"Akıllı tuvaletler geliyor; tahlil yapıp doktora rapor verecek, ambulans çağıracak"

Rahmi Koç Bilim Ödülü sahibi Prof. Dr. Aydoğan Özcan, yeni nesil evlerin insanları her gün takip eden birer laboratuvara dönüşeceğini belirterek "Banyolarımız, birçok önemli hücre ve biyomarker verdiğimiz ortamlardır. Onların belirli paneller halinde devamlı kontrol altında tutulması, incelenmesi mümkün olacak. Örneğin akıllı tuvaletler... Tuvalet içerisine çok kompakt, ufak ve ucuz sistemler yerleştirerek her idrarda ve dışkıda belirli bir panele bakabiliriz. Akıllı tuvaletler, 1 hafta boyunca örnekleri inceleyip doktorunuza rapor gönderebilir. Bunun en büyük avantajı, potansiyel acil bir hadise olmadan önce, belki ambulans sizin evinize birkaç hafta öncesinden gelebilecek" dedi. 

Aydoğan Özcan'ın Habertürk'ten Kübra Par'a verdiği söyleşi şöyle:

"Cep telefonuyla tahlil yapan mikroskop geliştirdi"

- Bilim dünyasında gözleri size çeviren ilk çalışmanız neydi?

Stanford Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümü’ndeki doktora çalışmam, optik ışık biliminin telekomünikasyon bilimine uygulamaları üzerineydi. Optik çalışmaların canlı dokuların incelenmesinde de kullanılabileceğini fark ettim ve araştırma için Harvard Tıp Fakültesi’ne girdim. Harvard’daki ilk birkaç yayınım, yeni mikroskop geliştirmekle ilgiliydi. Bunlardan bir tanesi, çok yüksek çözünürlülükte görüntü alabilen optik sistemlerdi. Yani çözünürlük limitini aşabilen bir mikroskop dizayn ettim. 3. dünya ülkelerine teşhis ve tanı cihazlarının götürülmesi, çok önemli bir problemdir. ABD’de pek çok araştırmacı buna odaklanmıştı ama görüntüleme-tanı sistemlerinin maliyetini düşürecek bir çözüm bulamamışlardı. Normal mikroskopların çözünürlüğünü artırmak için yaptığım sistem pahalıydı. “Bunu nasıl basit hale getirebiliriz?” diye düşünmeye başladım. Yeni bir sistem geliştirdim. Mikroskobu, normal cep telefonlarındaki kamera sistemlerinin temel parçacığı olarak düşündüm. Cep telefonunuzun arka tarafını açtığınızda bir silikon çip göreceksiniz. O çipin içerisinde, tıpkı bir gözün retinası gibi yaklaşık 10 milyon tane küçük piksel ve ışığa hassas detektörler var. Ben, o detektörleri ve çipi kullanarak yeni bir mikroskop dizayn ettim.

- Nasıl?

Anlatması çok kolay değil. Bir mikroskoptaki her şeyi atıyorum, sadece iki şeyi bırakıyorum: Biri inceleyeceğimiz hücre örneği, diğeri de dijital görüntü alan silikon retina. Bu tür bir sistemde kaba görüntü gölgeden oluşur. Bundan sonraki adımda algoritmalar kullanarak, alınan gölgelerin o basit cihazla normal mikroskopla alınmış görüntüler gibi görüntü vermesini sağlıyorum. Diyelim ki, cep telefonunuzu açıp içinden 10 megapiksel bir kamera aldım. Bunun her bir pikselini 100 ayrı piksele bölüyoruz. Hesaplamalardan sonra, 10 megapiksel bana 1 milyar piksel olarak geri dönüyor. 1 milyar piksellik bir çözünürlük, koyduğum herhangi bir doku örneğine, çok büyük bir hacim ve alan ile bakma imkânı veriyor. Normal bir mikroskobun bakacağı hacim, litrenin milyonda 1’inden çok küçüktür. Biz onun bin katı fazla bir hacme bakabiliyoruz. Ayrıca bu mikroskoplar bir cep telefonu boyutunda. Normal bir mikroskop 30 kilogramdan daha ağır olur ve pahalıdır. Fiyatı 10 bin dolardan başlar, 50 bin dolara kadar çıkar. Bizim geliştirdiğimiz mikroskop ise 200 gramdan daha hafif, kolayca taşınabiliyor ve birkaç yüz dolarlık bütçeyle yapılabiliyor.

