Қазақ ғалымы көздің қауіпті ауруын алғашқы белгілері шықпай тұрып анықтау әдісін тауып, әлемді мойындатты

Қазақ ғалымдары әлем ғылымында бұрыннан-ақ маңызды рөл атқарып келеді. Солардың бірі – генетика мен репродуктивті медицина саласындағы еңбектерімен танымал Шухрат Миталипов. Алматы облысының тумасы қазір АҚШ-тағы Орегон денсаулық сақтау және ғылым университетінің Эмбрионды жасуша және ген терапиясы орталығын басқарады. Алайда мойындалған мамандардан бөлек, Қазақстанда дәл қазір жаһандық мәселелерді шешіп, ғылымның түрлі саласындағы тәсілдерді түбегейлі өзгертумен айналысып жүрген көптеген дарынды ғалым бар. «Top of Science» арнайы жобасында біз ғылым, инженерия және ІТ тоғысқан заманда зертханадан шығып, еңбегін нақты технологияға айналдырып жүрген осындай батыл жандардың оқиғасын баяндаймыз.

Біздің жобаның алғашқы кейіпкері — Қызылорда облысының тумасы, 34 жастағы Мұхит Құлмағанбетов. Ол офтальмолог мамандығын Қазақстанда алған, ал ғылым докторы дәрежесін Ұлыбританиядағы Кардифф университетінде қорғады. Дәл осы жерде ғалым алғаш рет көздің кең таралған созылмалы ауруы — глаукоманы ерте анықтау үшін жасанды интеллект қолданды. Бірақ оны әлемге танытқан мүлде басқа зерттеу, ол — кванттық физиктер тобымен бірге жасаған жұмысы. Мұхит спираль тәрізді бұралған кванттық жарықтың көмегімен көру қабілеті нашарламай тұрып-ақ торқабықтағы зақымдарды «көре алатын» құрылғы жасап шықты.

Digital Business-ке берген сұхбатында Мұхит студент кезінен зертхана жетекшісіне дейінгі жолын, ғылымнан кетуді ойлаған сәтін, көз ауруларын анықтайтын құрылғының қалай жұмыс істейтінін және әрбір онлайн-кездесуде неге «Қазақстанға барып қайтайықшы» деп айтатынын әңгімелеп берді.

«Мені еден жуушы қылып алсаңыз да, тек үйренуге мүмкіндік беріңіз»

— Дәрігерлердің көпшілігінде мамандығын таңдауға себеп болған бір сәт немесе оқиға болады. Сізде ондай бар ма?

— Шешімді университеттің 4-курсынан бастап қабылдадым. Әуелде нейрохирург болғым келді. Бірақ кейін офтальмология жаныма әлдеқайда жақын екенін түсіндім. Көзді «сыртқа шыққан ми» деп айтады ғой. Ал күрделілік деңгейі жағынан офтальмология нейрохирургиядан кем түспейді. Мені ең қызықтырғаны — адам қоршаған әлемді қалай көреді және көздің ішіндегі, мидағы көру жүйелеріндегі нейрондардың құрылымы.

— Ғылымға қалай келдіңіз?

— Алғашында тек үздіктерден үйренгім келді. Студенттерді маманданған клиникаларға оңайлықпен алмайды, әсіресе танысың немесе ұсынатын адамың болмаса қиын. Сол үшін мен Қазақ көз аурулары ғылыми-зерттеу институтына барып, директорға: «Мені еден жуушы қылып алсаңыз да, тек үйренуге және бақылауға мүмкіндік беріңізші» деп ашығын айттым. Бірақ қолыма шүберек ұстауға тура келген жоқ, мені ғылыми бөлімнің менеджері қызметіне қабылдады. Сонымен қатар операцияларда ассистент болдым, өңірлерге іссапарға бардым. Қызылордада өзімнің алғашқы операциямды жасадым. Бірте-бірте түсінгенім, мені тек емдеу емес, аурудың себептерін іздеу, жаңа тәсілдер табу, технологиялар жасау қызықтырады екен. Содан кейін мақалалар жариялап, шетелдік конференцияларға қатыса бастадым, сөйтіп ғылыми қауымдастыққа сіңіп кеттім.

— Неліктен ғылыми мансапты Ұлыбританияда жалғастырдыңыз? Кардиффті таңдауда шешуші рөл атқарған не болды?

— Докторантураға түсер алдында маған глаукома болуы мүмкін деген күдік айтылды, бұл баяу дамитын әрі адамды соқырлыққа әкелуі ықтимал дерт. Сонда таңдау алдында тұрдым: не бәрін тастап, медицинаны қойып, көзім көріп тұрғанда әлемді аралаймын, не керісінше, енді ешкім бұл аурудан зардап шекпеуі үшін осы тақырыпқа түгелдей ден қоямын дедім. Кейін диагноз расталмады. Бірақ дертке қызығушылық қалды, оны зерттегім келді.

