγκεκριμένο πεδίο έχει να δώσει πάρα πολλά ακόμη αφού είναι… ανεξάντλητο (όπως και τα μικρόβια που μας «κατοικούν»).

Θ.Τ.

Στίβεν Χόγκιν: Μεταθανάτια δικαίωση

Υστερα από μια επίσκεψη το 1973 στη Ρωσία του καθηλωμένου στην αναπηρική του πολυθρόνα αλλά αεικίνητου Στίβεν Χόκινγκ και τη συνομιλία του εκεί με ρώσους φυσικούς, εμφανίστηκε την επόμενη χρονιά μια επιστημονική του εργασία που ήταν από τις πλέον βαρυσήμαντες στον τομέα της Αστροφυσικής. Διότι απεδείκνυε με αναμφισβήτητο τρόπο ότι οι μαύρες οπές δεν ήταν ακριβώς… μαύρες. 

Συνδυάζοντας δηλαδή εξαιρετικά στοιχεία από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας και από την κβαντομηχανική, απεδείκνυε ότι οι μαύρες οπές μπορεί και να χάνουν βαθμιαία την ύλη τους, άρα να εξαφανίζονται τελικά, έστω και αν για να συμβεί αυτό πρέπει να περάσουν δισεκατομμύρια χρόνια. Υπάρχει δυνατότητα, θεωρητικά, κάποια ζεύγη σωματιδίων, φθάνοντας στο σύνορο, το αποκαλούμενο και «ορίζοντας γεγονότων της μαύρης οπής», το αόρατο «συρματόπλεγμα» όπου πέρα από αυτό όταν βρεθεί ένα σωματίδιο μπορεί να ξεφύγει από την τρομακτική της έλξη, να… ελευθερώνεται τελικά το ένα από τα δύο και να βρίσκεται εκτός της επίδρασης της μαύρης οπής. Το άλλο όμως επιστρέφει στην κόλασή του με αρνητική ενέργεια. Αυτό σημαίνει πως η μαύρη οπή χάνει ενέργεια συνολικά και, εφόσον οι αποδράσεις συνεχίζονται, κάποτε θα εξαϋλωθεί πλήρως.

Η θεωρία του Χόκινγκ έγινε δεκτή χωρίς να έχει επιβεβαιωθεί πειραματικά γιατί οι υπολογισμοί του ήταν εξαιρετικά στέρεοι και γιατί επίσης δεν μπορούσαν να δημιουργηθούν οι απαραίτητες συνθήκες για κάτι τέτοιο. Ωστόσο τον Ιούνιο του 2019, στο Technion – Israel Institute of Technology της Χάιφας δημιουργήθηκε μια πολύ επιτυχημένη προσομοίωση του παραπάνω φαινομένου με τη βοήθεια του γνωστού συμπυκνώματος Bose-Einstein. Δηλαδή ενός συνόλου ατόμων ρουβιδίου που έχουν θερμοκρασία σχεδόν -273 βαθμών Κελσίου, είναι όλα στην ίδια ενεργειακή κατάσταση και συμπεριφέρονται σαν να πρόκειται για ένα άτομο ενώ έχουν και την (υπερ)ευελιξία ενός υγρού.

Δημιούργησαν λοιπόν έναν καταρράκτη με το συμπύκνωμα αυτό και κατόρθωσαν να στείλουν, με αντίθετη κατεύθυνση κινούμενα, ζεύγη ηχητικών κυμάτων που το ένα κατάφερνε να αποδράσει από τη ροή και το άλλο όχι. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν σε όλα τις θεωρητικές προβλέψεις του Χόκινγκ.

Α.Γ.

