Naukowcy z Międzynarodowego Centrum Badań Oka działającego przy Instytucie Chemii Fizycznej PAN pracują nad robotycznym systemem do podawania leków do oka i wykonywania biopsji. Ma on wspomagać okulistów przy zabiegach wymagających bardzo dużej precyzji, m.in. w terapiach genowych, w których lek trzeba dostarczyć w ściśle określone miejsce siatkówki.
Projekt Międzynarodowego Centrum Badań Oka (ICTER) jest realizowany w ramach działania Międzynarodowe Agendy Badawcze, prowadzonego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej i finansowanego ze środków pochodzących z Funduszy Europejskich dla Nowoczesnej Gospodarki (FENG). Zakłada stworzenie platformy wspierającej rozwój nowych terapii okulistycznych. Zautomatyzowany system do podawania leków i wykonywania biopsji ma być połączony z obrazowaniem, które pozwoli określać położenie narzędzia w oku. W pracach wykorzystywane są także kompetencje z zakresu terapii genowej, genomiki pojedynczych komórek i bioinformatyki.
To jest projekt absolutnie innowacyjny, ponieważ takich produktów jeszcze nie ma na rynku. Lekarze okuliści bardzo potrzebują tego typu instrumentów, które pomogą im w testowaniu i wprowadzaniu nowych metod leczenia. Są one bardzo skomplikowane i często możliwe do zastosowania tylko raz, na przykład terapie genowe, ponieważ nasz układ odpornościowy uczy się tych wirusów, które przenoszą geny i nie można powtórzyć takiego zabiegu. Musi więc być on zrobiony perfekcyjnie. Skuteczność leczenia bardzo mocno zależy od sposobu podania leku – wyjaśnia prof. Maciej Wojtkowski, kierownik ICTER.
Zdaniem dr. Karola Karnowskiego, biofizyka z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, szefa grupy IDoc w projekcie ICTER, największy potencjał robotyki i automatyki we wspomaganiu okulistów i zabiegów chirurgicznych tkwi w tych elementach, które wymagają zwiększonej precyzji, niekoniecznie tam, gdzie istotne są wiedza i doświadczenie operatora.
Pewne końcowe fragmenty zabiegu, które wymagają precyzyjnego podejścia lub podejścia wzdłuż wyznaczonej osi, możemy wykonać za pomocą robota, ale to okulista czy operator decyduje np. o kącie podejścia i ma też możliwość zatrzymania procedury w trakcie jej trwania – wyjaśnia dr Karnowski.
Przykładem takiego podziału zadań może być podawanie leku do struktur oka. Lekarz wybiera miejsce i kąt wprowadzenia igły, a robot może wspomagać jej precyzyjny ruch wzdłuż wyznaczonej osi. Wyposażony w czujniki system ma również pomóc określić moment, w którym narzędzie znajdzie się w odpowiednim miejscu do podania leku.
W tej chwili możliwość podawania leków w przypadku terapii genowej jest bardzo ograniczona. To bardzo skomplikowany zabieg, w którym trzeba dostarczyć lek w konkretne miejsce na siatkówce z precyzją pojedynczych mikrometrów, czyli milionowych części metra. Taka precyzja jest w tej chwili osiągana tylko przez bardzo wyspecjalizowanych operatorów, a w przyszłości chcielibyśmy, żeby te zabiegi były możliwe do przeprowadzenia wszędzie. Dlatego to urządzenie jest kluczowe – podkreśla prof. Maciej Wojtkowski.
Nowe rozwiązania mają być testowane m.in. w pracach nad terapią optogenetyczną ślepoty, badaniach pojedynczych komórek związanych z rozwojem czerniaka błony naczyniowej oka oraz nad metodami wczesnego wykrywania retinopatii cukrzycowej.
Prace nad robotyką i automatyką prowadzone w Międzynarodowym Centrum Badań Oka są obecnie na etapie badań przedklinicznych. Pierwsze testy prowadzono na modelach ex vivo, czyli tkankach poza żywym organizmem. Naukowcy przygotowują się do badań in vivo, czyli prowadzonych na żywych organizmach.
Pierwsze testy robi się na modelach ex vivo, bo są one łatwiej dostępne. Ustawia się wszystkie parametry, testuje się wszystkie procedury i wtedy możemy wykonywać dalsze kroki. Jeżeli chodzi o zastosowania u ludzi, to już jest zupełnie inna bajka. To nie są do końca rzeczy naukowe, to bardziej temat dla przemysłu, który mógłby przejąć technologie i narzędzia, które wytwarzamy. Na dalszym etapie wymagałoby stosowania się do wszelkich regulacji pozwalających na stosowanie u ludzi – przekonuje dr Karol Karnowski.
Nad projektem pracuje pięć grup badawczych o różnych specjalizacjach. Ich współpraca ma umożliwić rozwój i testowanie całej platformy oraz jej wykorzystanie w badaniach nad nowymi terapiami okulistycznymi.
Połączenie robotyki z genetyką, biologią oka, bioinformatyką i obrazowaniem daje nam unikatowe możliwości opracowania platformy do wprowadzania leków i nowych terapii w okulistyce. Bez współpracy grup z różnych dziedzin nie byłoby możliwe przetestowanie takiego nowego urządzenia robotycznego i jego dalsze wprowadzenie. Takie połączenie doświadczeń i wiedzy z różnych dziedzin jest unikatowe w skali światowej i oferowane tylko przez nasz instytut – zapewnia prof. Maciej Wojtkowski.
Jednym z elementów rozwijanej platformy jest obrazowanie, które ma pozwalać na śledzenie położenia narzędzia względem struktur oka. Zespół IDoc pracował już wcześniej nad integracją manipulatora robotycznego z optyczną tomografią koherencyjną (OCT), umożliwiającą obrazowanie tkanek oka.
Budżet projektu MAB wynosi 30 mln zł. W jego ramach naukowcy zakładają rozwój technologii od poziomu TRL 4 do TRL 7, czyli od rozwiązania zweryfikowanego w warunkach laboratoryjnych do demonstracji prototypu w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.
MK