Technologia METHOD FOR MEDICAL IMAGING IN TOP-PET TOMOGRAPHY polegająca na dołączeniu do istniejącej techniki diagnostyki medycznej PET (pozytonowa tomografia emisyjna) nowego sposobu diagnozowania chorób nowotworowych uzyskała kolejne zastrzeżenie patentowe. Przyznanie certyfikatu patentowego to niewątpliwy sukces naukowców uczestniczących w pracach badawczych nad danym projektem.
Fot. Pixabay
Prowadzenie prac badawczych, które kończą się wynalazkiem znajdującym praktyczne zastosowanie, to wielkie osiągnięcie. Przyznanie ochrony prawnej jest równie ważnym etapem w przypadku dalszych prac badawczych oraz komercjalizacji. Dlaczego?
Na uczelni wszyscy są przyzwyczajeni do tego, że swoje wyniki badań publikują w wybranych, odpowiednich dla danej dyscypliny czasopismach naukowych. Publikacje te przeważnie skierowane są do bardzo wąskiego grona specjalistów, a wyniki badań śledzą osoby wykonujące podobne badania.
Natomiast jeśli część z publikowanych badań, prowadzonych analiz i eksperymentów może zostać wykorzystana do tworzenia nowych wynalazków lub udoskonalania już istniejących rozwiązań to ma to szczególny dodatkowy walor. Taka wiedza może mieć znaczenie dla przedsiębiorców/producentów, którym zależy na udoskonaleniu wytwarzanych przez nich produktów, często jednak kompletnie nie przejmują się tym, że za danym rozwiązaniem stoi wieloletnia praca badawcza całych zespołów naukowych, która ma też określony wymiar finansowy (m.in. koszty wykorzystania sprzętu, niezbędnych materiałów, czas pracy oraz otrzymywane za to wynagrodzenie). Stąd konieczność ochrony wynalazków.
Proszę pamiętać, że nie mówimy tutaj wyłącznie o wynalazkach w kontekście wielkich urządzeń z dużą ilością innowacyjnych rozwiązań, tak naprawdę mogą to być szczegóły mające mikroskopijne rozmiary, ale jednocześnie mające istotny wpływ na całość realizowanego procesu, poprawy funkcjonalności jakiegoś urządzenia czy jakości pracy.
W związku z tym, w celu zabezpieczenia interesów pojedynczych wynalazców, prac całych zespołów czy instytucji badawczo-naukowych powołano do życia Urzędy Patentowe, których podstawowym zadaniem jest udzielanie tzw. praw wyłącznych na przedmioty ochrony własności przemysłowej. Po złożeniu określonych dokumentów i przejściu procedur, do których należy również recenzowanie, uzyskuje się zabezpieczanie prawne całego urządzania, jego poszczególnych elementów albo samego pomysłu. Zatem gdyby ktoś w przyszłości chciałby taką rzecz czy ideę wykorzystać, to oczywiście nie ma przeszkód, z jednym tylko istotnym zastrzeżeniem, musi zwrócić się do twórcy o prawo do wykorzystania danego rozwiązania. W chwili obecnej mamy dość mocno akcentowane i już powszechnie uznawane prawo autorskie, natomiast poziom świadomości społecznej co do tego, że praca naukowa również ma charakter twórczy i powinna być chroniona, ciągle jest niewystarczający.
Przyznane zastrzeżenie patentowe dotyczy tylko jednej części zastosowanej w PET, która stanowi rozszerzenie jego funkcjonalności.
Parę lat temu przypadkowo spotkaliśmy się na konferencji z prof. Pawłem Moskalem z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ. Profesor wtedy już od kilku już lat pracował nad prototypem znacznie tańszego tomografu, który ponadto można byłoby transportować, dowolnie przenosić i składać w miejscu użytkowania.