Πρόληψη για τον HPV: Το πρώτο εμβόλιο που προλαμβάνει καρκίνους

Το πρώτο πέμπτο του 21ου αιώνα χάρισε στην ανθρωπότητα μια μεγάλη «ασπίδα» για τη δημόσια υγεία, το πρώτο προληπτικό εμβόλιο για τον ιό HPV που προκαλεί καρκίνο του τραχήλου της μήτρας και άλλους σοβαρούς καρκίνους (αιδοίου, κόλπου, πρωκτού, κεφαλής και τραχήλου, πέους) καθώς και κονδυλώματα (πρόκειται για την πιο συχνή σεξουαλικώς μεταδιδόμενη λοίμωξη που εμφανίζεται με τη μορφή δυσπλασιών στους βλεννογόνους των ανδρικών και γυναικείων γεννητικών οργάνων). Το εμβόλιο πρωτοκυκλοφόρησε σε κάποιες χώρες όπως η Αυστραλία και η Αυστρία το 2006 – έναν χρόνο αργότερα έκανε την εμφάνισή του και στη χώρα μας – και έχει πλέον ενταχθεί στα Εθνικά Προγράμματα Εμβολιασμών δεκάδων χωρών. 

Η κοινή, σχεδόν δεκαπενταετής πλέον, παγκόσμια πορεία μαζί του και η διεθνής εμπειρία (σχεδόν 300 εκατομμύρια δόσεις σε πάνω από 85 χώρες) αποδεικνύουν ότι πρόκειται για μια μεγάλη νίκη της ιατρικής: το εμβόλιο έχει αποδειχθεί ασφαλές με ελάχιστες παρενέργειες, κυρίως τοπικής φύσεως και συγχρόνως άκρως αποτελεσματικό. Σε χώρες όπως η Αυστραλία, η Βρετανία αλλά και οι σκανδιναβικές, όπου ο εμβολιασμός ξεκινά από την εφηβική ηλικία μέσω προγραμμάτων σχολικού εμβολιασμού, με κάλυψη πάνω από 70% του πληθυσμού, έχει ήδη επιτευχθεί δραματική μείωση έως και εξαφάνιση των κονδυλωμάτων και της δυσπλασίας του τραχήλου της μήτραςΗ Αυστραλία μάλιστα αναμένεται να γίνει η πρώτη χώρα παγκοσμίως η οποία θα «σβήσει από τον χάρτη» έναν καρκίνο, τον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας, χάρη στη στρατηγική του δωρεάν εμβολιασμού στα σχολεία για τον HPV.

Σύμφωνα με μελέτη που παρουσίασε η Διεθνής Εταιρεία για τον Ιό των Θηλωμάτων (IPVS), μετά από 11 χρόνια επιτυχούς εμβολιασμού των κοριτσιών αλλά και των αγοριών τα ποσοστά λοίμωξης με τον HPV μειώθηκαν από 22,7% σε μόλις 1,1% στη χώρα! Με αυτούς τους ρυθμούς, εκτιμάται ότι μέσα στα επόμενα 15-20 χρόνια ο καρκίνος του τραχήλου της μήτρας θα αποτελεί παρελθόν. Η εικόνα βέβαια στην Ελλάδα, στην οποία μέχρι σήμερα έχει εμβολιαστεί μόλις το 30% του ενεργού γυναικείου πληθυσμού, δηλαδή ποσοστό λίγο μικρότερο από το υποβαλλόμενο σε τεστ Παπανικολάου, μάλλον δεν μπορεί να μας κάνει αισιόδοξους σχετικά με εξαφάνιση των κονδυλωμάτων και των δυσπλασιών του τραχήλου της μήτρας (τουλάχιστον στο άμεσο μέλλον). Και είναι κρίμα τέτοια «δώρα» της επιστήμης να μένουν αναξιοποίητα.

Θ.Τ.

