Dober raziskovalec mora nenehno zapuščati meje poznanega

V te besede je svoje vtise strnil eden izmed obiskovalcev Našega večera, Egon Stopar, zanimivost in aktualnost raziskav obeh gostov pa je bila spodbuda, da smo jima o njunem delu postavili nekaj vprašanj.Ali lahko na kratko opišeta, kam vaju je vodila pot po končanem šolanju na ŠGV?Hudej: Po gimnaziji sem se odpravila po poti študija biologije, med katerim sem se navdušila nad celično in molekularno biologijo. V tretjem letniku sem po usodnem naključju dobesedno na poti med Logatcem in Ljubljano spoznala, kaj je biokibernetika, kaj elektroporacija in kaj se dogaja v kleti Fakultete za elektrotehniko. Ker so potrebovali biologa za eksperimentalno delo na celičnih kulturah, jaz pa diplomo, se je kmalu razvilo sodelovanje. Diplomirala sem iz biologije, naredila podiplomski študij iz biomedicine in bila mlada raziskovalka na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo. To se sicer sliši zelo obširno, v resnici pa sem večino dela opravila prav na Fakulteti za elektrotehniko v Laboratoriju za biokibernetiko. Pavliha: Odločil sem se za študij elektrotehnike na Fakulteti za elektrotehniko v Ljubljani. Svoj študij sem se odločil zapeljati med različnimi smermi, saj sem študiral na smeri elektronike, diplomiral z aplikacijo s področja telekomunikacij in že kot študent raziskovalno sodeloval v Laboratoriju za biokibernetiko pri razvoju naprav s področja biomedicinske tehnike.Zakaj ravno ta študij? Hudej: V otroštvu me je navdušila serija dokumentarnih filmov Davida Attenborougha, Skrivnostno življenje rastlin in zato sem hotela študirati botaniko. Med študijem pa sem ugotovila, da me bolj kot rastline privlači skrivnostno življenje. In v tem pogledu je prepričljivo zmagalo skrivnostno življenje celic. Pavliha: Menim, da je elektrotehnika eno tistih področij, kjer lahko inženirji ogromno prispevamo, in sicer že kot študentje. Študij namreč omogoča spoznavanje z različnimi področji, saj zajema res široko paleto znanj (elektronika, energetika, avtomatika, telekomunikacije in multimedija idr.). Tako lahko vsak najde tisti košček, ki ga najbolj zanima, in pomaga soustvarjati rešitve prihodnosti.Kje sta zaposlena in s čim se poklicno ukvarjata sedaj? Hudej: Zaposlena sem v podjetju za separacijske tehnologije BIA Separations d. o. o. kot raziskovalka v oddelku za aplikacije. Znotraj oddelka se ukvarjamo z razvojem procesov čiščenja bioloških zdravil (proteini, DNA, virusna cepiva ...). Pri tem uporabljamo tudi metode, ki vključujejo poskuse na celičnih kulturah, kjer je moje znanje še posebej dobrodošlo. Pavliha: V Laboratoriju za biokibernetiko ljubljanske Fakultete za elektrotehniko delam na področju načrtovanja zdravljenja globoko ležečih tumorjev z uporabo elektrokemoterapije. Gre za področje, ki zajema računalniško podprto načrtovanje operativnih postopkov in povezuje elektrotehniko z medicino, vključuje pa tudi znanja računalniškega inženirstva.Kakšni so bili občutki med predstavitvijo na Našem večeru oz. kako je priti na obisk na srednjo šolo po mnogih letih? Hudej: V bistvu ni bilo prvič po maturi, da sem vstopila v stavbo. Je pa vsakič znova poseben občutek gledati iste stene. Ker sem vedno na šoli zvečer, ko ni dijakov, imam vedno tak čuden občutek, da sem zašla v grad Trnuljčice, kjer čas sploh ne teče. Sama