Do zespołu Profesora dołączyłam, kiedy prace nad urządzeniem już trwały. Okazało się bowiem, że efekty badań, moich i mojego zespołu, mogą zostać wykorzystane do wprowadzenia nowych rozwiązań w realizowanym projekcie. Na UMCS od wielu lat prowadzimy badania materiałowe, technikami, które opierają się na anihilacji pozytonu z elektronem. Pozyton to taki dodatni elektron, czyli cząstka taka jak elektron, ale o innym ładunku. I gdy pozyton „wpadnie” do materii, w której znajduje się wiele elektronów, to zachodzi zjawisko anihilacji. Czasem zdarza się, że cząstki zamiast anihilować, zaczynają krążyć wokół wspólnego środka masy. Wtedy powstaje tzw. pozyt, pseudoatom, który jest nietrwały i również ulega anihilacji, ale dopiero po pewnym czasie. W zależności od tego jak długo żyje, można wysnuć wnioski o właściwościach materii. Badania, które realizujemy polegają na wykorzystaniu techniki o nazwie PALS, czyli spektroskopii czasów życia pozytonów.
Ta wiedza może być wykorzystana również do badania tkanek ludzkich – i właśnie ten pomysł stał się podstawą patentu. Dotyczy on kompletniej nowej, niewykorzystanej do tej pory w żadnym tomografie metody obrazowania medycznego opartego na własnościach tkanek organizmu człowieka. Pomysł zakłada, że można rozróżnić w ramach jednego organu obszar, który jest zdrowy, od „kawałka”, który jest zmieniony nowotworowo. Zastrzeżenie patentowe dotyczy tego właśnie pomysłu – jak zastosować tę drugą metodę obrazowania.
Dzięki opracowanym przez nas rozwiązaniom możliwe jest jednoczesne wykonanie 2 rodzajów obrazowania: takiego jak dotychczas, które pozwalać zlokalizować nowotwór i tego nowego, który pozwoli rozróżnić jego rodzaj.
Dodatkowo ważne jest, że nowo budowany tomograf pozwala na badanie całego ciała pacjenta. Natomiast w tomografach dostępnych na rynku, aktywna część, może analizować ok. 17-centymetrowy odcinek ciała, więc zrobienie szczegółowej analizy, np. klatki piersiowej wymaga kilkukrotnego przesuwania modułu. A wykonanie skanu całego ciała jest szczególne skomplikowane, ponieważ - po pierwsze trwa to bardzo długo, a po drugie jest niezmiernie kosztowne.
Dlaczego tak wiele zastrzeżeń patentowych na jedno urządzenie?
Zespół prof. Pawła Moskala przez lata pracował nad zupełnie nowymi rozwiązaniami, które mogłyby być zastosowane do budowy i obsługi tomografu, począwszy od elektroniki, przez metody rekonstrukcji sygnałów po analizę danych. Całe urządzenie ma przyznanych do tej pory ponad 40 różnych patentów.
Przy zastrzeżeniu patentowym przyznanym pod koniec ubiegłego roku, tym razem przez Europejski Urząd Patentowy, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej występuje jako współwłaściciel: technologii METHOD FOR MEDICAL IMAGING IN TOP-PET TOMOGRAPHY. Jednocześnie zaskakujące, ale i w pewien sposób ciekawe jest, że do tej pory na tę metodę obrazowania uzyskaliśmy patent polski (2019) oraz amerykański (2021). Teraz jeszcze masz pomysł będzie chroniony na terenie Europy (2022). Rozwiązanie jest jedno, chodzi natomiast o „przestrzeń geograficzną”, na której chroniona jest idea opisana w patencie. Międzynarodowe procedury patentowe są niezwykle długotrwałe, a potem do tego dochodzi jeszcze finansowa ochrona patentu, która jest niezmiernie kosztowna. Dlatego też zdecydowaliśmy się na ochronę patentową w tych krajach, w których produkuje się tomografy pozytonowe. Opatentowany pomysł może być zastosowany we wszystkich typach tomografów komputerowych produkowanych przez wszystkie firmy, oczywiście po pewnych rekonstrukcjach w elektronice i dołączeniu procedur informatycznych z nowym obrazowaniem.