Καρκίνος: Προς θεραπείες με… ονοματεπώνυμο

Eπί μακρόν το κύριο «όπλο» που είχαν στη φαρέτρα τους οι γιατροί εναντίον του καρκίνου ήταν η χημειοθεραπεία – ένα «όπλο» χρήσιμο ακόμη και σήμερα, το οποίο όμως συνδέεται με ένα σημαντικό μειονέκτημα: εξολοθρεύει εκτός από τα καρκινικά κύτταρα και πολλά υγιή, με αποτέλεσμα να συνδέεται με σοβαρές παρενέργειες. Ηταν επόμενο λοιπόν οι επιστήμονες να ριχθούν στο κυνήγι πιο στοχευμένων αντικαρκινικών θεραπειών και η αρχή έγινε ήδη από τις αρχές του 21ου αιώνα, όταν έλαβε έγκριση κυκλοφορίας το πρώτο μονοκλωνικό αντίσωμα εναντίον του καρκίνου, η ιματινίμπη (τα μονοκλωνικά αντισώματα προσδένονται αποκλειστικά σε συγκεκριμένα αντιγόνα που συνδέονται με την ανάπτυξη του εκάστοτε όγκου). 

Τότε εγκαινιάστηκε μια νέα ανοσοθεραπευτική εποχή ενάντια στον καρκίνο, η οποία συνεχίζει να ανθεί προσφέροντας ολοένα περισσότερες και ακόμη πιο προηγμένες θεραπευτικές επιλογές. Η λογική της ενίσχυσης του ανοσοποιητικού συστήματος των ίδιων των ασθενών ώστε να πολεμά εκ των έσω τους όγκους έχει αλλάξει το τοπίο της αντιμετώπισης διαφορετικών μορφών της νόσου – από το μελάνωμα και τον καρκίνο του πνεύμονα, ως τον καρκίνο του μαστού και τις αιματολογικές κακοήθειες όπως η οξεία λεμφοβλαστική λευχαιμία – και ο κατάλογος συνεχώς μακραίνει. Είναι χαρακτηριστικό ότι ακόμη και σε ασθενείς τελικού σταδίου που δεν είχαν άλλες θεραπευτικές επιλογές και τους δίνονταν μόνο κάποιοι μήνες ζωής η ανοσοθεραπεία έχει ήδη προσφέρει χρόνια απαλλαγμένα από τη νόσο. Ο αιώνας που διανύουμε είναι σίγουρα ο αιώνας της εξατομικευμένης θεραπείας, η οποία εκμεταλλευόμενη μεταξύ άλλων την ολοένα και μεγαλύτερη γενετική γνώση που αποκτούν οι επιστήμονες αναμένεται κάποια ημέρα να μετατραπεί σε θεραπεία για τον καρκίνο με… ονοματεπώνυμο (το ονοματεπώνυμο του καθενός ξεχωριστά που τη χρειάζεται αφού θα είναι «κομμένη και ραμμένη» με βάση τις αποκλειστικά δικές του ανάγκες). Και μια σημαντική σημείωση: καθώς η επιστήμη τρέχει με ιλιγγιώδεις ταχύτητες, είναι απολύτως απαραίτητο να καταφέρουν να ακολουθήσουν την ξέφρενη… κούρσα της και τα συστήματα υγείας καθιστώντας προσβάσιμες σε όλους τέτοιες καινοτόμες θεραπείες, οι οποίες αυτή τη στιγμή είναι πανάκριβες. Διότι αν δεν κερδηθεί το συγκεκριμένο πρακτικό στοίχημα, τότε τα μεγάλα ανοσοθεραπευτικά επιτεύγματα θα μείνουν σε μεγάλο βαθμό μετέωρα.        

Θ.Τ.

Βλαστοκύτταρα: Η ελπίδα… βλασταίνει για πλήθος ασθενών

Στις αρχές της δεκαετίας του 1960 η ανακάλυψη από τους Ερνεστ Μακ Κάλοκ και Τζέιμς Τιλ των βλαστικών κυττάρων, πολυδύναμων κυττάρων από τα οποία «βλασταίνουν» πολλοί και διαφορετικοί ιστοί του οργανισμού – οι δύο ερευνητές συγκεκριμένα εντόπισαν αιμοποιητικά βλαστικά κύτταρα σε μοντέλα ποντικού – έμελλε να αλλάξει σε μεγάλο βαθμό τον ρου της ιατρικής. 