Бірде конференциялардың бірінде Кардифф университетінің делегациясымен таныстым. Британдық ғалымдар маған: «Докторлықты бізде ал» деп ұсыныс жасады. Мен: «Джеймс Морганмен жұмыс істегім келеді» дедім. Ол глаукоманы зерттеп жүрген ең танымал мамандардың бірі, тіпті әлемдік деңгейдегі жұлдыз деуге болады. Маған: «Жақсы, Ұлыбританияға кел, біз сені онымен таныстырамыз» деді. Тәуекелге барып, оқуға кеттім.

«Күндіз профессорларды тыңдаймын, ал кешке YouTube-тағы үнділік жігіт түсіндіріп береді»

— Профессормен жұмыс істеуге мүмкіндік болды ма?

— Біртүрлі күтпеген жағдай болды. Профессор Морган: «Сіздер, посткеңестік елдерден шыққан жігіттер, әдетте математика мен статистикаға мықты боласыңдар. Бізде нейрожүйені глаукоманың ең ерте кезеңдегі белгілерін тануға үйрету міндеті тұр» деді.

Сосын тағы: «Өзім машинаны оқытудың қалай жұмыс істейтінін білмеймін, бірақ сенің меңгеретініңе сенемін. Бір жылдан кейін кездесеміз», – деп қосты.

Сөйтіп, бұрын мүлдем бейтаныс тақырыпты үйрене бастадым. Google-ға «machine learning кітаптары» деп теретінмін. Алдымен ғылыми мақалаларды оқыдым, профессорлардың дәрістерін қарадым, бірақ түк түсінбедім. Ал кешке YouTube-ке кіріп, сол сұрақтарды жазатынмын, сонда бір үнділік жас жігіт бәрін саусақпен көрсетіп түсіндіріп беретін. Солай оқып үйрендім.

— IТ-ді бұрын оқымаған дәрігер үшін бұл оңай болды ма?

— Қиын болды. Алғаш барған кезде өзімді көп нәрсе білетін білікті маманмын деп ойладым. Бірақ бұл иллюзия әп-сәтте күйреді. Әлемнің үлкен екенін, менен әлдеқайда ақылды адамдардың көп екенін түсіндім. Әсіресе бірінші жыл өте ауыр өтті. «Дұрыс істедім бе? Мүмкін, шамам жетпейтін нәрсеге кірісіп кеткен шығармын? Тек хирургиямен айналысып, ғылым докторы болуды ұмытқаным дұрыс па еді?» деген ойлар келді.

Мен «Болашақ» бағдарламасымен оқыған жоқпын, яғни ешқандай міндеттемем болмады. Кетіп қалсам, ешкім ештеңе айтпас еді. Бірақ өзімді жеңіп, қалдым. Біртіндеп түсіндім, ешкім аспаннан салбырап түспейді. Маған: «Егер Ұлыбританияда докторантурадан өтсең, кәсіби өмірдегі қалғанының бәрі әлдеқайда оңай көрінеді» деп айтқан. Солай болды. Диссертациямды қорғап, PhD дәрежесін алдым, енді шынымен ештеңеден қорықпаймын.

— Сіздің зерттеуіңіздің мәні мен құндылығы неде?

— Жасанды интеллект глаукоманы ерте кезеңінде анықтауға көмектесе ала ма? Соны қадам жасаған сайын тексердік. Алдымен әртүрлі зақымдары бар «жасанды» торқабық жасадық, ауруды модельдедік. Оларды томографта суретке түсіріп, нейрожүйеге «сала бердік». Ол сау және «ауру» тіндерді ажыратып үйренді, сипаттамалық өзгерістерді тани бастады. Әуелі толық бақыланатын деректерде, кейін жануарлар суреттерінде, ал одан соң нақты пациенттердің бейнесінде сынадық.

Әр жолы нейрожүйе глаукоманың бар-жоғын өте жоғары дәлдікпен анықтай алды. Тіпті дәрігерлер әлі ештеңе байқамаған сатыларында да тауып беретін. Бұл технологияның ерте диагностика құралы бола алатынын дәлелдеді.

Қазір бұл жұмыс зерттеу деңгейінде қалды, бірақ болашақта тәжірибеге енгіземіз деген үмітім бар. Гонконгте EyeAI деген стартап тіркедім. Командада офтальмология, Data Science және инженерия мамандары бар. Технологияны дамытып, келесі кезеңге — клиникалық сынақтар мен медициналық тәжірибеге енгізуге дайындалып жатырмыз.

«2040 жылға қарай 288 миллионға жуық адам макулярлы дегенерацияға ұшырайды»

— Бірнеше жылдан бері БАҚ-та сізді «алғашқы кванттық офтальмолог» деп атап жүр. Әуелі — медицина, одан соң — жасанды интеллект. Бұл тізбекке кванттық физика қалай кірді?

— Жасанды интеллект пен жасанды торқабық жасау туралы жазған мақалаларымның бірі электроника саласындағы халықаралық ғылыми журнал Electronics-те («Электроника») шықты. Оны қазіргі әріптестерім — Канаданың Ватерлоо университетіндегі Кванттық есептеу институтының физиктері оқып: «Біздің командаға қосылғыңыз келе ме? Біз түрлі кванттық фотон күйлерін қолданатын оптикалық жүйелер құрып жатырмыз» деп жазды.

Мен: «Әрине, қосылғым келеді. Бұл кванттық физика ғой» дедім. Одан артық ұсыныс болмайтынын түсіндім. Ең озық жобалармен жұмыс істеу мүмкіндігін жіберіп алғым келмеді.

— Қандай жобаға қатысу ұсынылды?

— Зерттеушілер «құрылымданған» немесе біз айтатын «кванттық» жарықты көз диагностикасында қолдануға бола ма дегенді зерттеп жүр екен. Мені сол жобаға шақырды. Физиктер бұл идеяға былай келген. Бірде олар зертханада құрылымданған жарықпен тәжірибе жасапты. Оның күрделі ішкі құрылымы бар: мысалы, толқындары спираль түрінде бұралуы мүмкін. Ғалымдар қондырғы құрып, белгілі бір үлгі жасады да, оны қарап көруді ұйғарды.

Бір зерттеуші суретті көрді. Қасындағымен бөлісті, ал ол мүлдем басқа бейне байқады. Салыстырып, сызбалар жасай бастады да, ешкімнің суретті бірдей қабылдамайтынын түсінді. Бұл оларды таңғалдырды, өйткені жарық көзі физикалық тұрғыдан бірдей болатын.

Физиктер когнитивті нейроғылым маманы профессор Бен Томпсонға жүгінді. Ол мұның себебі қабылдаудың ерекшеліктерінде екенін түсіндірді, әр адамның көзіндегі торқабығының құрылымы әртүрлі, сондықтан бір үлгіні түрліше көреді.

Бұл бастау нүктесі болды. Құрылымданған жарықты көру қабілетін бағалау құралы ретінде қолдануға болатын шығар деген гипотеза пайда болды. Сөйтіп таза физикадан диагностикалық құрал идеясы туды.

— Сіз қандай мәселені шешпекшісіз?

— Біздің мақсат — макулярлы дегенерацияның алғашқы белгілерін анықтай алатын құрылғы жасау. Бұл — емделмейтін аурулар арасындағы соқырлықтың басты себебі. Көбінесе соқырлық катаракта мен миопиядан болады, бірақ, құдайға шүкір, олар емделеді. Ал макулярлы дегенерация әлдеқайда қиын.

Әлемдік есеп бойынша, 2040 жылға қарай шамамен 288 миллион адам осы дертке шалдығады. Статистика мынадай: бұл ауру 50–60 жастағылардың 0,4%-ында, 60–70 жастағылардың 0,7%-ында, 70–80 жастағылардың 2,3%-ында, ал 80-нен асқандардың шамамен 12%-ында кездеседі. Қазір адамдар бұрынғыдан ұзақ өмір сүріп жатқанын ескерсек, бұл кәдімгідей қоғамдық проблема болмақ. Көптеген дамыған елдерде өмір сүру ұзақтығы 80–85 жас. Демек, көп адам тәуекел тобына кіреді.

Сол себепті біз макулярлы дегенерацияны белгілер шықпай тұрып анықтауға тырысып жатырмыз.

— Ол белгілер пайда болмай тұрып анықтау неге соншалықты маңызды, егер ол емделмейтін болса?

— Көп адам: «Мен әлемді өзгерткім келеді» дейді. Бірақ алдымен оны түсіну керек. Макулярлы дегенерация да солай. Әуелі аурудың не екенін, қалай дамитынын, алғашқы сатыларда не болатынын түсінуіміз қажет. Содан кейін ғана емдеу тәсілдерін жасай аламыз.

Кез келген жақсы дәрігер сізге: «дұрыс диагностика — емнің жартысы» дейді.

— Құрылғы қалай жұмыс істейді?

— Құрылғы ерекше жарық үлгісін жасайды, ол құрылымданған немесе «кванттық» жарық деп аталатын күй. Оның өзгеше формасы бар. Оны көру үшін торқабықтың орталық бөлігі, яғни макула және түсті көру мен анықтыққа жауап беретін фоторецепторлар сау болуы тиіс.