Czy coś się zmieniło przez ostatni rok, jeżeli chodzi o wykorzystanie tego urządzenia, jego poszczególnych modułów?
Całe urządzanie do pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) budowane jest przez kilka zespołów naukowych i każdy z nich rozwija inny fragment. Ich prace koncentrują się m.in. wokół: obrazowania medycznego, pisania programów informatycznych, rozwijania części elektronicznej, budowy i składania tych elementów w całość, czy też prowadzenia wstępnych testów.
To, co robimy w Lublinie, to prowadzenie badań tkanek pobranych od żywego człowieka. Metoda oparta na anihilacji pozytonów zastosowana do badania tkanek daje fenomenalne wyniki. Do tej pory prowadziliśmy badania różnych materiałów, ale nie tkanek biologicznych. Od kilku lat współpracujemy z lubelskimi szpitalami, z których otrzymujemy próbki tkanek po operacjach. Analizujemy porównawczo zdrowe i chore tkanki, opisujemy różnice i opracowujemy coś na kształt bazy danych wyników dla różnych nowotworów. Kolejnym etapem będzie napisanie oprogramowania dla PET-u, na podstawie którego będzie można określić z jakim rodzajem nowotworu mamy do czynienia. W tym momencie mogę z satysfakcją powiedzieć, że wstępne wyniki prowadzonych przez nas badań (tkanki macicy, wątroby oraz analiza krwi osób z ciężką postacią szpiczaka) dają obiecujące wyniki. Dotychczasowe wyniki badań wskazują, że warto w tę metodę obrazowania inwestować, bowiem dzięki niej możemy uzyskać takie dane/wyniki, na podstawie których lekarze będą mogli podejmować decyzję o dalszym leczeniu, bez wykonywania chociażby biopsji.
Jak długo trwa procedura przyznawania patentu?
Trwa to około trzech lat. Trzeba również pamiętać o szeregu procedur i wymogów, które należy spełnić przy rozpoczęciu procesu starania się o tego typu ochronę prawną.
Nowa, udoskonalona wersja modułowego tomografu PET to efekt pracy wielu zespołów. Jak przekonać naukowców do tego sposobu pracy? Wydaje się, że wielozespołowość oraz umiejętność pracy w zespole to podstawa we współczesnej nauce.
Wielozespołowość to jedno, ja bym poszła jeszcze dalej, a mianowicie nie tylko w kierunku wielozadaniowości, ale i wielodziedzinowości. Na wczesnym etapie podejmowania badań, wykluwania się pomysłu, idei, to faktycznie mamy do czynienia z pracą jednej osoby, ”siedzącej w laboratorium” i pracującej nad własnym pomysłem. Ale wraz z rozrastaniem się pomysłu, skomplikowaniem badań pojawiają się problemy, z którymi trzeba się zwrócić do innych pracowników/badaczy, specjalistów w danej dziedzinie. I tak metodą „kuli śnieżnej” rozrasta się grupa współpracujących ze sobą osób. W dzisiejszych czasach kształtowanie postawy kooperacji pomiędzy naukowcami jest koniecznością ze względu na ilość szczegółów, które trzeba uwzględnić. Tempo i poziom rozwoju nauki spowodował tak dalece posuniętą specjalizację, że współczesny naukowiec nie jest w stanie przyswoić takiego ogromu wiedzy.
Czy z podobnym wyzwaniem mamy do czynienia w przypadku popularyzacji nauki, popularyzacji wyników badań?
Badania naukowe, które prowadzi się na uczelniach dla „zwykłych śmiertelników”, z reguły są czarną magią. Z moich kontaktów spoza środowiska naukowego wynika, że znaczna część społeczeństwa nie wie, nie zdaje sobie sprawy z tego, że na uczelniach prowadzi się jakiekolwiek badania, eksperymenty. Dla większości z nich uczelnie to kolejny etap szkoły. Jeżeli ktoś jest spoza środowiska i nie śledzi specjalistycznych publikacji, ma prawo tego nie wiedzieć. Stąd też bierze się powszechne społecznie przekonanie, że naukowcy „siedzą” sobie w laboratoriach i coś „dłubią”, a efekty ich pracy w żaden sposób nie przekładają się na jakość życia przeciętnego Kowalskiego. Stąd też nacisk na popularyzację, na konieczność mówienia o tym, nad czym się pracuje, czym zajmują się pracownicy naukowi. Jeżeli nie będziemy o tym pamiętać, to rozdźwięk pomiędzy środowiskiem akademickim a „resztą społeczeństwa” będzie coraz większy.
Kolejna rzecz to zmiana podejścia do praktycznego zastosowania nauki. Kilkanaście lat temu przywiązywano wielką wagę, szczególnie w naukach ścisłych, do badań podstawowych, rozwijania wiedzy o świecie. Stąd wielki rozwój takich kierunków badań jak kosmologia, astronomia (zresztą nadal bardzo popularnych). Natomiast o innych rodzajach badań, ich wynikach, nie wiedzieliśmy w zasadzie nic. Teraz coraz częściej przywiązuje się uwagę do przekazywania wiedzy na temat użyteczności, praktycznego zastosowania efektów prowadzonych badań. Posłużmy się w tym miejscu przykładem telefonu komórkowego, urządzenia od kilkunastu lat powszechnie dostępnego, którego stałe udoskonalanie możliwie jest wyłącznie dzięki badaniom naukowym, które przekładają się na rozwiązania techniczne. Inny przykład, telewizor plazmowy, urządzenie dostępne w każdym domu, również jest dziełem myśli naukowo-wynalazczej. Korzystając na co dzień z tych urządzeń, raczej nie zastanawiamy się skąd one się wzięły. I mam tu na myśli właśnie odkrycia naukowe, a nie proces produkcji w fabryce.
Wracając na koniec do głównego przedmiotu naszego spotkania, czyli pracy pani Profesor nad nowymi rozwiązaniami, które pomogą udoskonalić badania nad obrazowaniem przy wykorzystaniu PALS (spektroskopii czasów życia pozytonów) - co jest największym wyzwaniem oraz co byłoby największym sukcesem?
Największym wyzwaniem jest udowodnienie na wielu rodzajach tkanek, że dzięki tej metodzie faktycznie możemy zobaczyć różnice między tkanką zdrową i zmienioną chorobowo w obrębie jednego narządu i dodatkowo rozróżnić różne typy zmian. Wtedy dopiero warto zmieniać układy elektroniczne w PET, pisać programy na nowe obrazowanie, etc. Do tego jednak potrzebna jest ogromna ilość badań porównawczych. Więc im więcej osób byłoby zaangażowanych w takie badania, tym szybciej otrzymalibyśmy wiążące wyniki. I tu pojawia się odwieczny problem wszystkich naukowców – odpowiednia ilość funduszy, żeby zatrudnić nowe osoby, czy ufundować stypendia dla doktorantów. Wprawdzie system grantów na badania naukowe istnieje, ale zawsze jest niestety problem „krótkiej kołdry”. A tak jak powiedziałam, im więcej badań, testów – tym szybciej wynik.
Jak już wielokrotnie wspominałam, moim marzeniem takim „długofalowym” jest zakup przez UMCS nowo budowanego J-PET. Uniwersytet jest już w posiadaniu siedmio-teslowego MRI (rezonans magnetyczny). Posiadając oba te urządzenia, moglibyśmy w naszym mieście stworzyć jedyny na cały świecie ośrodek, którym posiadałby takie wyposażenie do obrazowania ludzkiego ciała.
dr hab. Bożena Jasińska, prof. UMCS
Kierownik Katedry Fizyki Materiałowej w Instytucie Fizyki, Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UMCS