Το 1981 απομονώθηκαν για πρώτη φορά τα πιο πολυδύναμα από τα πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα, τα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα, και πάλι σε ποντίκια ενώ λίγο πριν από την εκπνοή του 20ού αιώνα επετεύχθη η λήψη εμβρυϊκών βλαστικών κυττάρων από ανθρώπινα έμβρυα. Ετσι υπήρχε ήδη με το ξεκίνημα του αιώνα μας πολύ καλή «μαγιά» για μελέτες σχετικά με τα κύτταρα αυτά των οποίων η τεράστια πλαστικότητα δεν θα μπορούσε να αφήσει αδιάφορους τους ερευνητές που αναζητούσαν νέους θεραπευτικούς δρόμους για πλήθος ασθενειών.

Τα βλαστοκύτταρα και δη τα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα δεν αποτελούν όμως μόνο ένα «καυτό» ιατρικό πεδίο αλλά υπήρξαν επί μακρόν και πεδίο… πολιτικής αντιπαράθεσης λαμπρόν, ιδιαιτέρως στις ΗΠΑ όπου ο Τζορτζ Μπους ο νεότερος άσκησε ενόσω ήταν πρόεδρος επανειλημμένως βέτο σχετικά με τη χρηματοδότηση της έρευνας που τα αφορούσε καθώς για τη λήψη τους απαιτείται η καταστροφή εμβρύων. Ετσι, με δεδομένες τις αντιδράσεις αναζητήθηκαν πιο «ηθικά» πολυδύναμα κύτταρα, τα οποία όχι μόνο ευρέθησαν αλλά μάλιστα το 2012 έλαβαν και Νομπέλ Ιατρικής.

Πρόκειται για τα κύτταρα iPS (induced pluripotent stem cells) τα οποία προέρχονται από αναπρογραμματισμό ενηλίκων κυττάρων ώστε να συμπεριφέρονται ως βλαστικά. Πλήθος κλινικών δοκιμών βρίσκονται αυτή τη στιγμή σε εξέλιξη ανά τον κόσμο, κυρίως σχετικά με τα κύτταρα iPS, τα οποία έχουν το μεγάλο πλεονέκτημα ότι μπορούν να δημιουργηθούν μετά από αναπρογραμματισμό ενηλίκων κυττάρων του ίδιου του ασθενούς στον οποίο θα χρησιμοποιηθούν ώστε να μην υπάρχει φόβος απόρριψής τους. Από όλα έχει το… μενού: δοκιμές για την ηλικιακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδος, για τη νόσο μοσχεύματος έναντι του ξενιστή, για τη νόσο του Πάρκινσον, για συμπαγείς καρκινικούς όγκους, για καρδιοπάθειες. Πρόσφατα, και συγκεκριμένα τον περασμένο Σεπτέμβριο, μια ασθενής στο πλαίσιο δοκιμής έλαβε ακόμη και κερατοειδή χιτώνα του ματιού ο οποίος δημιουργήθηκε από κύτταρα iPS.

Πάντως, μέχρι στιγμής ελάχιστες βλαστοκυτταρικές θεραπείες έχουν λάβει έγκριση κυκλοφορίας ανά τον κόσμο – στην Ευρώπη για παράδειγμα, μόνο μία θεραπεία βλαστικών κυττάρων του επιθηλίου του κερατοειδούς χιτώνα του ματιού έλαβε έγκριση το 2015, για ασθενείς που έχουν υποστεί εγκαύματα στα μάτια. Σίγουρα πάντως στον 21ο αιώνα η έρευνα στα βλαστοκύτταρα κάνει την ελπίδα να βλασταίνει ακόμη περισσότερο για πολλούς ασθενείς.

Θ.Τ.

Με τη βοήθεια εκτυπωτών: Ανθρώπινα όργανα γεννημένα στο εργαστήριο

Το 2006 «ξεφουρνίστηκε» το πρώτο όργανο εργαστηρίου από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Γουέικ Φόρεστ της Βόρειας Καρολίνας και έτσι άνοιξε μια νέα σελίδα στο πεδίο της αναγεννητικής ιατρικής. Επρόκειτο για ουροδόχο κύστη η οποία δημιουργήθηκε με χρήση κυττάρων του ίδιου του ασθενούς. 

