Uniwersalne, natychmiastowe wykrywanie HIV i żółtaczki zakaźnej (tl;dr)

15Lip14
Na zdjęciu: Gamal Shiha prezentuje urządzenie C-FAST.

Na zdjęciu: Gamal Shiha prezentuje urządzenie C-FAST.

Kto by pomyślał, że tak niesamowite urządzenie — które w ciągu trzydziestu sekund jest w stanie bezinwazyjnie wykryć [1] HIV albo żółtaczkę zakaźną z odległości nawet pół kilometra — zostanie stworzone przez armię egipską? Urządzenie jest niezwykle proste i składa się z rączki z antenką (patrz zdjęcie obok).

Mamy do czynienia z naprawdę znakomitym, porządnie wykonanym, wysokiej klasy kawałem pseudonauki, porównywalnym z włoską zimną fuzją „E-CAT” i pod pewnymi względami nawet lepszym niż ADE 651, wykrywacz wszystkiego, od materiałów wybuchowych po słonie. Jest publikacja naukowa, jest patent [2], jest prototyp, są badania kliniczne, jest nazwa (C-FAST) — wszystko jest! Ba, nawet ktoś tak sceptycznie nastawiony jak ja pierwszy przyzna, że tej konkretnej fikcji wcale blisko do nauki. Niestety, wszystko pływa w bulszicie; co gorsza, gówno uderzyło w wentylator zbyt wcześnie i C-FAST chyba nie powtórzy komercyjnego sukcesu ADE 651 (na który niektóre państwa, np. Irak, wywaliły dziesiątki, jeśli nie setki milionów dolarów). Oczywiście ciężko nie dostrzec podobieństwa między C-FAST i ADE 651, a i zasady działania mają chyba podobne.

Czy takie nieinwazyjne wykrywanie choroby (albo przynajmniej wywołującej je infekcji) w ogóle jest możliwe? Albo czy kiedyś stanie się możliwe? Coś jak ze Star Treka — machasz, urządzenie robi bz-bz albo pi-pi, i już wiadomo co pacjentowi jest? Wydaje mi się, że tak. Najprawdopodobniej będzie to urządzenie, które najpierw starannie obwąchuje pacjenta, a niekoniecznie urządzenie działające na zasadzie „zaglądania do środka” pacjenta (jak w MRI). Zacznę od tego, co potrafimy już teraz, dziś; przypadkiem jest to (po raz pierwszy w historii tego bloga) dziedzina nauki, którą faktycznie się trochę zajmuję.

Diagnostyka często opiera się na wykrywaniu substancji, które są charakterystyczne dla pewnego procesu chorobowego. Na przykład możemy wykryć obecność pewnego organizmu chorobotwórczego (takiego jak HIV) bezpośrednio wykrywając sekwencje nukleotydowe charakterystyczne dla wirusa czy bakterii. Możemy też wykryć zmiany wywołane przez raka albo odpowiedź immunologiczną organizmu — podwyższone poziomy pewnych charakterystycznych substancji, obniżone poziomy innych. Na przykład odkryliśmy, że pacjenci chorzy na gruźlicę mają w surowicy podwyższony poziom wielu związków chemicznych, w tym np. kynureniny, związku produkowanego przez komórki walczące z prątkami gruźlicy, a jednocześnie obniżony poziom wielu aminokwasów i pewnych fosfolipidów.

Otóż jest kilka niesamowicie czułych technologii, które umożliwiają nam bardzo specyficzne wykrywanie biomolekuł. Odpowiednio zastosowane, mogą być użyte do celów diagnostycznych.

Pierwsza rodzina technik to spektrometria masowa: jest w stanie bardzo specyficznie wykryć nawet śladowe ilości związków organicznych, w osoczu albo nawet w wydychanym powietrzu. Na przykład, w badaniach nad gruźlicą pokazano, że przy pomocą lotnych związków organicznych (VOCs, volatile organic compounds) można specyficznie i czule wykrywać osoby z gruźlicą — można wykryć bezpośrednio charakterystyczne substancje produkowane przez bakterie. Można też, zamiast poszukiwać bakterii, próbować zaobserwować charakterystyczne zmiany w profilach metabolicznych pacjenta z krwi lub z moczu; zaleta jest taka, że można wykryć obecność bakterii nawet, jeśli nie da się bezpośrednio wykryć substancji pochodzących z bakterii.