predstavitev pa je bila res zelo prijetna in vesela sem, da sem imela enkrat priložnost poljudno predstaviti svoje delo občinstvu dobrih starih sošolcev, profesorjev, prijateljev in to celo z dobrim starim sodelavcem ob boku! Pavliha: Pravzaprav vedno in z navdušenjem rad vsakomur predstavim, s čim se ukvarjam, naj si bo to med predavanjem na fakulteti ali na nekdanji srednji šoli. Menim, da lahko tudi kompleksne probleme predstavimo vsakomur na zanimiv in razumljiv način. Iz odzivov in vprašanj publike menim, da nama je z Rosano to uspelo tudi na ŠGV. Ali lahko na kratko opišeta, kaj je elektrokemoterapija? Če biološko celico izpostavimo določenemu visokonapetostnemu električnemu polju, se na celični membrani začasno vzpostavijo majhne pore. Te omogočajo, da snov iz okolice prehaja celično membrano, kar bi bilo sicer težko ali nemogoče. Pojav imenujemo elektroporacija in ga lahko s pridom izkoristimo za izboljšavo kemoterapije: z uporabo električnih pulzov, ki jih v okolico tumorja dovedemo z uporabo elektrod, priključenih na visokonapetostni generator, lahko elektroporiramo tumorske celice. Na ta način omogočimo, da kemoterapevtik, ki je bil predhodno vbrizgan in se po določenem času nahaja v okolici tumorskih celic, laže vstopi vanje in jih uniči, elektrode pa nato odstranimo. To posledično pomeni tudi, da lahko paciente zdravimo z nižjimi dozami kemoterapevtikov in so neželeni učinki kemoterapije temu ustrezno manjši.Katere so trenutno najbolj uporabljane metode za zdravljenje rakavih obolenj? Hudej: V grobem se metode zdravljenja raka delijo na kirurško odstranjevanje tumorjev, radioterapijo in sistemsko zdravljenje, ki vključuje tudi kemoterapijo. Znotraj teh skupin obstaja veliko pristopov zdravljenja, najpogosteje pa se uporablja kombinacija več različnih metod, različnih zdravil ...Kaj so značilnosti in prednosti elektrokemoterapije pred drugimi metodami? Kako dolgo je že v klinični rabi in za katere primere? Pavliha: Kot primer bi najlaže predstavil problem globoko ležečih metastaz v jetrih, s katerimi smo se srečali v okviru klinične študije, ki smo jo izvajali skupaj s partnerji z Onkološkega inštituta Ljubljana. Metastaze (zasevki tumorjev, ki so primarno nastali v drugem delu telesa) so bile pri bolnikih v omenjeni klinični študiji povečini ravno med jetrnimi žilami (prek katerih pripotujejo tumorske celice) in na takih mestih kirurška odstranitev marsikdaj ni mogoča. Segrevanje tumorja z namenom uničenja tudi ni učinkovito, saj žile delujejo kot hladilnik in sproti odvajajo toploto. Z uporabo elektrokemoterapije pa zgolj omogočimo kemoterapevtiku v okolici tumorja, da laže vstopi vanj. Elektrokemoterapija je že v klinični rabi za zdravljenje površinskih tumorjev (na koži) v več kot 110 centrih v Evropi. Trenutno pa se prebija tudi na področje zdravljenja globoko ležečih tumorjev, za katere je potreben postopek načrtovanja zdravljenja: na osnovi medicinskih slik pacienta (npr. magnetna resonanca – MRI) inženirji zgradimo 3D model obolelega organa s tumorjem in izračunamo, kako mora kirurg vstaviti elektrode in kakšno napetost mora sprožiti na generatorju pulzov, da je tumor zadostno pokrit z dovolj visokim električnim poljem in bo zdravljenje učinkovito. Ali je elektrokemoterapija kot metoda zdravljenja raka učinkovitejša od sedaj obstoječih metod oz. kje je po vajinem mnenju prihodnost v zdravljenju raka? Pavliha: Trenutno je elektrokemoterapija uporabljena v predklinični fazi, na nivoju kliničnih študij in je torej v rabi predvsem pri bolnikih, kjer so druge oblike zdravljenja spodletele. Je pa elektrokemoterapija vsekakor učinkovita in prva izbira za primere, ko kirurška odstranitev ni mogoča, segrevanje tumorja z npr. radiofrekvenčno ablacijo ni učinkovito in druge metode ne pridejo v poštev. Hudej: Mislim, da je v prvi vrsti potrebno poudariti, da rak ni ena bolezen. Obstaja več kot sto različnih oblik. Tako kot ni tablete za vse bolezni, tako tudi ni ene univerzalne metode za zdravljenje raka. Kirurgija je in bo verjetno ostala najučinkovitejša metoda zdravljenja, ko je to mogoče. Ker je uspešnost kirurgije in tudi ostalih metod odvisna od napredka bolezni, bo k boljšemu zdravljenju v prihodnosti največ doprinesel razvoj novih, hitrih in učinkovitih metod diagnostike. Poleg tega se bodo v prihodnosti gotovo razmahnili različni tipi bioloških zdravil z bolj specifičnim delovanjem. Vzporedno se razvija tudi že personalizirano zdravljenje, s katerem bo moč izbrati najustreznejše zdravilo za vsakega bolnika na podlagi analize njegove DNK in metabolitov.Rosana, s čim točno si se ukvarjala v svojem doktorskem delu? Hudej: Moje doktorsko delo je zajemalo testiranje novih rutenijevih spojin kot potencialnih kemoterapevtikov v elektrokemoterapiji. Večino rutenijevih spojin so sintetizirali sodelavci iz Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo. Poskuse sem izvajala na celičnih kulturah in na laboratorijskih miših na onkološkem inštitutu. Poleg učinkovitosti zdravljenja z različnimi spojinami pa sem preverjala tudi metastatske lastnosti tumorskih celic – njihovo sposobnost, da tvorijo nove metastaze. Žal nobena izmed spojin po prvih testiranjih ni bila učinkovitejša od obstoječih. Raziskavo smo v obliki projekta razširili in jo še vedno nadaljujemo.Denis, kakšen je inženirski prispevek k zdravljenju raka z elektrokemoterapijo? Pavliha: Postopek načrtovanja zdravljenja globoko ležečih tumorjev se začne z računalniško obdelavo medicinskih slik. Razvili smo računalniške algoritme, ki zmorejo samodejno identificirati jetra na slikah magnetne resonance (MRI) in zgraditi reprezentativen model bolnikovih jeter. V modelu nato ročno označimo 3D obliko tumorja in v dogovoru s kirurgom določimo, s katere smeri bodo vstavljene elektrode. Nato je glede na vstavljene elektrode potrebno izračunati porazdelitev električnega polja v biološkem tkivu, kar je izvedeno z metodo končnih elementov. Izračune še dodatno optimiziramo, tako da določimo potrebne napetosti in število elektrod ter njihov položaj v tumorju in ob njem. Rezultate nato predstavimo kirurgu na enostaven in razumljiv način ter služijo kot natančna navodila za izvedbo operacije.Kakšen je namen aplikacije, ki ste jo s sodelavci razvili na Oddelku za biokibernetiko? Pavliha: Pravkar opisane postopke, ki so v osnovi kompleksni in zahtevajo znanja z različnih področij, smo združili v uporabniku prijazno spletno aplikacijo. Namen aplikacije, ki smo jo poimenovali ECTplan, je enostavno načrtovanje zdravljenja globoko ležečih tumorjev z elektrokemoterapijo: kirurg kar prek spletnega brskalnika naloži slike MRI bolnika in označi mesto tumorja v 3D modelu in smer vstavitve elektrod. ECTplan nato izračuna vse potrebne podatke in uporabniku (kirurgu) na enostaven način predstavi načrt zdravljenja, ki je prenosljiv v obliki datoteke PDF.Za razvoj te aplikacije ste lani dobili rektorjevo nagrado za naj inovacijo Univerze v Ljubljani. Lahko kaj več poveš o tem – kdo sestavlja ekipo ECTplan, v kakšni družbi ste tekmovali, kaj vaši skupini ta nagrada pomeni? Pavliha: Res je, rektorjevo nagrado podeljuje rektor Univerze v Ljubljani v sodelovanju z Ljubljanskim univerzitetnim inkubatorjem (LUI). Prav slednji nam je bil od prejema nagrade v veliko pomoč, saj nam pomagajo s svetovanjem na področju vzpostavitve poslovnega modela, zaščito intelektualne lastnine in podobnimi področji, ki inženirjem primarno niso domača. Ekipo sestavljamo raziskovalci Laboratorija za biokibernetiko (dr. Bor Kos, mag. Marija Marčan in jaz) pod vodstvom prof. dr. Damijana Miklavčiča in s sodelovanjem prof. dr. Gregorja Serše z Onkološkega inštituta Ljubljana. Nagrada nam je pravzaprav omogočila, da smo določene ideje, ki so se nam dalj časa porajale, izoblikovali, jih predstavili na tekmovanju in kasneje tudi realizirali – pravzaprav nam je dala zagon, da smo stvari dokončali na način, o katerem smo pred nagrado zgolj razmišljali.V zadnjih letih mnogo mladih slovenskih znanstvenikov odide v tujino za boljšimi možnostmi dela in razvoja. Kako vidva doživljata in ocenjujeta nastalo situacijo – se vama zdi, da je Slovenija vseeno dovolj spodbudno okolje za mladega raziskovalca in znanstvenika? Hudej: Mislim, da Slovenija kot država ne nudi dovolj spodbudnega okolja za mlade neuveljavljene raziskovalce. Vsekakor pa to ne pomeni, da takšnega okolja v Sloveniji ni. Nekateri so uspeli in ti pomagajo graditi okolje, v katerem je prostor za mlade inovativne ideje. Na žalost pa je tega marsikje v tujini več in normalno je, da mladi odhajajo.Po drugi strani pa je tu nujno potrebno nekaj dodati: raziskovalec je po študiju šele na začetku svojega učenja. Dobri raziskovalci morajo nenehno zapuščati meje poznanega in to vključuje tudi pridobivanje izkušenj ter znanja v tujini. Želim si, da bi Slovenija nudila spodbudno okolje za tiste raziskovalce, ki se polni izkušenj vrnejo in želijo ustvariti nekaj novega. Želim si spodbudnega okolja za mobilnost raziskovalcev in s tem nadgrajevanje znanja tako na univerzah kot v gospodarstvu.Kakšne so vajine karierne želje za naprej, kje se vidita v bližnji in daljni prihodnosti? Hudej: Zaenkrat imam znotraj podjetja BIA Separations dovolj zanimivih in tudi zelo različnih raziskovalnih izzivov, da se moja karierna želja lahko glasi le, da si želim uspešnega spopadanja z njimi in razvijanje novih odličnih procesov in produktov. V daljni prihodnosti pa sebe sploh ne gledam. Iz izkušenj sem se naučila, da ima življenje za nas pripravljene mnogo bolj nepredvidljive poti, kot si jih sami sploh lahko zamislimo. Če smo le oprezni in odprti. Pavliha: Področje uporabe informacijske tehnologije in računalniških orodij v zdravstvu je vsekakor izjemno zanimivo: dosti je še nerešenih problemov, ki predstavljajo priložnosti in obenem omogočajo izboljšave, ki se v končni fazi odražajo v boljšem počutju bolnikov, pa tudi zdravstvenega osebja. Zato je to vsekakor področje, na katerem bom delal tudi v prihodnosti. Z mladima raziskovalcema se je pogovarjala Jana Grohar