Εκτοτε δεκάδες άτομα έχουν λάβει ουροδόχο κύστη εργαστηρίου. Το 2008 έγινε η πρώτη μεταμόσχευση τραχείας σε μια Κολομβιανή που έπασχε από χρόνια φυματίωση (να σημειωθεί βέβαια ότι η μεταμόσχευση έγινε από τον «έκπτωτο» πλέον επιστήμονα Πάολο Μακιαρίνι, ο οποίος κατηγορείται για επιστημονική απάτη, όχι όμως σε ό,τι αφορά εκείνη την πρώτη μεταμόσχευση). Το 2011 και πάλι η ομάδα του Γουέικ Φόρεστ δημιούργησε ουρήθρες εργαστηρίου, τις οποίες και μεταμόσχευσε σε ασθενείς.

Και μπορεί στο διά ταύτα η επιστήμη να έχει μείνει στα… απλά, ωστόσο οι έρευνες συνεχίζονται εντατικά για τη δημιουργία πιο σύνθετων οργάνων εργαστηρίου που θα μπορούν να μεταμοσχευθούν σε ανθρώπους. Πέρυσι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Τέξας έκαναν ένα τέτοιο σημαντικό βήμα καθώς, σύμφωνα με δημοσίευσή τους στο «Science Translational Medicine», δημιούργησαν στο εργαστήριο ένα άκρως πολύπλοκο όργανο, τον πνεύμονα – και μάλιστα όχι έναν αλλά τέσσερις πνεύμονες χοίρων.

Οι πνεύμονες μεταμοσχεύθηκαν με επιτυχία σε χοίρους, δημιούργησαν ισχυρά δίκτυα αιμοφόρων αγγείων τα οποία έχουν ανάγκη για να επιβιώσουν, ενώ δύο μήνες μετά τη μεταμόσχευση δεν εμφάνιζαν κανένα σημάδι απόρριψης από το ανοσοποιητικό σύστημα των ληπτών. Αν όλα πάνε καλά, οι ειδικοί από το Πανεπιστήμιο του Τέξας εκτιμούν ότι σε 5 ως 10 χρόνια θα είναι σε θέση να δημιουργήσουν πνεύμονες εργαστηρίου που θα μπορούν να μεταμοσχευθούν σε ανθρώπους. Σημαντικός αρωγός των επιστημόνων στη δημιουργία οργάνων στο εργαστήριο έχει σταθεί ο… εκτυπωτής. Τρισδιάστατοι εκτυπωτές που ψεκάζουν κύτταρα αντί για μελάνι και «χτίζουν» ιστούς στρώμα-στρώμα με το ακριβές σχήμα και τις διαστάσεις που απαιτούνται κάθε φορά.

Η πρώτη πατέντα εκτύπωσης κυττάρων κατοχυρώθηκε το 2003 από ερευνητές του Πανεπιστημίου Κλέμσον στη Νότια Καρολίνα και ήδη η μέθοδος έχει εφαρμοστεί για την εκτύπωση πλήθους ιστών – από δερματικό, νεφρικό και ηπατικό ιστό ως το έξω ους, αιμοφόρα αγγεία και κερατοειδή χιτώνα. Μάλιστα η εταιρεία Βιοτεχνολογίας Organovo έχει ανακοινώσει ότι το 2020 θα διεξαγάγει σε ανθρώπους την πρώτη μερική μεταμόσχευση εκτυπωμένου ήπατος.

Θ.Τ.

AIDS: Από θανατηφόρα, έγινε χρόνια νόσος

Τη δεκαετία του 1980 και στις αρχές της δεκαετίας του 1990 η διάγνωση με τον ιό HIV του ΑΙDS σήμαινε ουσιαστικώς θανατική καταδίκη. Οι ασθενείς ζούσαν κατά μέσο όρο λίγους μήνες (έως λίγα χρόνια) ενώ χρειάζονταν συνεχώς νοσηλείες για πλήθος προβλημάτων που τους παρουσιάζονταν ως το τέλος τους.

Ολα άλλαξαν με την εμφάνιση το 1996 της αντιρετροϊκής θεραπείας υψηλής δραστικότητας (highly active antiretroviral therapy, HAART), η οποία αποτελείται από έναν συνδυασμό αντιρετροϊκών φαρμάκων, καθένα εκ των οποίων δρα σε διαφορετικό στάδιο του κύκλου ζωής του HIV. Η θεραπεία HAART μειώνει το συνολικό ιικό φορτίο στον οργανισμό των ασθενών, διατηρεί λειτουργικό το ανοσοποιητικό τους σύστημα και προλαμβάνει ευκαιριακές λοιμώξεις οι οποίες απειλούν να τους οδηγήσουν ακόμη και στον θάνατο. Προλαμβάνει επίσης τη μετάδοση του ιού στους ερωτικούς συντρόφους των ατόμων με HIV όταν τα επίπεδα του ιού στον οργανισμό τους είναι μη ανιχνεύσιμα.

Χάρη στη θεραπεία HAART το AIDS στον 21ο αιώνα δεν αποτελεί πλέον έναν θανάσιμο εχθρό αλλά μια χρόνια νόσο – χαρακτηριστικά είναι τα λόγια του Τζον Μπάρτλετ, πρώην προέδρου της Αμερικανικής Εταιρείας Μεταδοτικών Νόσων: «Το 1996, ένα 20χρονο άτομο με ΑΙDS στις ΗΠΑ είχε προσδόκιμο ζωής τριών ως πέντε ετών. Σήμερα αναμένεται να ζήσει ως τα 69 έτη του. Αυτό είναι εκπληκτικό!». Τα άτομα με HIV ζουν λοιπόν πλέον πολύ – τουλάχιστον στον ανεπτυγμένο κόσμο όπου οι προηγμένες θεραπείες είναι πολύ πιο προσβάσιμες σε όσους τις χρειάζονται – και, το κυριότερο, ζουν με ποιότητα.

Χρειάζεται βέβαια να λαμβάνουν τα φάρμακά τους όπως οποιοσδήποτε ασθενής με χρόνια νόσο, ωστόσο μπορούν να συνεχίζουν φυσιολογικά τη ζωή τους κάνοντας σχέσεις χωρίς φόβο, αποκτώντας παιδιά. Δεν είναι τυχαίο ότι, όπως ανέφερε ο Αντονι Φάουτσι, επικεφαλής του Εθνικού Ινστιτούτου για τις Αλλεργίες και τις Μεταδοτικές Νόσους των ΗΠΑ, «με συλλογική και αποφασιστική δράση και σταθερή δέσμευση για τα χρόνια που έρχονται, μια γενιά απαλλαγμένη από το AIDS δεν βρίσκεται μακριά».

Ακόμη και στην Αφρική, όπου o HIV δεν έχει τεθεί υπό έλεγχο στον βαθμό που έχει τεθεί στον δυτικό κόσμο, εμφανίζεται βελτίωση της κατάστασης χάρη στη χορήγηση αντιρετροϊκών φαρμάκων στις εγκύους τα οποία μπλοκάρουν τη μετάδοση του ιού στα βρέφη τους. Επόμενος στόχος για τις επόμενες δεκαετίες η εύρεση οριστικής θεραπείας. Οψόμεθα.

Θ.Τ.

Τεχνητά μάτια και άκρα: Η βιονική εποχή είναι εδώ!

Η πρόοδος της επιστήμης και της τεχνολογίας έχει χαρίσει τα τελευταία χρόνια βιονικά μάτια σε ανθρώπους που θα ήταν καταδικασμένοι στο πλήρες σκοτάδι αλλά και βιονικά άκρα σε ακρωτηριασμένα άτομα.

