Oszałamiający postęp techniczny, który dokonał się na przełomie XX i XXI wieku nie mógł ominąć medycyny. Tak jak w latach 50-tych XX wieku, szczytem techniki wprawiającym w zachwyt było stworzenie miniaturowego silnika wielkości ludzkiego paznokcia i możliwość zastosowania go w medycynie, tak obecnie dech w piersiach zapiera możliwość wyprodukowania i manipulowania cząsteczkami o wymiarach milionowych części centymetra.

A wszystko zaczęło się w 1959 roku. Wtedy właśnie słowo „nanotechnologia” po raz pierwszy padło z ust znanego fizyka, naukowca odznaczonego nagrodą Nobla – Richarda Feynmana. Podczas jednego z wykładów, prezentujący swoje doniesienia Feynman stwierdził, że informacje zawarte w 24 tomowej Encyklopedii Brittanica zapisywane za pomocą 6-7 bitów (jeden bit potrzebuje 5×5×5 atomów - łącznie 125), dałoby się umieścić w sześcianie kurzu! Według autora nie byłoby to osiągnięciem rewelacyjnym, ponieważ otaczająca nas przyroda posługuje się jeszcze doskonalszymi formami rozmieszczenia danych. W kodzie DNA i RNA – 1 bit informacji mieści się tylko w 50 atomach!

Nanoroboty, czyli miniaturowe maszyny wymyślił futurolog K. Eric Drexler. To właśnie on stworzył wizję społeczeństwa „obsługiwanego” przez miniaturowe maszyny. Uczeni dostrzegli w jego pomysłach analogię do świata bakterii i wirusów. Człowiekiem, który po raz pierwszy opublikował szczegółowy opis techniczny medycznego nanorobota był Amerykanin Robert A. Freitas. Opisany przez niego „respirocyt” to nanomedyczne urządzenie, które może pełnić rolę ulepszonej krwinki czerwonej, przenosząc do 236 razy więcej tlenu do tkanek niż ludzki erytrocyt. Podanie maksymalnej, bezpiecznej (?) dawki 1 litra respirocytów, umożliwiłoby wstrzymanie oddechu na dnie basenu przez 4 godziny. Według teoretycznych wyliczeń, człowiek posiadający w swoim krwiobiegu sztuczne erytrocyty, mógłby biec z maksymalną prędkością przez co najmniej 15 minut, zanim pojawiłaby się potrzeba zaczerpnięcia powietrza. Naukowiec opisał również „klotocyta”, czyli sztuczną mechaniczną płytkę krwi, która może uczestniczyć w procesie hemostazy 100 do 1000 razy szybciej i 10 000 razy efektywniej niż jej naturalny odpowiednik- trombocyt.

Sztuczne białe krwinki – „microbivory” zaprojektowane również przez Freitasa mogłyby działać 1000 razy szybciej niż naturalne leukocyty i usuwać 1000 razy więcej bakterii. Microbivory służyłyby również do usuwania z krwi patogenów niebakteryjnych takich jak wirusy, grzyby, czy pasożyty.

Nowoczesna, ciągle rozwijająca się technologia być może już w niedalekiej przyszłości pozwoli wyprodukować nanocząsteczki, dzięki którym będziemy w stanie osiągać rzeczy, dotychczas trudne do wyobrażenia, a nieuleczalne dotąd jednostki chorobowe przejdą do historii.

Już obecnie, większość uczonych zajmujących się nanotechnologią twierdzi, że rozwój tej dziedziny nauki, a także przemysłu z nią związanego uczyni życie łatwiejszym, dłuższym i jakościowo znacznie lepszym niż dotychczas. Niektórzy naukowcy, widząc siłę XXI wiecznej nauki, ulegają nawet pokusie marzeń o nieśmiertelności.

Podstawy teoretyczne wiedzy niezbędnej do produkcji ultra małych robotów już istnieją, czas tylko przełamać bariery techniczne, które z każdym rokiem topnieją jak resztki śniegu poddane działaniu wiosennego słońca. Precyzja, jaką daje nam zaawansowana technika, pozwala sięgać po rzeczy, które dziesiątki lat temu były poza horyzontem medycznej myśli i technicznych możliwości.

Choć w 1959 roku rozważania na temat nanotechnologii mogły wydawać się niedorzeczne, to nanotechnologia stała się faktem. Coraz dynamiczniej rozwija się produkcja urządzeń określanych skrótem bioMEMS, co oznacza zintegrowane układy organiczno-mechaniczno-elektryczne. Naukowcy z Kalifornii w USA zaprojektowali tzw. kropki kwantowe, czyli nanokryształy półprzewodnika umieszczone w proteinowej otoczce, mogące służyć jako doręczyciele mikroskopijnych porcji leków do komórek zmienionych nowotworowo.