Dalej — mamy techniki spektrometrii oparte o jądrowy rezonas magnetyczny (NMR). Spektrometria NMR zasadniczo różni się od spektrometrii masowej, ale może być wykorzystywana do podobnych celów — specyficznego wykrywania pewnych substancji w próbkach biologicznych. Nb winię rezonans za wielu oszustów w medycynie, bo same podstawy NMR są dość skomplikowane. Głowa mi pękała, gdym się ich uczył od pewnego znanego polskiego pisarza (i przy okazji fizyka specjalizującego się w NMR). Tak że łatwo wciskać kit — bo mało kto może zweryfikować te bzdury [3].

Trzecia rodzina technik to tzw. elektroniczne nosy. Prawdopodobnie będą one stosowane w diagnostyce coraz częściej. Ich ograniczeniem jest to, że mogą wykrywać tylko z góry określone substancje; za to są tańsze niż spektrometria. Wyobrażamy sobie, że spektrometria pozwoli nam na ustalenie panelu substancji charakterystycznych dla pewnego procesu chorobowego („biologiczny odcisk palca”, w tym wypadku dużo ściślej zdefiniowany), a elektroniczne nosy na skonstruowanie urządzeń, które taki odcisk potrafią wykryć. To wszystko już jest; wiemy dokładnie jak działa; istnieje multum publikacji opisujących testy kliniczne i zasady działania tych urządzeń.

Wreszcie trzeba jeszcze wspomnieć o PCR, łańcuchowej reakcji polimerazy. PCR jest niesamowicie czuła i doskonale specyficzna — sam osobiście, temi ręcami, jak jeszcze biegałem po laboratorium z pipetą, byłem w stanie wykryć i policzyć nawet kilkunaście-kilkudziesiąt kopii konkretnego DNA, choćby były wymieszane z miliardami innych kopii. System oparty na PCR (konkretnie QPCR, czyli amplifikacji RNA) wykorzystywany jest już klinicznie w diagnostyce gruźlicy na podstawie plwociny, działa szybciej niż tradycyjne kultury bakteryjne albo barwienie.

Pierwsze dwie techniki wymagają dużych, skomplikowanych urządzeń. Trzecia wymaga nieco mniejszych i nieco mniej skomplikowanych urządzeń. Wszystkie trzy są nietrywialne w zastosowaniu. I chociaż ja z pomocą firmy, w której z pomocą sztabu specjalistów i aparatury kosztującej ciężkie miliony jestem w stanie „zdiagnozować” [4] gruźlicę na podstawie próbki plazmy , to do zastosowania klinicznego bardzo daleko.

Opisana zasada działania C-FAST najbardziej przypomina NMR, a to dlatego, że pojawiają się słowa „rezonans”, „elektromagnetyczny” i jeszcze raz „rezonans”. Zasadę działania C-FAST niby znamy, bo pod koniec roku 2013 ukazała się publikacja w jednym z „rabunkowych czasopism” (predatory journals) poświęcona bezinwazyjnemu wykrywaniu białek za pomocą rezonansu elektromagnetycznego. Niestety, jest delikatnie mówiąc stekiem bzdur, dowolnie złączonych banałów i nieprawd, upstrzonych odnośnikami do oderwanych publikacji.

Przykład pierwszy. We wstępie autorzy piszą, że białka o „wspólnej biologicznej funkcji” (cokolwiek by to miało znaczyć, CBTMZ) dzielą wspólny „szczyt” (CBTMZ), reprezentujący region (CZEGO?) odpowiedzialny za biologiczną funkcję (a jak ich jest parę?). W tym momencie autorzy cytują odnośnik 14 — do pracy, która sama w sobie jest niezłym bełkotem, ale nie ma nic wspólnego z promieniowaniem elektromagnetycznym, a jedynie z „widmami informacyjnymi” obliczanymi na podstawie sekwencji białek. To trochę tak, jakby pisząc o plaźmie w reaktorze termojądrowym podać odnośnik do pracy o różnicach między plazmą (krew bez komórek krwi) a surowicą (plazma bez fibrynogenów).

Przykład drugi: „oddziaływania między białkami mogą być uznane z przeniesienie energii rezonansu (CBTMZ) między oddziaływującymi cząsteczkami” — to na każdym poziomie rozumienia tego zdania będzie nieprawda. Oddziaływania między białkami akurat są dosyć dobrze poznane, mogą być bardzo różne, ale raczej nie sprowadzają się do rezonansu, tylko do np. oddziaływań hydrofobowych.

Ogólnie rzecz biorąc, autorzy postulują, że każda molekuła ma elektromagnetyczny „odcisk palca” (CBTMZ), który można zdalnie wykryć przy pomocy rezonansu. I że ich urządzenie wzbudza rezonujące cząsteczki, i tylko je, i wykrywa to wzbudzenie, z odległości nawet pół kilometra. Samo to stwierdzenie nie budzi u mnie większych oporów niż koncepcje podróży z prędkościami przyświetlnymi, wormholes, tania fuzja jądrowe albo winda kosmiczna. Tzn. wydaje mi się to realistyczne w kontekście literackim, a odległe, być może niemożliwe w kontekście naukowym. Nikt takich odcisków palca nie był w stanie zdjąć czy wykryć nawet w przypadku prostszych molekuł w większych stężeniach; nikt nawet nie pokazał ich istnienia.

Źródło: wikipedia

Źródło: wikipedia

Techniki takie jak NMR albo spektrometria masowa osiągają nieporównywalnie skromniejsze cele olbrzymim nakładem wiedzy, technologii, pieniędzy. Na przykład do badania w którym wykorzystuje się rezonans jądra wodoru potrzeba pola magnetycznego o natężeniu 21 Tesli (urządzenie na zdjęciu obok wytwarza takie pole). Sygnał radiowy rezonansu jest bardzo słaby; trzeba go pobierać wielokrotnie za pomocą niezwykle czułych odbiorników radiowych. Droga od pierwszych urządzeń pokazujących samą zasadę działania do urządzeń, które mogą być wykorzystywane w medycynie zajmuje dziesięciolecia nawet w przypadku czegoś tak prostego, jak PCR. Początki spektrometrii NMR to lata czterdzieste dwudziestego wieku, a dopiero teraz zaczyna się używać tej technologii w badaniach podstawowych z dziedziny diagnostyki i etiologii chorób zakaźnych.

Tak działa nauka. Nowe twierdzenia opieramy na poprzednich, ale żeby to się trzymało kupy i nie zawaliło się od byle podmuchu wiatru, to te poprzednie muszą być trwale okrzepnięte. W tym konkretnym przypadku najpierw trzeba pokazać, czym są te „odciski palców” i że w ogóle istnieją. Potem, że można je wykrywać. Pokazać, zademonstrować — tak, by inni też mogli się o tym przekonać i w to uwierzyć. Równolegle trzeba by stworzyć teorię fizyczną opisującą to zjawisko (niczego takiego nie ma w żadnej z prac cytowanych w artykule). I dopiero potem można zabrać się za wykorzystywanie tej wiedzy w diagnostyce.

W przypadku C-FAST wszystko dzieje się w jednym kroku, w jednej jedynej publikacji skaczącej od niedostatecznie poznanej i opisanej teorii (a właściwie pseudonaukowego bełkotu) do przenośnego urządzenia, które można natychmiast wykorzystywać do diagnostyki prawie każdej choroby. No bo skoro możemy ustalić „rezonansowy odcisk palca” RNA wirusa żółtaczki zakaźnej typu C, to możemy ustalić podobny odcisk palca w przypadku niemal każdej innej wirusowej czy bakteryjnej choroby, prawda? Możemy robić nieinwazyjne urządzenia do pomiaru poziomu cukru u cukrzyków, wykrywać kwas mykocholinowy pałeczek gruźlicy i tak dalej? Albo wykryć konkretną osobę z odległości pół kilometra, tylko na podstawie jej DNA? Wykryć zmutowane RNA raka?

Podsumowując: gdyby to była prawda, to autorzy już byliby ciężkimi miliarderami. Ale nawet gdyby to była prawda, to ten ich artykuł i tak nic by nie był wart.

No chyba że jak zwykle chodzi o spisek.

[1] Wykryć, a nawet i wyleczyć? W pewnym momencie któryś z lekarzy wojskowych naprawdę twierdził, że urządzenia nie tylko potrafią wykrywać, ale i leczyć. Potem z tego leczenia się wycofano. Osobiście podejrzewam, że zaczęto mówić o natychmiastowym leczeniu żeby wyjaśnić błędne diagnozy pozytywne (false positives).

[2] Autorzy co prawda podają jakieś namiary na patent — A. Amien, Fast series (field advanced screening tool) WO 2011116782 A1. Patent PCT/EG/2010/0000044 — ale nie udało mi się tego wyguglać.

[3] To w sumie nie do końca prawda, bo akurat większość bzdur pisanych przez oszustów od leczenia „biorezonansem” (CBMTZ) jest w tak oczywisty sposób pseudonaukowym bełkotem, że nie trzeba znać się na fizyce jądrowej, żeby je zweryfikować (mam gdzieś w szkicach tytuł „Biooszuści od Biorezonansu”).

[4] Piszę w cudzysłowie, bo nie jestem lekarzem i niczego nie diagnozuję.

[5] Mam bardzo rozdwojony stosunek do tej publikacji. Z jednej strony, wydaje mi się, że zasłużyła na lepszy los niż PLoS ONE, co potwierdzają liczne cytowania. Z drugiej strony — mieliśmy błąd, i to dość absurdalny, W TYTULE PRACY.



8 Responses to “Uniwersalne, natychmiastowe wykrywanie HIV i żółtaczki zakaźnej (tl;dr)”

  1. 1 Gronkowiec

    1. Dobrzy bogowie, toz my widac w trakcie studiow musieli na siebie wpadac na korytarzach, mnie tez NMRu uczyl ten sam pisarz :)

    2. Gratulujemy armii Egipskiej skutecznosci i czekamy kiedy zastosuja ta metode w budowie rakiet samonaprowadzajacych.

    3. Warto jeszcze wspomniec o „prawdziwych nosach”, czyli zwierzetach trenowanych do wachania i wykrywania chorob. Taki „system diagnostyczny” dobrze sie sprawdzi w krajach, gdzie nie ma pieniedzy na PCR lub porzadne laboratorium. Kiedys widzialem nawet organizacje trenujaca szczury do wykrywania gruzlicy, zeby je wyslac do Afryki…

    • 2 January

      Ad 1, to nie wiem, w którym roku to było. Może zresztą wpadaliśmy, kto wie… Co do 3, to nie tylko mam o tym notkę (https://biokompost.wordpress.com/2009/12/11/bohaterskie-wielkoszczury-ludzie-i-gruzlica/), ale nawet jestem współautorem dwóch artykułów o wykrywaniu gruźlicy przez wielkoszczury :-)

      • 3 Gronkowiec

        Czuje sie zawstydzony, ale sie usprawiwdliwie, ze jak widac po komentarzach, zaczalem czytac blog ledwie kilkanascie dni temu, wiec jeszcze nie przejrzalem archiwum. Gratuluje ekscytujacych publikacji! A btw: lubisz ksiazki Huberatha? :)

        • 4 January

          Ha. To jest pytanie trochę jak: czy lubię upić się do nieprzytomności i potem mieć potwornego kaca?

          Czytałem prawie wszystko co napisał, starsze opowiadania i Gniazdo Światów bardzo mi się podobały. Ale mamy jednak diametralnie różne poglądy na wiele rzeczy, więc ciężko mi się zgodzić z jego wizją świata.

  2. „To trochę tak, jakby pisząc o plaźmie w reaktorze termojądrowym podać odnośnik do pracy o różnicach między plazmą (krew bez komórek krwi) a surowicą (plazma bez fibrynogenów)” – przypomina mi to książki księdza Sedlaka. To był dopiero dziwak. Wymyślił sobie teorię „bioplazmy” uważając że roztwór zawierający jony to taka sama plazma jak ta reaktorowa, a skoro takie roztwory wypełniają komórki, to w każdym żywym organizmie następuje zjawisko „przepływu plazmy” niezbędne dla istnienia życia.

  3. A kiedy wreszcie fizycy będa umieli odróżnić magnetycznie stany jakiegoś białka, np kanału jonowego. Bo ja bym wreszcie chciał w MRI popatrzeć na pracujące neurony w czasie rzeczywistym, a nie na piątą wodę po kisielu 5 sekund później ;-)

  4. 7 panek

    Tak niemerytorycznie. To, że zdjęcie maszyny wzięto z Wikipedii nie ma żadnego znaczenia (choć agencje prasowe lubują się w takim opisywaniu „źródło: PAP” itp.) Znaczenie ma to, że autorem zdjęcia jest ktoś podpisujący się ” MartinSaunders” i że udostępnił je do domeny publicznej (choć w odróżnieniu od wielu licencji Creative Commons, robiąc to, zrzekł się z roszczenia do wspominania jego autorstwa).

  5. 8 Filip Amator

    Są jeszcze techniki optyczne robiące tzw „breath analysis” gdzie na podstawie zawartości biomarkerów można zgadywać na co cierpi pacjent. Do tego potrzebny jest szerokopasmowy laser i wnęka rezonansowa ale da się to zrobić co pokazał Jun Ye w publikacji sprzed kilku lat.



%d bloggers like this: