25 rozmów na 25-lecie Fundacji. Fundacja na rzecz Nauki Polskiej obchodzi w tym roku 25-lecie swojej działalności. Z tej okazji zaprosiliśmy 25 laureatów naszych programów do rozmowy o tym, jak się ?robi? naukę. Co ich fascynuje? Co jest tak ciekawe i ważne w tym, czym się zajmują, że zdecydowali się poświęcić temu większą część życia? Jak osiąga się sukces?
Bohaterki i bohaterowie wywiadów to badacze, którzy reprezentują wiele odległych od siebie dziedzin, są na różnych etapach kariery naukowej i mają różnorodne doświadczenia. Łączy ich jedno ? uprawiają naukę na światowym poziomie, mają na koncie imponujące osiągnięcia, a w swoim bogatym CV ? różnego typu wsparcie od FNP. Kolejne wywiady będą ukazywać się cyklicznie na stronie FNP.
Zapraszamy do lektury!
Od idei do obrazowania
Z dr Michaliną Górą, fizyczką zajmującą się nieinwazyjnym obrazowaniem organów w diagnostyce medycznej, rozmawia Patrycja Dołowy
PATRYCJA DOŁOWY: Przykład Pani drogi naukowej pokazuje, że można konsekwentnie przekuwać badania naukowe na konkretne, bardzo ludziom potrzebne produkty. To się w języku grantów nazywa komercjalizacja, chociaż to słowo nie oddaje do końca istoty Pani działań. Czy Pani zawsze wiedziała, że właśnie to będzie dla Pani w nauce istotne?
MICHALINA GÓRA: To bardzo dobre pytanie. Nie zawsze nauka istnieje osobno od swoich zastosowań. W moim przypadku była i jest związana z medycyną. Fizyka dzieli się na teoretyczną i eksperymentalną. Ja mam pociąg do tej drugiej. Od momentu, gdy po raz pierwszy przeszłam przez cały proces od idei po zastosowanie u pacjenta, już trudno mi sobie wyobrazić inną drogę, która mogłaby dać mi taką satysfakcję. Od teorii, pomysłu, przez budowanie prototypu, potem projektowanie właściwego urządzenia, budowanie lasera, aż do momentu obrazowania pierwszego pacjenta, to coś niezwykłego. Najpierw obrazowaliśmy zdrowe oczy, aż wreszcie przyszedł czas na pacjentów z różnymi chorobami. Oni byli zachwyceni, że jacyś ludzie pracują nad tym, żeby im pomóc. To jest najlepsza motywacja. Bardzo piękny efekt ciężkiej pracy. Zazwyczaj, kiedy coś budujemy, pojawia się pytanie: po co? Od tamtego pierwszego cyklu, miałam już zawsze potrzebę, by urządzenia, które skonstruuję, zostały do czegoś ważnego użyte. Miałam okazję współpracować z lekarzami: z Torunia i z Bydgoszczy oraz z pacjentami tych lekarzy. Lekarze zazwyczaj szukają rozwiązań problemów, które powtarzają się w ich pracy z pacjentami. Świetnie się z nimi współpracuje. Mają bardzo otwarte podejście. Myślę, że ta otwartość, jest czymś, co łączy naukowców i lekarzy.
Na czym polegały toruńskie badania?
Technologia optycznej tomografii, nad którą pracowałam w Toruniu razem z kolegami z zespołu, służyła do obrazowania komory przedniej, czyli rogówki oka – jej kształtu. Miała dość szerokie zastosowanie i odpowiadała na konkretne problemy kliniczne. Nie było wtedy dostępnych metod obrazowania przekroju oka. Dzięki niej można było o wiele dokładniej, z bardzo dużą rozdzielczością, zmierzyć rogówkę, szczegółowo badać i lepiej diagnozować, co się dzieje z pacjentem. Kształt rogówki jest bardzo ważny. To od niego zależy poprawność wzroku. Jeśli kształt jest nieodpowiedni, może zostać skorygowany. Dziś operacje korekcji wzroku są popularne. Jeśli jednak wada jest bardzo duża, operacja może być dla pacjenta niebezpieczna. Ważne jest, by pomóc lekarzom podjąć decyzję, którzy pacjenci mogą zostać zoperowani. Obecnie OCT, czyli tomografia optyczna, zaczyna być też używana przy operacjach. Nie tylko przy korekcji wad wzroku, ale i bardziej skomplikowanych zabiegach. Pomaga lekarzowi podjąć decyzję i bardzo dokładnie skorygować wady.
To był moment, kiedy dostała Pani grant Fundacji na rzecz Nauki Polskiej?
Dostałam grant na rozwój tej technologii. Wcześniej przez dwa lata prowadziłam badania związane z zastosowaniem tomografii komputerowej w konserwacji dzieł sztuki.
Postanowiła Pani przenieść technologię używaną w konserwacji dzieł sztuki do medycyny?
W medycynie OCT było już używane do obrazowania komory tylnej oka – siatkówki, która jest cieńsza i mniejsza. Jest to więc niewielki zakres tkanki do obrazowania. Istniejące w medycynie systemy były zaprojektowane tak, żeby zobrazować bardzo mały obszar oka ludzkiego. Ja w tym czasie pracowałam z dziełami sztuki, które dla odmiany są bardzo duże. Pracowałam nad metodami skanowania, umożliwiającymi obrazowanie większych obszarów. Przednia część oka jest również duża w porównaniu z siatkówką. Technologia skanowania oraz druga wprowadzona w tym czasie technologia laserowa, ułatwiająca bardzo szybkie obrazowanie i próbkowanie obiektu, pozwoliły nam na otrzymanie precyzyjnego obrazu oka przedniego. Szybko i bez artefaktów wynikających z ruchów oka, które są przecież zupełnie normalne dla pacjenta.
Pewnie dzięki praktycznie jednoczesnej współpracy z lekarzami ta technologia została od razu przeniesiona do szpitali?
Obrazowanie oka przedniego jest dziś powszechnie stosowane przy zwykłych badaniach oka, choć to nie jest dokładnie ta technologia, nad którą ja pracowałam. Natomiast kiedy pomyślimy, że nasz system był jednym z pierwszych, , a było to zaledwie 7 lat temu, jest to niezwykłe. Oczywiście największy przełom przyniosło wcześniejsze zastosowanie OCT do badania siatkówki. Bo to była pierwsza nieinwazyjna metoda diagnostyczna. Gdy pracowaliśmy nad naszą technologią, ścieżka była już w dużej mierze wydeptana.
Przy projektowaniu nieinwazyjnych czy też mniej inwazyjnych technologii optycznych, pozostała Pani nadal, pracując w Stanach Zjednoczonych. Jak to się stało, że znalazła się Pani w Harvard Medical School w Bostonie, w tak świetnym zespole?
W trakcie doktoratu w Toruniu, zetknęłam się z wybitnymi profesorami: Andrzejem Kowalczykiem, Piotrem Targowskim i Maciejem Wojtkowskim. Pytali mnie: co dalej i w jakim laboratorium. Jest wiele miejsc, w których można zrobić staż podoktorski. Ja zdecydowanie powiedziałam, że zależy mi na takim, w którym równy nacisk jest kładziony na rozwój technologii i badania medyczne. Lista została zawężona bardzo szybko. Wybrałam laboratorium, słynące z niezwykle szybkiego transferu technologii do medycyny. Wysłałam CV, pojechałam na rozmowę i dostałam pracę. Niewątpliwie zaważyło pochodzenie z toruńskiej grupy, która już wtedy była znana na świecie oraz dobre publikacje i granty. Grant z FNP był dla nich sygnałem, że potrafię znaleźć własne finansowanie. Zaproponowano mi projekt, związany z rozwijaniem technologii optycznej w badaniach przewodu pokarmowego.
fot. Grzegorz Krzyżewski
Poważna zmiana…
Różnica jest taka, że przy obrazowaniu oka, pacjent w zasadzie nie dotyka urządzenia. Pozostajemy w odległości do 2 cm od badanego obiektu. Z obrazowaniem wewnętrznych narządów jest dużo trudniej o nieinwazyjność. Często mówi się, że OCT jest jak ultrasonografia. Rzeczywiście obrazy są bardzo podobne w przekroju, ale w odróżnieniu od USG, my nie mamy możliwości dużej penetracji. Jeżeli chcemy obserwować organ, światło musi znaleźć się dokładnie na tkance. Musimy tak zaprojektować urządzenie, żeby móc je wprowadzić do pacjenta. W naszym przypadku do przewodu pokarmowego. To było największe wyzwanie. Musiałam nauczyć się budowy specjalnych sond. Bardzo malutkich. Małe, milimetrowe elementy muszą być ze sobą złączone w odpowiedniej kolejności. Precyzyjnie ścięte pod odpowiednim kątem. Do niedawna sonda używana do obrazowania przewodu pokarmowego, wymagała obecności endoskopu. Endoskop służył umieszczeniu sondy w przewodzie pokarmowym pacjenta. Nie wszyscy pacjenci są chętni, by poddawać się endoskopii. Chodziło więc o to, by zaprojektować sondę, która pozwoli na obrazowanie pacjenta bez endoskopii.
Stąd pomysł zamknięcia sondy OCT w małej kapsułce?
Małej kapsułce z ogonkiem. Takiej, która może być bez większego problemu połknięta przez pacjenta. Po to, by dostarczyć światło do środka i odczytać informacje. Pierwsze dwa lata to była praca nad zbudowaniem samego systemu do obrazowania, dopasowanego do projektu. Potem dopiero projektowanie kapsułki. Ale już od pomysłu do pierwszego pacjenta zajęło nam to tylko 6 miesięcy. Absolutny rekord w zespole. Zespół kierowany przez prof. Gary?ego Tearney?a jest charakterystyczny. Składa się z naukowców-post-doców, ale też 3-4 osobowej jednostki specjalnej, która zajmuje się transferem technologii z laboratorium do kliniki. To oni pomagają napisać projekt medyczny, który jest następnie poddawany weryfikacji komisji etyki w szpitalu. Komisja może projekt zatwierdzić lub nie. Uzyskanie pozwolenia na używanie technologii to najtrudniejszy moment. Proces projektowania jest więc szczególnie ważny.
Jeżeli w laboratorium wspólnie z nami, inżynierami, pracuje doświadczona osoba (w Stanach istnieje kierunek studiów podyplomowych: wdrażanie medyczne), która wie, jakie są ograniczenia i od razu mówi nam: super, ale coś takiego nie przejdzie – to pozwala od razu wyeliminować nietrafione pomysły. Do budowy kapsułki wykorzystaliśmy materiał używany w sztucznych soczewkach ludzkich. Musieliśmy znaleźć materiały, które już wcześniej były zatwierdzone do użycia u ludzi. To przyspieszyło proces. W pokoju mieliśmy też gastrologa. Dzięki takiemu uzupełniającemu się zespołowi, pracującemu razem w jednym miejscu, udało nam się szybko zbudować stabilny i klinicznie kompatybilny system.
I piękny! Kapsułka jest naprawdę śliczna. To chyba też jest bardzo ważne z punktu widzenia pacjenta?
Tak, jak najbardziej! Szczególnie w tym przypadku wiedzieliśmy, że pacjenci są całkowicie przytomni, więc zarówno cały system obrazowania, jak i sama kapsułka muszą tak wyglądać, żeby nie przestraszyć pacjenta. W Bostonie nauczyłam się weryfikowania wszystkich etapów projektu: od pomysłu przez badania naukowe do badań z pacjentami. Pierwsze, co się robi, to definiuje, jakie są najważniejsze cechy danego urządzenia. Zaczynamy od bardzo generalnych: musi być połykalne przez pacjenta. To podpowiada nam, jaki powinien być kształt czy rozmiar. Potem stawiamy coraz bardziej szczegółowe wymagania. Nie możemy nastraszyć pacjenta, powinniśmy oswoić jego lęk, więc urządzenie musi ładnie wyglądać, być czyste, przezroczyste. Nie może być np. zielone albo czarne. Nie brzmi to bardzo naukowo?
…ale ma mocne podstawy psychologiczne!.
Tak jest. Na etapie projektowania chodziliśmy do lekarek czy pielęgniarek, które pracują z pacjentami mającymi problemy z połykaniem. Rozmawialiśmy, jak to się objawia, z czym jest największy problem: z rozmiarem, z wyglądem? To niezwykle ważne, żeby wziąć pod uwagę potrzeby pacjenta. Bo to jest praca z pacjentem i nasz cel od pierwszego dnia projektu!
A co przynosi Pani w takiej pracy najwięcej satysfakcji?
Połączenie wszystkiego. Każdego dnia robimy coś innego. Dzisiaj siedzę w laboratorium. Kapsułkę też najpierw sama zrobiłam w laboratorium. Potem, gdy miałam wszystko udokumentowane, inżynier przejął produkcję kapsułek, a ja mogłam się skupić na analizie danych albo przeprojektowaniu kapsułki. Następnego dnia brałam sondę do szpitala, by ją wypróbować na pacjencie. Oczywiście zanim pójdziemy do ludzi, wszystko najpierw testujemy. Uwielbiam budować, projektować nowe rzeczy, ale też lubię wiedzieć, czy one dobrze działają. I ulepszać, aż będzie perfekcyjne.
fot. Grzegorz Krzyżewski
Pani jest perfekcjonistką?
Jeśli chodzi o pracę z pacjentami to jest niezbędne. To było także istotne dla mojego szefa. To on jest osobą odpowiedzialną za wyniki badań: pozytywne i negatywne (takie się zdarzają!) ? musiał mieć do mnie zaufanie. Lekarze też. Zawsze wiedzieli, że jeśli zadzwonię i powiem, że dziś się nie pojawię, to znaczy, że coś jeszcze trzeba dograć. Jak mówiłam, że już do nich idę z kapsułką, znaczyło, że działa idealnie. Cieszyłam się, że pacjenci są przytomni przy badaniu. Pytali, byli zainteresowani technologią. Lubię i naukę, i inżynierię. Nie wyobrażam sobie wyboru tylko jednej z tych dróg.
A teraz jest Pani we Francji? Co Pani tam robi?
Jestem badaczem we francuskim Narodowym Centrum Badań Naukowych (CNRS). Centrum zatrudnia naukowców z całego świata. Mogą wybrać instytut, w którym będą robić swoje badania. Ja wybrałam ICube Laboratory w Strasbourgu, które specjalizuje się w obrazowaniu, inżynierii i informatyce. Pracuje tu około 500 naukowców z mojej dziedziny. To jeden z najważniejszych ośrodków zajmujących się transferem nauki i technologii do praktyki klinicznej. We Francji funkcjonują specjalne centra zajmujące się wdrażaniem wynalazków. Częścią naszego centrum jest klinika treningowa do chirurgii minimalnie inwazyjnej. Chirurdzy z całego świata przyjeżdżają tu na kursy. Uczą się najbardziej nowoczesnych technik chirurgii: laparoskopii, endoskopii. Poza pytaniem, jak coś wyciąć, jest też pytanie, co wyciąć. Doskonalenie obrazowania jest więc niezmiernie istotne. To, co mnie tu przyciągnęło, to świetny zespół zajmujący się robotyką medyczną. Jeśli chodzi o tomografię optyczną, pracuje się tu na przełyku, który ma idealną geometrię i jest łatwo dostępny. To rurka o wymiarach: 2,5 cm średnicy i 20 cm długości. Wciąż najtrudniejszymi obiektami do minimalnie inwazyjnego obrazowania są jelito grube i jelito cienkie. A niestety to w tych narządach jest największa możliwość nowotworu. Rak jelita jest aktualnie jednym z największych problemów medycznych na świecie. Sondy, które projektowane są do przełyku, nie są w stanie pracować w jelitach, szczególnie w jelicie grubym, gdyż jest ono za duże i za często zmienia mu się średnica.
Ale Pani lubi wyzwania!
Konkurs w CNRS polegał m.in. na 10-minutowej prezentacji projektu na kolejne 30 lat. Trudne! Natomiast mój 30 letni plan to połączenie metod optycznych z robotyką, by móc obejść dzisiejsze ograniczenia i zbudować urządzenia, które będą w stanie działać w takich organach, jak jelito cienkie czy grube. Pracuję teraz z grupą optyczną i robotyczną. Uczę się nowych rzeczy. To bardzo przyjemne, gdy człowiek ma czas, żeby czytać i się uczyć. Mam też bezpośredni kontakt z lekarzami.
30 lat to kawał czasu dla badacza! Czyli to jest teraz pani miejsce na ziemi?
Mogę wziąć urlop naukowy, mogę zmienić laboratorium, ale generalnie CNRS jest moim pracodawcą na najbliższe 30 lat. Trudno mi było zostawić Boston, ludzi, ale też technologie. Technologii się nie zabiera. Profesor Tearny będzie mnie tu odwiedzać. Będziemy rozmawiać o współpracy naukowej. Projekt może pójść w różne strony. Konkretny plan obejmuje pierwszych 5 lat. Kolejne lata, to już wizja. To, co stworzę, będę mogła śledzić, rozwijać, kreować.
Wspaniale! Jeszcze jedna rzecz nie daje mi spokoju. Jak to się stało, że wybrała Pani taką ścisłą techniczną dziedzinę. Edukacja w polskich szkołach wciąż często dyskryminuje dziewczynki w naukach ścisłych, o technologicznych nie wspomnę. Musiała Pani mieć wiele determinacji?
Edukacja szkolna rzeczywiście mi nie pomogła, ale nawet nie w kwestii płci, raczej tego, że fizyka, której uczyłam się w szkole, nie była interesująca. Natomiast mój tata jest inżynierem. I nie miał syna. A ja mam jeszcze dwie siostry. Jestem najmłodsza. Ja i moja średnia siostra zawsze byłyśmy pomocne przy wszystkich wierceniach, naprawach domowych. Byłyśmy złote rączki. To właśnie tata zasugerował, że powinnam pójść na fizykę. Najlepiej radziłam sobie z matematyką. Ale tata powiedział, że na matematyce będę się nudzić, bo nie ma eksperymentów. Na studiach nie było za wiele dziewczyn. Te, które były, świetnie sobie radziły. Nie byłyśmy gorzej traktowane, ale to dziwne uczucie, gdy na sali siedzą trzy dziewczyny i czterdziestu chłopaków. Dziś już ten temat nie istnieje w mojej głowie. W Stanach i we Francji jest duży nacisk na równouprawnienie. W Polsce w środowisku naukowym już też nie jest z tym źle.
A czego potrzebowalibyśmy w Polsce, żeby mieć tak sprawne systemy wdrażania badań naukowych, jak te o których rozmawiałyśmy?
Pod tym względem Stany Zjednoczone są zdecydowanie daleko przed wszystkimi. Moim zdaniem duże znaczenie ma to, że amerykańscy lekarze w czasie studiów muszą obowiązkowo odbywać staże w laboratoriach naukowych. Są obeznani z nauką, nie boją się jej, to nie jest dla nich obcy świat. Francja idzie w tym kierunku, żeby zachęcać studentów medycyny do fizyki. W Polsce jest problem, że my nie do końca rozumiemy, jak działają nasze kariery. W trakcie doktoratu wiele się nauczyłam: jak pracować w laboratorium, jak pracować ciężko, jak zrobić, żeby wszystko działało. Ale jakie są zasady działania kariery naukowca? Nic. Nikt nam tego nie tłumaczył. Dostajemy wiedzę, ale co z tą wiedzą możemy zrobić? Jak funkcjonuje polityka w badaniach naukowych? Jakie znaczenie dla nauki ma tło społeczne? Gdy pojechałam do Bostonu zadano mi pytanie: jaki jest cel twojej kariery? Ja na to: badania naukowe, a oni: to jest cel kariery każdego naukowca, a jaki jest twój cel? Profesor Gary Tearney mówił: moim celem jest zbudowanie dziesięciu wynalazków, które pomogą ludziom. Teraz jestem przy siódmym. Na tym to polega.
DR MICHALINA GÓRA pracuje w ICube Laboratory, CNRS we Francji. Jest laureatką programu Fundacji VENTURES (2008).
Przeczytaj także: