A new superweapon in the fight against cancer | Paula Hammond

Překladatel: Matouš Melecký Korektor: Nicole AguilaAurum

Cancer affects all of us --

Rakovina ovlivňuje každého z nás --

especially the ones that come back over and over again,

zvláště ta, která se opakovaně vrací,

the highly invasive and drug-resistant ones,

která je vysoce invazivní a odolná vůči lékům,

the ones that defy medical treatment,

která vzdoruje léčbě, i když na ni používáme naše nejlepší léky.

even when we throw our best drugs at them.

Engineering at the molecular level,

Molekulární inženýrství pracuje v těch nejmenších měřítkách,

working at the smallest of scales,

can provide exciting new ways

a může nám poskytnout nové úžasné způsoby

to fight the most aggressive forms of cancer.

pro boj s těmi nejagresivnějšími druhy rakoviny.

Cancer is a very clever disease.

Rakovina je velmi chytrá choroba.

There are some forms of cancer,

Některé druhy rakoviny

which, fortunately, we've learned how to address relatively well

jsme se naučili dost dobře porazit známými, zavedenými léky a operacemi.

with known and established drugs and surgery.

But there are some forms of cancer

Ale existují druhy rakoviny, u kterých tento přístup nezabírá

that don't respond to these approaches,

and the tumor survives or comes back,

a nádor jej i přes hromadu léků přežije anebo se vrátí.

even after an onslaught of drugs.

We can think of these very aggressive forms of cancer

Tyto velmi agresivní typy rakoviny můžeme přirovnat

as kind of supervillains in a comic book.

k superpadouchům z komiksu.

They're clever, they're adaptable,

Jsou chytří, přizpůsobiví

and they're very good at staying alive.

a jsou mistři v přežívání.

And, like most supervillains these days,

A tak jako většina dnešních superpadouchů,

their superpowers come from a genetic mutation.

své supersíly získávají z genetických mutací.

The genes that are modified inside these tumor cells

Geny modifikované uvnitř buněk nádoru

can enable and encode for new and unimagined modes of survival,

mohou umožnit a naprogramovat nové nepředstavitelné módy přežití,

allowing the cancer cell to live through

což umožňuje rakovinné buňce přežít i naše nejlepší chemoterapie.

even our best chemotherapy treatments.

One example is a trick in which a gene allows a cell,

Jeden jejich trik je, že buňce, ke které se přiblíží lék,

even as the drug approaches the cell,

to push the drug out,

umožní její gen ten lék vytlačit ještě před tím, než by mohl začít působit.

before the drug can have any effect.

Imagine -- the cell effectively spits out the drug.

Představte si to -- buňka efektivně vyplivne lék.

This is just one example of the many genetic tricks

Toto je pouze jeden z mnoha příkladů

genetických es v rukávu našeho superpadoucha rakoviny.

in the bag of our supervillain, cancer.

All due to mutant genes.

Vše kvůli zmutovaným genům.

So, we have a supervillain with incredible superpowers.

Takže tu máme superpadouchy s neuvěřitelnými superschopnostmi.

And we need a new and powerful mode of attack.

A potřebujeme nový a mocný typ útoku.

Actually, we can turn off a gene.

My umíme vypnout gen.

The key is a set of molecules known as siRNA.

Klíčem je soubor molekul zvaný siRNA.

siRNA are short sequences of genetic code

siRNA jsou krátké sekvence genetického kódu,

that guide a cell to block a certain gene.

které navedou buňku k blokaci určitého genu.

Each siRNA molecule can turn off a specific gene

Každá molekula siRNA umí deaktivovat konkrétní gen uvnitř buňky.

inside the cell.

For many years since its discovery,

Po dlouhá léta od jejich objevu byli vědci velmi nadšeni

scientists have been very excited

about how we can apply these gene blockers in medicine.

možným použitím těchto genových blokátorů v medicíně.

But, there is a problem.

Problémem je, že siRNA pracuje dobře uvnitř buňky.

siRNA works well inside the cell.

But if it gets exposed to the enzymes

Pokud je ale vystavena enzymům sídlícím v našem oběhu nebo tkáních,

that reside in our bloodstream or our tissues,

it degrades within seconds.

tak za pár vteřin degraduje.

It has to be packaged, protected through its journey through the body

Během svého putování tělem musí být zabalena, chráněna,

on its way to the final target inside the cancer cell.

aby zneškodnila konečný cíl v buňce rakoviny.

So, here's our strategy.

Takže zde je naše strategie.

First, we'll dose the cancer cell with siRNA, the gene blocker,

Nejprve dostaneme k buňce siRNA, genový blokátor,

and silence those survival genes,

a uspíme tyto geny přežití

and then we'll whop it with a chemo drug.

a pak ji zničíme chemickým lékem.

But how do we carry that out?

Ale jak to provedeme?

Using molecular engineering,

S použitím molekulárního inženýrství

we can actually design a superweapon

můžeme navrhnout superzbraň, která by dokázala cestovat krevním oběhem.

that can travel through the bloodstream.

It has to be tiny enough to get through the bloodstream,

Musí být dostatečně mrňavá, aby prošla krevním oběhem,

it's got to be small enough to penetrate the tumor tissue,

musí být dostatečně malá, aby pronikla tkání nádoru

and it's got to be tiny enough to be taken up inside the cancer cell.

a musí být dostatečně mrňavá, aby ji rakovinná buňka pustila dovnitř.

To do this job well,

Aby svou práci odvedla dobře,

it has to be about one one-hundredth the size of a human hair.

musí mít velikost zhruba jedné setiny tloušťky lidského vlasu.

Let's take a closer look at how we can build this nanoparticle.

Podívejme se, jak tuto nanočástici sestavit.

First, let's start with the nanoparticle core.

Začněme s jádrem částice.

It's a tiny capsule that contains the chemotherapy drug.

Je to malinká kapsle obsahující chemický lék.

This is the poison that will actually end the tumor cell's life.

To je ten jed, který ukončí život buněk nádoru.

Around this core, we'll wrap a very thin,

Jádro zabalíme do několika nanometrů tenkého závoje siRNA.

nanometers-thin blanket of siRNA.

This is our gene blocker.

Tohle je náš genový blokátor.

Because siRNA is strongly negatively charged,

Jelikož je siRNA silně záporně nabitá, můžeme ji ochránit

we can protect it

with a nice, protective layer of positively charged polymer.

pěknou ochrannou vrstvou z kladně nabitých polymerů.

The two oppositely charged molecules stick together

Dvě opačně nabité molekuly se díky nábojové přitažlivosti drží pevně u sebe

through charge attraction,

and that provides us with a protective layer

a to nám dává ochrannou vrstvu bránící rozložení siRNA v krevním oběhu.

that prevents the siRNA from degrading in the bloodstream.

We're almost done.

Už jsme skoro tam.

(Laughter)

(smích)

But there is one more big obstacle we have to think about.

Ale musíme brát v úvahu ještě jednu velkou překážku.

In fact, it may be the biggest obstacle of all.

Vlastně to může být ze všech překážek ta největší.

How do we deploy this superweapon?

Jak umístíme tuto superzbraň?

I mean, every good weapon needs to be targeted,

Každá dobrá zbraň musí být zamířená,

we have to target this superweapon to the supervillain cells

musíme zamířit naši superzbraň na superpadoušské buňky v nádoru.

that reside in the tumor.

But our bodies have a natural immune-defense system:

Jenže naše těla mají přirozený obranný imunitní systém:

cells that reside in the bloodstream

buňky žijící v krevním řečišti ničí nebo eliminují věci,

and pick out things that don't belong,

so that it can destroy or eliminate them.

které do něj nepatří.

And guess what? Our nanoparticle is considered a foreign object.

A hádejte co? Naše nanočástice je považována za cizí předmět.

We have to sneak our nanoparticle past the tumor defense system.

Musíme naši nanočástici propašovat obranným systémem nádoru.

We have to get it past this mechanism of getting rid of the foreign object

V přestrojení ji musíme ji dostat přes mechanismus zbavování se cizího objektu.

by disguising it.

So we add one more negatively charged layer

Okolo této nanočástice tedy přidáme další záporně nabitou vrstvu,

around this nanoparticle,

which serves two purposes.

která poslouží dvěma účelům.

First, this outer layer is one of the naturally charged,

Jednak je jedním z přírodně nabitých, vysoce hydratovaných polysacharidů

highly hydrated polysaccharides that resides in our body.

přebývajících v našem těle.

It creates a cloud of water molecules around the nanoparticle

Kolem nanočástice vytváří shluk molekul vody, takový neviditelný plášť,

that gives us an invisibility cloaking effect.

This invisibility cloak allows the nanoparticle

který umožňuje nanočástici cestovat krevním oběhem

to travel through the bloodstream

long and far enough to reach the tumor,

dostatečně dlouho a daleko aby dosáhla nádoru,

without getting eliminated by the body.

aniž by při tom byla tělem eliminována.

Second, this layer contains molecules

Za druhé, tato vrstva obsahuje molekuly, které se vážou na buňky nádoru.

which bind specifically to our tumor cell.

Once bound, the cancer cell takes up the nanoparticle,

Jakmile se navážou, vtáhne rakovinná buňka nanočástici dovnitř,

and now we have our nanoparticle inside the cancer cell

takže teď máme uvnitř rakovinné buňky naši nanočástici - připravenou zasáhnout.

and ready to deploy.

Alright! I feel the same way. Let's go!

Přesně! Cítím to stejně. Pojďme!

(Applause)

(potlesk)

The siRNA is deployed first.

Nejdřív je vypuštěna siRNA.

It acts for hours,

Hodiny působí, čímž poskytuje dost času na uspání a zablokování genů přežití.

giving enough time to silence and block those survival genes.

We have now disabled those genetic superpowers.

Tyto genetické superschopnosti jsme právě vypnuli.

What remains is a cancer cell with no special defenses.

Zůstává pouze rakovinná buňka bez jakékoliv zvláštní obrany.

Then, the chemotherapy drug comes out of the core

Z jádra se poté uvolní chemická látka a zničí nádorovou buňku čistě a efektivně.

and destroys the tumor cell cleanly and efficiently.

With sufficient gene blockers,

S dostatečnými genovými blokátory můžeme zacílit mnoho různých typů mutací

we can address many different kinds of mutations,

allowing the chance to sweep out tumors,

a vymýtit tak nádory, aby ani jeden jediný padouch nezůstal.

without leaving behind any bad guys.

So, how does our strategy work?

A jak naše strategie šlape?

We've tested these nanostructure particles in animals

Testovali jsme na zvířatech tyto nanostruktury

using a highly aggressive form of triple-negative breast cancer.

proti vysoce agresivní formě rakoviny prsu,

This triple-negative breast cancer exhibits the gene

jejíž gen vyvrhne lék v okamžiku, kdy je dopraven.

that spits out cancer drug as soon as it is delivered.

Usually, doxorubicin -- let's call it "dox" -- is the cancer drug

V léčbě rakoviny prsu je obyčejně první na řadě lék doxorubicin, říkejme mu "dox".

that is the first line of treatment for breast cancer.

So, we first treated our animals with a dox core, dox only.

Nejprve jsme tedy léčili naše zvířata pouze doxem.

The tumor slowed their rate of growth,

Růst nádorů se zpomalil, ale přesto stále rostly rychle,

but they still grew rapidly,

doubling in size over a period of two weeks.

jejich velikost se za dva týdny zdvojnásobila.

Then, we tried our combination superweapon.

Pak jsme zkusili naši kombinovanou superzbraň.

A nanolayer particle with siRNA against the chemo pump,

Částice z nanovrstev se siRNA proti chemoterapii,

plus, we have the dox in the core.

plus máme dox v jádru.

And look -- we found that not only did the tumors stop growing,

A nejenže nádory přestaly růst, ony se dokonce zmenšily

they actually decreased in size

and were eliminated in some cases.

a v některých případech byly eliminovány.

The tumors were actually regressing.

Nádory byly skutečně na ústupu.

(Applause)

(potlesk)

What's great about this approach is that it can be personalized.

Na tomto přístupu je skvělé, že se dá přizpůsobovat.

We can add many different layers of siRNA

Můžeme přidat mnoho dalších vrstev siRNA

to address different mutations and tumor defense mechanisms.

k zacílení rozdílných mutací a mechanismů obrany nádoru.

And we can put different drugs into the nanoparticle core.

A do jádra nanočástice můžeme umístit jiné léky.

As doctors learn how to test patients

Jak se doktoři učí testovat pacienty a pochopit určité genetické typy nádorů,

and understand certain tumor genetic types,

they can help us determine which patients can benefit from this strategy

mohou nám pomoci určit, kterým pacientům může být tato strategie prospěšná

and which gene blockers we can use.

a které genové blokátory můžeme použít.

Ovarian cancer strikes a special chord with me.

Zvláště rakovina vaječníků mě zasahuje nejvíc.

It is a very aggressive cancer,

Je to velmi agresivní rakovina,

in part because it's discovered at very late stages,

která bývá objevena až ve velmi pozdních stádiích,

when it's highly advanced

kdy už je vysoce rozvinuta a má četné genetické mutace.

and there are a number of genetic mutations.

After the first round of chemotherapy,

Po prvním kole chemoterapie se 75 % pacientů tato rakovina vrací.

this cancer comes back for 75 percent of patients.

And it usually comes back in a drug-resistant form.

A většinou se vrátí jako lékům odolná forma.

High-grade ovarian cancer

Vysoký stupeň rakoviny vaječníků je jedním z těch největších superpadouchů.

is one of the biggest supervillains out there.

And we're now directing our superweapon

A my na něj teď míříme naší zbraní, abychom jej porazili.

toward its defeat.

As a researcher,

Jako výzkumník se nedostanu často k pacientům.

I usually don't get to work with patients.

But I recently met a mother

Nedávno jsem však potkala Mimi - matku, která přežila rakovinu vaječníků, -

who is an ovarian cancer survivor, Mimi, and her daughter, Paige.

a její dceru, Paige.

I was deeply inspired by the optimism and strength

Byla jsem hluboce inspirována optimismem a silou,

that both mother and daughter displayed

které obě, matka i dcera, vyzařovaly.

and by their story of courage and support.

A jejich příběhem kuráže a podpory.

At this event, we spoke about the different technologies

Mluvili jsme tehdy o různých technologiích směřovaných proti rakovině.

directed at cancer.

And Mimi was in tears

A Mimi v slzách vysvětlovala, jakou naději jí vědomí o těchto úsilích

as she explained how learning about these efforts

gives her hope for future generations,

dává pro budoucí generace, včetně její dcery.

including her own daughter.

This really touched me.

To mě opravdu dojalo.

It's not just about building really elegant science.

Nejde tu pouze o vytváření vážně elegantní vědy.

It's about changing people's lives.

Jde tu o změnu lidských životů,

It's about understanding the power of engineering

o pochopení moci inženýrství v měřítku molekul.

on the scale of molecules.

I know that as students like Paige move forward in their careers,

Tím, jak budou studenti, jako je Paige, postupovat ve svých kariérách,

they'll open new possibilities

otevřou nové možnosti pro řešení velkých zdravotních problémů světa,

in addressing some of the big health problems in the world --

including ovarian cancer, neurological disorders, infectious disease --

právě třeba rakoviny vaječníků, neurologických poruch, infekcí,

just as chemical engineering has found a way to open doors for me,

stejně, jako chemické inženýrství otevřelo dveře mě

and has provided a way of engineering

pro práci v tom nejmenším měřítku -- měřítku molekul,

on the tiniest scale, that of molecules,

to heal on the human scale.

abych léčila v lidském měřítku.

Thank you.

Děkuji.

(Applause)

(potlesk)