- Peki, nasıl çalışıyor? Örneğin parmağımıza bir iğne batırıp çıkan bir damla kan ile kendimize test yapabilir miyiz?

Bu tür bir mikroskobu, hastanın direkt kullanması yerine sağlık teknisyeninin kullanması daha doğru olacaktır. Çünkü hastanın kendi kanına bakıyor olması, onu teşhis aşamasında uzman hale getirmez. Bizim yaptığımız, pahalı mikroskopların verdiği görüntüyü dünyanın en ücra köşelerine bile ucuz sistemlerle vermek.

- Peki, ücra bir yerdeki sağlık teknisyeni bunu nasıl kullanacak?

Diyelim hastanın sıtma olup olmadığına bakmak istiyorsunuz. Aldığınız kanı bir cam üzerine çok ince bir tabaka halinde yayıyorsunuz. O camı mikroskobun üzerine koyuyorsunuz. Normal mikroskoptan farklı olarak bizim mikroskop, o hücrelerin gölgelerini ışık yardımıyla dijital hale getiriyor. Bu dijital görüntüler cep telefonu üzerinden bilgisayara aktarılıyor. Bilgisayar da o görüntüyü normal bir mikroskoptan bakıyor gibi size geri veriyor. Uzman biri, o görüntüye bakarak hastalık teşhisi yapabilir. Bu birinci aşamaydı. İkinci aşamada daha sofistike sistemler geliştirdik. Bazı parazitlerin 3 boyutlu yapıları var. Baktığınız hücrelerin imzalarını dijital olarak da bilirseniz, bilgisayar hangi hücrenin hastalıklı olduğunu da tespit edebilir. Ayrıca uzmana bir harita vererek büyük hacmin içerisinde nelere bakması gerektiğini de gösterebiliyoruz.

- Yani parazitlerin 3 boyutlu dijital yapısını tespit ettikçe, aslında pek çok hastalığı sadece bilgisayar üzerinden tespit edebileceksiniz?

Elbette, morfolojisi kolay olan yapılar için bunlar mümkün. Fakat bu tür yapay zekâ tabanlı sistemlerin her hastalığı çözmesi şu an için mümkün değil. Çünkü bazı hastalıklar çok komplike. Örneğin kanserli bir dokunun analizi daha zor çünkü farklı formlarda gelebiliyor.

- Peki, bu sistemle idrar testi yapmak mümkün mü?

Normal bir mikroskopla görüntülenen her şey olur. Kan, tükürük, idrar ve dışkı buna uygun... Normal patoloji mikroskobunda yapılan bütün biyopsi analizleri, bizim sistemimiz için de geçerli. Biyopsiler, büyük bir markettir. Dünyada bugün milyarlarca dolarlık gereksiz biyopsi alımı yapılıyor. Bu sistemle maliyetleri çok büyük oranda düşürüyoruz.

- Bu aynı zamanda ticari olarak da çok önemli bir buluş. Patentini aldınız mı?

Bir bölümü patentlendi, bazıları bekleme aşamasında. 33 tane patentim var. Benim kurduğum ve geliştirdiğim Holomic adlı şirkette, merceksiz mikroskopla alakalı ürünler satılıyor. Merceksiz mikroskopların dışında, mobil telefonlara entegre olmuş bir optik okuyucu da ürettik. Bu okuyucu, hızlı teşhis amaçlı kullanılan testlerin okunmasını sağlıyor.

- İdrarla bakılan hamilelik testleri gibi mi?

Temel yapı itibarıyla, evet. O teste gözünüzle baktığınızda, renk değişiminden “Hamile miyim?” sorusuna “Evet” ya da “Hayır” cevabı alabilirsiniz. Bizim yapmaya çalıştığımız, sadece “Evet”, “Hayır” cevaplarını vermekle kalmayıp o testteki o görüntüyü tarayarak belki 5 ayrı şeye sayısal olarak bakıyor.