Жалпы көру қабілеті жақсы болса да, осы аймақтарда өзгеріс басталған болса, сурет бұрмаланады немесе мүлдем көрінбейді. Керісінше, мысалы, егер макула мен фоторецепторлары дұрыс болса, қатты жақыннан көретін (-10 диоптрия) адам оны жақсы көре алады.

Макулярлы дегенерациясы бар он науқаспен сынақ өткіздік. Барлығының көру қабілеті жақсы болды, бірақ ешқайсысы жарық сигналын тани алмады. Бұл құрылғы стандартты тексерулерде байқалмайтын жасырын ақауларды анықтай алатынын көрсетті.

«Мен ғылымдағы Моцарт емеспін, қатардағы ғалымдардың бірімін»

— Сіз қазір Гонконгтесіз. Егер әріптестеріңіз канадалық физиктер болса, неге ол жақта жүрсіз? Жоба жұмысы қалай ұйымдастырылған?

— Жұмысты бастамас бұрын канадалықтар: «Бізге Гонконг үкіметі қаржы бөлді. Олар бізден зертхананы Гонконгте ашуды сұрап отыр» деп жазды. Маған оны басқаруды ұсынды. Қарсы болмадым.

Гонконгтегі бөлігіміз клиникалық зерттеулерге және пациенттермен жұмысқа көбірек бағытталған. Ал Канадада негізгі зертхана орналасқан, физиктердің басым бөлігі сонда. Мен оларға жылына кемінде бір рет барып тұрамын. Бұл жобада бір ғана «ми» жоқ, бәрін өзі ойлап тауып, қалғандары орындап жүр дегендей емес. Алғашқы идеялар расында менің Канададағы екі жетекшіме тиесілі.

Бірақ қазір бұл – командалық организм. Кейде маған: «О, сен сондай мықтысың, мына идеяны да, ана идеяны да сен таптың» деп айтады. Бірақ шын мәнінде, қазіргі ғылым олай жұмыс істемейді. Мен – тек ғалымдардың бірімін, «ғылымның Моцарты» емеспін.

Командадағы жалғыз офтальмолог болғаным рас. Әлі күнге дейін солай. Қалғандары негізінен физиктер, психофизиктер, нейроғылым мамандары.

— Жоба қай сатыда тұр?

— Прототип жасап қойдық, Structured Light Entoptic Device (SLED) деп аталады. Оның экраны, пернетақтасы бар, кәдімгі диагностикалық құрылғы секілді. Пациент отырады, стандартты офтальмологиялық құралдағыдай маңдайы мен иегін тірекке қояды. Құрылғыда арнайы механизм бар, ол жарықты бағыттап, оны қажетті кванттық күйге айналдырады, сол арқылы торқабыққа дәл бізге керекті үлгі түседі, содан торқабықтың жағдайын бағалай аламыз.

Қазір басты мақсатымыз — сынақтарды бастау. Мен Қазақстанда сынақ өткізу идеясын қолдап жүрмін. Әр жиналыс сайын «Қазақстанға барайықшы» деп айта беремін, команданы әбден жалықтырдым-ау деймін. Тіпті әзілдеп, «Мені туған жерге тым асыққаным үшін жақында депортациялап жіберетін шығар» деймін.

— Бұл өнімді Қазақстанда енгізу сіз үшін неліктен маңызды?

— Өйткені, ол менің елім. Заманауи технологиялар бізде де қолжетімді болғанын қалаймын. Қазақстанда ерте диагностикаға мұқтаж адамдар көп, сондай-ақ қатысуға дайын мықты дәрігерлер бар. Егер осындай құралды өз елімізде енгізе алсақ, бұл мен үшін үлкен жетістік болар еді.

Әрине, алда ұзақ жол тұр. Кез келген медициналық құрал қауіпсіздік тексерісінен өтіп, стандартталуы және клиникаларда қолдануға мемлекеттік рұқсат алуы тиіс. Бұған аз дегенде 5 жыл кетеді. Ең көбі — 10 жыл.

— Бұл жағдай ынтаңызды түсірмей ме? Адамдарға дәл қазір көмектескіңіз келетін шығар.

— Әрине, кейде нәтижені бірден көргім келеді. Бірақ бәрібір пациенттер үшін жұмыс істеп жүрмін, тек ота бөлмесінде емес, ғылым арқылы пайда тигізіп жүрмін. Командамызбен бірге қазір емделмейтін ауруларды бір күні емдеуге көмектесетін құралдар жасап жатырмыз. Егер біздің технологиялар диагностика, скрининг, жасанды интеллект талдауының бір бөлігіне айналып, миллиондаған адамның көру қабілетін сақтап қалса, онда еңбегіміздің зая кетпегені. Күтуге тұрарлық мақсат.