„Ovo istraživanje sam uradio slučajno. Upisan sam na Koh institut za integrativno istraživanje raka na MIT-u za postdoktorski rad na razvoju električnih uređaja sa biotehnologijom. Institut je fokusiran na istraživanje raka i slučajno sam video rad drugih grupa na raku Pomislio sam, ‘Ovo je prilično zanimljivo’, i pitao se da li mogu da proširim svoj rad na istraživanje raka“, rekao je docent Dezmond Loke sa Singapurskog univerziteta za tehnologiju i dizajn (SUTD).
Primarna ekspertiza docenta Lokea leži u dizajnu elektrotehnike i računara. Tokom svog doktorata. i postdoktorskim studijama, radio je na memoriji sa promenom faze i vodio istraživački tim koji je napravio revoluciju u upotrebi bakteriofaga za poboljšanje performansi i kapaciteta ove tehnologije u kompjuterskom skladištenju. Njegovo istraživanje donelo mu je razne nagrade, uključujući nagradu MRS Innovator of Materials Science Avard 2018 i nagradu Global MIT Technologi Reviev Innovators Under 35 Avard 2016.
Dok je radio zajedno sa grupama za istraživanje raka tokom postdoktorskih studija, postao je zaintrigiran mogućnošću proširenja primene svojih elektronskih uređaja na studije raka. Tačnije, postao je zainteresovan za efikasnije otkrivanje i lečenje raka. Kada se pridružio SUTD-u 2016. godine, stvorio je Loke Bio-nanotechnologi & Electronics-for-Large-scale Lab (LBELL) kako bi se upustio u ovu oblast istraživanja.
„Zato sam započeo ovu laboratoriju — da istražujem nove tipove senzora ćelija raka i terapiju raka koristeći viruse u našim elektronskim uređajima. Slučajno sam se zainteresovao za ovu oblast jer sam zapravo video odličnu tehnologiju raka i istraživanje na MIT-u“, objasnio je on.
Kao što naziv govori, LBELL sprovodi istraživanja u dve široke oblasti: bio-nanotehnologija i elektronika. Docent Loke vodi i vodi postdoktorske istraživače i postdiplomske studente u najsavremenijim istraživanjima u različitim oblastima, od memorijskih tehnologija do veštačkih neuronskih mreža do elektronike za biomedicinu.
U bio-nanotehnologiji, među značajnim radovima laboratorije je visoko osetljiv senzor ćelija raka razvijen korišćenjem dvodimenzionalnih (2D) materijala. Kombinujući nano listove molibden disulfida (MoS 2 ) sa sistemom za obradu bioelektričnog signala, docent Loke je demonstrirao senzor koji može da detektuje bioelektrične signale ćelija raka u jednoj postavci sa većom brzinom i osetljivošću nego druge tehnologije biosensinga. Ova revolucionarna studija ukazuje na potencijal 2D materijala u poboljšanju rane dijagnoze ćelija raka.
U novijim istraživanjima, docent Loke je pionir u upotrebi 2D sistema za bioelektričnu obradu signala zasnovanog na materijalu u ablaciji raka. Jedna od metoda uklanjanja raka u nastajanju je elektrotermalna terapija, koja primenjuje nanomaterijale na ciljane ćelije raka kako bi se omogućilo da električna struja prođe, kao i da se zagreju i unište ćelije bez uticaja na okolna tkiva. Međutim, konvencionalni nanomaterijali koji se koriste ne proizvode uvek dovoljno džulova zagrevanja da bi se ćelije efikasno ablacije.
Da bi prevazišao ovo ograničenje, docent Loke je dodao bakteriofag M13 na MoS 2 nano listove i stvorio novi nanomaterijal koji se bolje vezuje za ćelije raka i ima jaču električnu provodljivost. Pokazalo se da dobijeni nanomaterijal smanjuje broj ćelija raka pankreasa dva puta više od konvencionalnih nanomaterijala tokom elektrotermalne terapije.
„Sistemi za bioelektričnu obradu signala izgrađeni oko naprednog 2D materijala mogli bi da se iskoriste za širok spektar medicinskih primena, od ablacije tumora preko lečenja srčane aritmije do neuromodulacije. Prilagodljivost sistema sugeriše njegovu potencijalnu široku primenljivost“, rekao je doc.
Interdisciplinarna priroda istraživanja sprovedenog u LBELL-u je ono što laboratoriju čini jedinstvenom i inovativnom. Ipak, nisu svi u početku mislili da je takvo istraživanje moguće.
„Vi ste električni dizajner, kako možete da napravite uređaj biološki zasnovan? Ne možete.“
„Vi ste u jednom odeljenju. Gde biste locirali laboratoriju za obavljanje ova dva zadatka?“
Ove izjave odražavaju početni skepticizam sa kojim se doc. Loke suočio kada je predložio ideju da proširi svoju stručnost u računarstvu i električnom dizajnu na istraživanje raka. Prema njegovim rečima, bilo je mnogo onih koji sumnjaju i zalažu se za njih.
„U početku je bilo veoma teško. Pošto nismo imali laboratoriju, odlučili smo da napravimo posebnu laboratoriju — kombinovanu bioelektričnu laboratoriju — u SUTD-u. Unutar laboratorije imamo standardni objekat za ćelijsku kulturu i istovremeno Vreme, novi alati i oprema za proučavanje elektrotehnike. Tako da ova laboratorija treba da bude u stanju da obavlja ne samo redovne biološke radove, već i napredna električna ispitivanja“, opisao je doc.
Postavljanje objekta koji bi mogao da realizuje viziju docenta Lokea bio je jedan od glavnih izazova. Sve u laboratoriji je moralo biti prilagođeno i posebno izgrađeno. Ipak, docent Loke nije bio uznemiren jer ga je radoznalost vodila ka svom cilju. Interdisciplinarna priroda laboratorije je možda bila nečuvena, ali on je verovao u pravcu u kojem ga vodi njegov interes.
Takođe je dobio odličnu podršku od SUTD-a. Imali smo veliku pomoć od direktora univerziteta i mojih kolega. Oni su podržali naše interdisciplinarno istraživanje i pomogli nam da izgradimo potrebnu platformu za njegovo sprovođenje“, naveo je on.
Na kraju, on je za veliki deo uspeha pripisao svoju sreću u pronalaženju istraživača koji dele njegovu viziju i koji su zainteresovani za interdisciplinarni rad.
„Sledeći korak nakon kreiranja laboratorije bio je da nateram ljude da joj se pridruže, i ja sam imao sreće. Imam veoma fantastične članove tima sa različitim istraživačkim pozadinama koji su vredni, hrabri i avanturistički nastrojeni da ostvare ovu ideju. Nataša Bajalović, Marija Mejvita, Deniz Li, Sofija Čen, Fitja Mozar — ovo su samo neki od izuzetnih članova tima“, rekao je on.
Sa pojavom veštačke inteligencije sledeće generacije, docent Lok predviđa uzbudljivu budućnost dok nastavlja da napreduje sa obećavajućim istraživanjima, bilo u oblastima računarstva ili biomedicine. Za svoje istraživanje raka, raduje se prelasku sa malih laboratorijskih studija na istraživanje većeg tipa sistema ćelija raka i partnerstvo sa bolnicama za sprovođenje kliničkih studija.