Wstrzykiwane żywym myszom, w trakcie eksperymentów, bezbłędnie kierowały się do wcześniej wytypowanych przez uczonych tkanek. Rolę prototypowych nawigatorów pełniły opracowane specjalnie w tym celu peptydy. Nie przekraczając 10 nanometrów cząsteczki działały z niemożliwą dotąd do osiągnięcia tradycyjnymi metodami precyzją.

Z kolei, naukowcy z Uniwersytetu Stanu Nowy Jork po kilku latach badań udowodnili, że znając kolejność „cegiełek” budujących materiał genetyczny, możliwe jest powołanie do życia wirusa. Posługując się tylko chemią i komputerem naukowcy odtworzyli wirus polio. Stworzony w laboratorium sztuczny wirus w niczym nie ustępował oryginałowi - zarażał ludzkie komórki i powodował paraliż u poddanych eksperymentowi myszy.

W przypadku pierwszego, sztucznie stworzonego wirusa prace trwały kilka lat, ale już w przypadku kolejnego, sztucznie otrzymanego mikroorganizmu atakującego bakterie oznaczonego symbolem Phi-X174 – tylko dwa tygodnie. Sztuczny bakteriofag zachowywał się identycznie jak naturalny, atakując i zabijając bakterie ze skutecznością nie mniejszą, niż stworzony przez matkę naturę protoplasta.

Udoskonalona metoda syntezy mikroorganizmów umożliwia bardzo szybkie stworzenie dowolnego wirusa, niemal dosłownie tak jak tworzy się budowlę z klocków Lego. Trzeba posiadać tylko przepis, czyli znać kolejność zasad w materiale genetycznym. No i oczywiście dysponować odpowiednim zapleczem laboratoryjnym.

Współczesna nauka niesie ze sobą zarówno nadzieje jak i obawy. Nanomedycyna może być skuteczną bronią przeciwko groźnym wirusom, umożliwiając produkcję nowych szczepionek z osłabionych, sztucznych wirusów np. HIV, Ebola, czy WZW. Niewykluczone, że już w niedalekiej przyszłości uda się skonstruować nanocząsteczki skutecznie przenoszące fragmenty DNA. To rozpocznie erę, z utęsknieniem wyczekiwanej przez wielu lekarzy i pacjentów- terapii genowej. Zamiast popularnych obecnie statyn najprawdopodobniej jeszcze w pierwszej połowie XXI wieku, w leczeniu zbyt wysokiego stężenia lipidów i miażdżycy będą stosowane nanoroboty, które nie tylko skutecznie usuną miażdżycową blaszkę, ale również znakomicie zastąpią chemioterapię stosowaną obecnie z różnym skutkiem w leczeniu nowotworów. Neurolodzy za pomocą „restorerów”, czyli robotów- nanomaszyn, zdolnych do naprawy na poziomie komórkowym, będą w stanie zregenerować uszkodzone nerwy i mięśnie. A zamiast leków przeciwwirusowych podstawą w leczeniu będą specjalne odmiany stworzonych przez człowieka cząsteczek, które pomogą również precyzyjnie usunąć z organizmu zmutowane i starzejące się komórki. Badania i eksperymenty wciąż trwają, a rządy krajów takich jak Stany Zjednoczone, Chiny Japonia, czy Francja z każdym rokiem zapewniają coraz większe środki na badania związane z nanotechnologią.

Niestety, tak jak rozczep atomu i ujarzmienie energii nuklearnej, tak i opanowanie nanotechniki oprócz wielkich nadziei, niesie ze sobą także nie mniejsze obawy. Niewątpliwie w rękach bioterrorystów może ona stać się śmiercionośnym narzędziem. Pomysł wyprodukowania hybrydy wirusa grypy i HIV, dzięki której zakażenie wirusem HIV będzie możliwe drogą kropelkową, może być bardzo kuszący dla wielu szalonych naukowców pracujących na zlecenie organizacji terrorystycznych. Nie wiadomo również, co stanie się, gdy obecne w organizmie ludzkim nanoroboty przestaną właściwie funkcjonować i zaczną zachowywać się tak jak komórki nowotworowe? Kolejnym zagrożeniem może być wykorzystanie nanotechnologii w regularnych działaniach wojennych. Wszyscy doskonale wiemy jakie konsekwencje niesie ze sobą nagła inwazja wirusów czy bakterii. Co stanie się jeśli nasz organizm zaatakują równie niewidoczne nanoroboty?

Argumentów za i przeciwko rozwijaniu nanotechnologii jest wiele. Przyszłość pokaże, jakie będą jej losy. Bez wątpienia o wadze problemu świadczy fakt, że tematem nanotechnologii zajęła się Europejska Komisja Etyczna do spraw Oceny Etycznych Postępów w Nauce i Nowych Technologii przy Parlamencie Europejskim. Warto wspomnieć, że przed kilkoma miesiącami to właśnie lubelski naukowiec – prof. Krzysztof Marczewski, jako jedyny reprezentant naszego kraju, został powołany w skład Europejskiej Grupy Etycznej zajmującej się między innymi problemem nanotechnologii.

Marek Derkacz