Ηδη πριν ολοκληρωθεί η πρώτη δεκαετία του 21ου αιώνα τοποθετήθηκε σε μερικές δεκάδες άτομα – κυρίως με μελαγχωστική αμφιβληστροειδοπάθεια η οποία προκαλεί εκφύλιση του αμφιβληστροειδούς χιτώνα του ματιού και τελικώς τύφλωση – μια ειδική συσκευή η οποία λειτουργεί ως τεχνητό μάτι και επιτρέπει στον χρήστη να διακρίνει σκιές, χρώματα, σχήματα, να είναι σχετικώς λειτουργικός και αυτόνομος φέρνοντας εις πέρας καθημερινά καθήκοντα, κάτι που πριν τού ήταν αδύνατον. Η συσκευή Argus II, όπως ονομάζεται, είναι «τέκνο» της εταιρείας Second Sight. Το σύστημα αποτελείται από μια μικροσκοπική κάμερα που είναι ενσωματωμένη σε ειδικά γυαλιά που φορά ο ασθενής και η οποία συλλαμβάνει τις εικόνες και τις μετατρέπει σε ηλεκτρικά σήματα. Τα σήματα αποστέλλονται στη συνέχεια σε μια συστοιχία ηλεκτροδίων, η οποία έχει εμφυτευθεί επάνω στον αμφιβληστροειδή χιτώνα του ματιού του ασθενούς. Τα οπτικά σήματα «ταξιδεύουν» στο οπτικό νεύρο και στη συνέχεια στον εγκέφαλο έχοντας προηγουμένως περάσει από μια ειδική μικρή συσκευή επεξεργασίας που φορά ο ασθενής στη ζώνη του (Vision Processing Unit, VPU).

H συσκευή έλαβε ευρωπαϊκή έγκριση κυκλοφορίας το 2011 (ακολούθησε η αμερικανική δύο χρόνια αργότερα) και σήμερα εκατοντάδες άτομα έχουν βρει τη χαμένη τους αυτονομία και λειτουργικότητα χάρη σε αυτήν ανά τον κόσμο. Και άλλα τέτοια βιονικά μάτια έχουν κάνει την εμφάνισή τους αλλάζοντας κυριολεκτικώς τη ζωή τυφλών ατόμων.

Μέσα στην τελευταία εικοσαετία εμφανίστηκαν και βιονικά άκρα: προσθετικά χέρια και πόδια που επιτρέπουν στους χρήστες να τα κινούν μόνο με τη σκέψη. Η φιλοσοφία πίσω από αυτές τις συσκευές βασίζεται στην αποκαλούμενη διεπαφή εγκεφάλου – μηχανής, στη χρήση δηλαδή ηλεκτρονικών αισθητήρων που συνδέονται μέσω μικροσκοπικών εμφυτευμένων ηλεκτροδίων με τα νεύρα και τους μυς που έχουν απομείνει στα ακρωτηριασμένα άκρα των ασθενών δημιουργώντας μια «γέφυρα» επικοινωνίας με τον εγκέφαλο, η οποία είχε διακοπεί και επιτρέποντας την κίνηση. Μάλιστα, ολοένα και πιο εξελιγμένα βιονικά μέλη κάνουν την εμφάνισή τους: πρόσφατα ερευνητές από την Ελβετία, τη Γαλλία, τη Γερμανία, την Ιταλία, την Ισλανδία και τη Σερβία ανέφεραν στην επιθεώρηση «Nature Medicine» ότι για πρώτη φορά τοποθέτησαν σε δύο ασθενείς βιονικά πόδια τα οποία διαθέτουν αισθήσεις σε πραγματικό χρόνο, καθιστώντας έτσι πολύ πιο εύκολη τη βάδιση αφού το τεχνητό άκρο τους τούς επιτρέπει να γνωρίζουν πού και πώς ακριβώς κινείται και σε τι έδαφος πατά. Το βιονικό παρόν είναι άκρως υποσχόμενο και το βιονικό μέλλον διαγράφεται ακόμη πιο ελπιδοφόρο.

Θ.Τ.

tovima.gr

Pin It on Pinterest

Share This