"Banyonuz tahlillerinin yapıp acil ambulans çağırabilecek"

- Peki, bu geliştirdiğiniz sistem tomografi, MR gibi ileri görüntüleme teknolojilerine uyarlanabilir mi? Kendimizi tarayıp hastalıkları erken teşhis edebileceğimiz bir sisteme dönüşmesi mümkün olur mu?

Tomografi ve röntgen, ışık kaynakları itibarıyla çok pahalı sistemlerdir. Bizim geliştirdiğimiz matematiksel teknikler onlara uygulanabilir ama cep telefonlarına entegre olan bir sistem haline getirmemiz mümkün değil. Çünkü orada kullanılan ışık kaynakları, çok yüksek enerjide çalışan farklı ışık kaynaklarıdır. Ama bizim geliştirdiğimiz sistemlerin hayatımızda ne gibi fütüristik gelişmelere yol açacağı hakkında konuşabilirim. Akıllı sistemler yavaş yavaş evlere girecekler. Tahliller için verdiğimiz örnekler, illa bir sağlık teknisyeni tarafından alınmak zorunda değil. İleride bazı testler evinizde ya da ofisinizde rutin bir şekilde yapılabilecek. Banyolarımız, birçok önemli hücre ve biyomarker verdiğimiz ortamlardır. Onların belirli paneller halinde devamlı kontrol altında tutulması, incelenmesi mümkün olacak. Örneğin akıllı tuvaletler... Tuvalet içerisine çok kompakt, ufak ve ucuz sistemler yerleştirerek her idrarda ve dışkıda belirli bir panele bakabiliriz. Akıllı tuvaletler, 1 hafta boyunca örnekleri inceleyip doktorunuza rapor gönderebilir. Diğer bir örnek; akıllı diş fırçaları. Diş fırçalarken verdiğimiz bir sürü hücre var. Diş fırçanızın bunları akıllı bir şekilde analiz etmesi, ağzınızı yıkadıktan sonra oradaki bazı şeylere bakması mümkün olacaktır. Diğer güzel bir örnek; kontakt lensler... Lensinizi çıkarıp yattığınızda, lenste neler var, neler yok incelenebilecek. Yataklarımız, uyku sağlığımızın nasıl olduğunu anlamak için geliştirilecek. Bütün bunlar şu anda ticari boyutta değiller. Aslında çok büyük bir ihtiyaç ve herkes bunun farkında. Sadece benim laboratuvarımda değil pek çok laboratuvarda bunlar üzerinde çalışılıyor.

- Gelecekte evlerimiz minik laboratuvarlara dönüşebilecek yani...

Tabii ki. Bu kesinlikle olacak. Bu tip çalışmalar zaten var. Bunun en büyük avantajı, potansiyel acil bir hadise olmadan önce, belki ambulans sizin evinize birkaç hafta öncesinden gelebilecek.

- Örneğin?

Diyelim akıllı diş fırçası kullanıyorsunuz ve fırçalama sırasında diş etinizin kanaması sonucu sızan kan tahlil ediliyor. Bazı proteinlerin ya da riskli biyomarkerların artışı belirli bir seviyenin üzerine çıkarsa, sizi çağırıp tedavi yapılmasını sağlayabiliriz.

"Yüzen ve uçan mikroskoplarla hava ve denizdeki kirliliği ölçebiliyoruz"

- Suyun içindeki ağır metalleri ve havadaki bakterileri yakalamak için de sistemler geliştirdiğiniz doğru mu? Uçabilen ve yüzebilen mikroskoplar üzerinde çalıştığınızı söylemişsiniz.

Suyun içerisindeki mikropların görülmesi üzerine birçok farklı projemiz var. Bir bakteri, metrenin 1 milyonda 1’inden küçüktür. Normal bir mikroskop, çok ufak alana baktığı için çoğunlukla bir şey görmeyecektir. Bizim geliştirdiğimiz sistemlerin, hem büyük hacimlere hızlı bakabilmeleri hem de ucuz ve hafif olmaları açısından inanılmaz avantajları var. Çok küçük boyutta bir denizaltı düşünün. Suyun altındayken suyu hızlı bir şekilde sistemin içine çekerek, oradaki mikropların ne olduğunu anlayıp konsantrasyonuna göre denizaltının nereye gitmesi gerektiğine karar verebileceğiz. Bu da bize sadece mikroplar için değil başka kirlilik kaynakları için de avantaj sağlayacaktır.

- Uçabilen mikroskoplardan da bahsetmişsiniz. Mesela havada mikroplar varsa bunu tespit edebiliyor musunuz?

Uçabilen mikroskoplar kısmında öncelikli amacımız, havadaki kirliliği ve havanın içerisindeki parçacıkları ölçmek. Hava kirliliği çok çok önemli bir boyuta ulaştı. Yılda yaklaşık 7 milyon insan, hava kirliliği yüzünden ölüyor. Bunun asıl nedeni, havada asılı bulunan 2.5 mikron ve altındaki çok küçük parçalar. Bizim geliştirdiğimiz sistem çok hafif bir sistem, havanın içerisindeki parçacıkların sayısını ve boyutlarını ölçüyor. Yani cep telefondan biraz daha büyük, taşımalı bir sistem düşünün. Bu sistem, 6-7 litre havayı çekip içindeki parçacıkları 30 saniyede sayabiliyor ve boyutlarını ölçebiliyor. Bu sistem de cep telefonu üzerinden çalışıyor, aldığı görüntüleri cep telefonuna iletiyor ve cep telefonu da bizim server’larımıza aklatıyor. Mobil kullanıcı, bunu dışarıda ölçebilir, evin içerisindeki odaların, binaların farklı yerlerine koyabilir. Denedik ve çok başarılı sonuçlar aldık. Amacımız, bu tür sistemleri daha da ucuz, akıllı hale getirmek ve bunları belki her araca bir GPS gibi koymak. Otomobiller bir network oluşturduğundan, her araç gittiği yerdeki hava kirliliğini ölçmüş olacak. Trafik haritası gibi hava kirliliği haritasını çıkaracağız. Artık sadece en açık yol değil, havası en temiz yol seçeneğiniz de olacak. Vodafone Amerika Vakfı’ndan da bu geliştirdiğimiz sistemlerle ödül aldık. Bu oldukça özel bir proje. Yüz tanıma sistemi gibi yapay zekâ tabanlı bir sistem. Hava içerisindeki parçacıkları, polenleri ve küf gibi değişik biyolojik parçacıkları tanımlayabilecek.

Aydoğan Özcan kimdir?

İstanbul’da fen lisesinden sonra Ankara’da Bilkent Üniversitesi’nde elektrik-elektronik mühendisliği okumuş. Mezun olduktan sonra yüksek lisans ve doktora çalışmaları için ABD San Francisco’daki Stanford Üniversitesi’ne gitmiş. Stanford Üniversitesi’nden 2002 yılında mastır, 2005’te de doktora derecesi almış. Daha sonra yaklaşık 2 yıl Harvard Tıp Fakültesi’nde öğretim görevlisi olarak çalışmış. Klasik mikroskopların görüntüleme kapasitesini bin kat artıran bir sistem geliştirmesi, bilim dünyasında gözleri kendisine çevirmiş. Cep telefonuna entegre, lenssiz ve ucuz mikroskobu icat etmesiyle, adını dünyanın en önemli bilim insanları arasına yazdırmış.

Beyaz Saray’da ABD Başkanı Barack Obama’nın elinden aldığı Başkanlık Kariyeri Ödülü dahil pek çok uluslararası ödüle layık görülmüş. Ama ailesini en çok geçtiğimiz hafta Rahmi Koç Bilim Madalyası’nın sahibi olması gururlandırmış. Ailesi İstanbul’da yaşıyor. Babası emekli memur, annesi ev kadını. Tek kardeşi, Kadıköy’de bir aile sağlık merkezinde hekimlik yapıyor. İran doğumlu bir ABD vatandaşı olan Prof. Mona Jarrahi ile evli. Eşi de kendisi gibi bir bilim insanı. O da Aydoğan Bey’den sonra Obama’dan Başkanlık Kariyer Ödülü’nü almış.