New nanotech to detect cancer early | Joshua Smith

Překladatel: Kateřina Jabůrková Korektor: Malia Blackbird

"You have cancer."

"Máte rakovinu."

Sadly, about 40 percent of us will hear those three words within our lifetime,

Za život bohužel 40 % z nás uslyší tato slova

and half will not survive.

a polovina nepřežije.

This means that two out of five of your closest friends and relatives

Znamená to, že dvěma z pěti vašich nejbližších přátel a příbuzných

will be diagnosed with some form of cancer,

bude diagnostikována rakovina

and one will die.

a jeden zemře.

Beyond the physical hardships,

Nad rámec fyzických obtíží

roughly one-third of cancer survivors here in the US

se zhruba třetina přeživších v USA

will go into debt from treatment.

kvůli léčbě zadluží.

And they're at least two and a half times more likely to declare bankruptcy

S 2,5krát větší pravděpodobností vyhlásí osobní bankrot

than those without cancer.

než ti bez rakoviny.

This disease is pervasive.

Tato nemoc je pronikavá.

It's emotionally draining

Je emocionálně vysilující

and, for many,

a pro mnohé

financially destructive.

i finanční zhoubou.

But a cancer diagnosis doesn't have to be a death sentence.

Ale diagnóza rakoviny nemusí znamenat rozsudek smrti.

Finding cancer early,

Brzké zjištění rakoviny,

closer its genesis,

blízko jejímu vzniku,

is one of the critical factors to improving treatment options,

je jedním z kritických faktorů zlepšujících možnosti léčby,

reducing its emotional impact

redukuje emoční důsledky

and minimizing financial burdens.

a minimalizuje finanční břemeno.

Most importantly,

Co je ale nejdůležitější,

finding cancer early --

brzké objevení rakoviny -

which is one of the primary aims of my research --

jeden z hlavních cílů mého výzkumu -

greatly enhances your odds of survival.

vysoce zvyšuje šance na přežití.

If we just look at the case of breast cancer for example,

Když se podíváme na rakovinu prsu,

we find that those who are diagnosed and treated at stage one

ti, kteří jsou diagnostikováni a léčeni v první fázi

have a five-year survival rate of nearly 100 percent --

přežijí pět let v téměř 100 % případů -

odds that decrease to just 22 percent if treated at stage four.

pravděpodobnost se snižuje ke 22 %, pokud je léčena fáze čtyři.

And similar trends are found for colorectal and ovarian cancer.

Podobná čísla platí u rakovin konečníku a vaječníků.

Now, we're all aware that an early diagnosis that is accurate

Všichni víme, že včasná a přesná diagnóza

is critical for survival.

je klíčová pro přežití.

The problem is that many cancer diagnostic tools are invasive,

Problém je, že mnoho přístrojů na diagnózu rakoviny

je invazivních, nákladných,

costly,

often inaccurate

často jsou nepřesné,

and they can take an agonizing amount of time to get the results back.

a trvá neuvěřitelně dlouho získat výsledky.

Still worse, when it comes to some forms of cancer,

Ještě hůře, pro některé formy rakoviny,

such as ovarian, liver or pancreatic cancer,

jako rakovina vaječníků, jater nebo slinivky,

good screening methods simply don't exist,

neexistují dobré screeningové metody,

meaning that often people wait until physical symptoms surface,

lidé většinou čekají, až se objeví fyzické příznaky,

which are themselves already indicators of late-stage progression.

které jsou indikátory postupu dalších stádií.

Like a tornado strike in an area without an early warning system,

Jako při úderu tornáda v oblasti bez systému včasného varování

there is no alarm to warn,

jsou šance na přežití dost snížené,

for the danger is already at your doorstep

když neexistuje hlásič, který by nás varoval ve chvíli,

when your odds of survival are greatly reduced.

kdy se objeví nebezpečí.

Having the convenience and accessibility of regular screening options

Mít k dispozici pravidelný screening,

that are affordable, noninvasive and could provide results much sooner,

dostupný, neinvazní a poskytující výsledky dříve,

would provide us with a formidable weapon in the fight against cancer.

by nám poskytlo mocnou zbraň v boji proti rakovině.

An early warning would allow us to get out ahead of the disease

Brzké varování by nám umožnilo předběhnout nemoc

instead of merely following in its relentless wake.

namísto následování nelítostných dopadů.

And this is exactly what I've been doing.

A to je přesně to, co dělám.

For the past three years, I've been developing technologies

Poslední tři roky vyvíjím technologie,

that could ultimately aid clinicians

které mohou pomoci lékařům

with rapid, early-stage cancer diagnostics.

s rychlou, včasnou diagnózou rakoviny.

And I've been fueled by a deep scientific curiosity,

Jsem poháněn vědeckou zvědavostí a vášní

and a passion to change these statistics.

změnit ty statistiky.

Last year however,

Minulý rok, nicméně,

this fight became much more personal

se tento boj stal mnohem osobnějším,

when my wife was diagnosed with breast cancer.

když mé ženě zjistili rakovinu prsu.

It was an experience that added a strong and unexpected emotional dimension

Je to zkušenost, která dodala silnou a nečekanou emoční dimenzi

to these efforts.

mému úsilí.

I know firsthand how life-altering treatment can be,

Vím z první ruky, jak léčba změní život

and I'm keenly aware of the emotional havoc

a jsem si dobře vědom emočních zmatků,

that cancer can wreak on a family,

kterými rakovina může narušit rodinu,

which in our case included our two young daughters.

což se v našem případě týkalo dvou malých dcer.

Because we found it early during a routine mammogram,

Díky včasnému zjištění pomoci běžného mamogramu

we were able to focus primarily on treatment options

jsme se zaměřili primárně

na léčebné možnosti lokalizovaného tumoru,

for the localized tumor,

reaffirming to me how important an early diagnosis is.

což mi potvrdilo důležitost včasné diagnózy.

Unlike other forms of cancer,

Na rozdíl od ostatních forem rakoviny,

mammograms do offer an early-stage screening option for breast cancer.

mamogramy umožňují screening raných stádií rakoviny prsu.

Still, not everyone has this done,

Přesto, ne všichni to dělají

nebo se rakovina prsu u nich vyvine před věkem,

or they may develop breast cancer

before the middle age recommendation for having a mammogram.

kdy je mamogram doporučován.

So, there's still a lot of room for improvement,

Stále je zde mnoho prostoru pro zlepšení

even for cancers that do have screening options,

i pro rakoviny, kde screening je možný,

and, of course, considerable benefits for those that don't.

a samozřejmě pro ty, kde možný není.

A key challenge then for cancer researchers

Klíčovou výzvou výzkumu rakoviny

is to develop methods

je vytvoření metod,

that make regular screening for many types of cancers

které pravidelný screening umožňují

much more accessible.

pro mnoho typů rakoviny.

Imagine a scenario where during your regular checkup,

Představte si scénář, kde v rámci pravidelné prohlídky

your doctor can take a simple, noninvasive urine sample,

vám lékař odebere neinvazním způsobem vzorek moči

or other liquid biopsy,

nebo jinou tělní tekutinu

and present you with the results before you even leave the doctor's office.

a ukáže vám výsledky ještě než opustíte ordinaci.

Such a technology could dramatically reduce the number of people

Taková technologie by mohla dramaticky zredukovat počet lidí,

who slip through the net of an early-stage cancer diagnosis.

kteří propadnou sítem při diagnostice raných stádií rakoviny.

My research team of engineers and biochemists

Můj výzkumný tým inženýrů a biochemiků

is working on exactly this challenge.

pracuje přesně na této výzvě.

We're working on ways to frequently activate an early-stage cancer alarm

Pracujeme na způsobech časté aktivace upozornění na raná stádia rakoviny

by enabling regular screenings that would start when a person is healthy

pomocí pravidelného screeningu, který začíná když je člověk zdravý,

so that action could be taken to stop cancer the moment it emerges,

takže je možné zareagovat ve chvíli, kdy se rakovina objeví

and before it can progress beyond its infancy.

a předtím než se vyvine z počátečních fází.

The silver bullet in this case are tiny vesicles,

Stříbrnou kulkou jsou v tomto případě malé váčky,

little escape pods regularly shed by cells called exosomes.

malé únikové čluny pravidelně rozšiřované buňkami, exozomy.

Exosomes are important biomarkers

Exozomy jsou důležité biomarkery,

that provide an early-warning system for the development of cancer.

poskytující systém časného varování při vývoji rakoviny.

And because they're abundantly present in just about every bodily fluid,

A protože se hojně vyskytují téměř v každé tělesné tekutině,

including blood, urine and saliva,

včetně krve, moči a slin,

they're extremely attractive for noninvasive liquid biopsies.

jsou extrémně zajímavé pro neinvazní tekuté biopsie.

There's just one problem.

Je zde ale jeden problém.

An automated system for rapidly sorting these important biomarkers

V současnosti není k dispozici systém rychlého třídění

is not currently available.

těchto významných biomarkerů.

We've created a technology that we call nano-DLD

Vyvinuli jsme technologii, kterou nazýváme nano-DLD,

that is capable of precisely this:

schopnou přesně tohoto:

automated exosome isolation

automatizovaná izolace exozomů

to aid rapid cancer diagnostics.

pomáhající v rychlém zjištění rakoviny.

Exosomes are the newest early-warning weapon, if you will,

Exozomy jsou nejnovější zbraní včasného varování,

to emerge on the liquid biopsy front.

objevených v oblasti tekutých biopsií.

And they're really, really small.

A jsou opravdu velmi malé.

They measure just 30 to 150 nanometers in diameter.

Měří od 30 do 150 nanometrů v průměru.

This is so tiny

Jsou tak malé,

that you could fit about a million of them into a single red blood cell.

že by se jich vešlo milion do jedné červené krvinky.

That's roughly the difference between a golf ball

Je to přibližně rozdíl mezi golfovým míčkem

and a fine grain piece of sand.

a zrnkem písku.

Once thought to be little bins for unwanted cellular waste,

Kdysi byly považovány za odpadkové koše nežádoucího buněčného odpadu.

it has been found that cells actually communicate

Bylo ale zjištěno, že buňky spolu komunikují

by producing and absorbing these exosomes

produkcí a absorpcí těchto exozomů,

which contain surface receptors,

které obsahují povrchové receptory,

proteins and other genetic material collected from their cell of origin.

proteiny a další genetický materiál, posbíraný z původních buněk.

When absorbed by a neighboring cell,

Když jsou pohlceny sousední buňkou,

exosomes release their contents into the receiving cell,

exozomy vypustí svůj obsah do přijímající buňky

and can set in motion fundamental changes in gene expression --

a uvedou do pohybu základní změny genové exprese --

some good,

některé dobré,

and this is where cancer comes in,

některé špatné

some bad.

a zde se objevuje rakovina.

Because they are clothed in the material of the mother cell,

Protože jsou zahaleny v materiálu mateřské buňky

and contain a sample of its environment,

a obsahují vzorky svého okolí,

they provide a genetic snapshot of that cell's health and its origin.

poskytují genetickou momentku zdraví a původu buňky.

All of these qualities make exosomes invaluable messengers

Všechny tyto kvality činí z exozomů neocenitelné poslíčky,

that potentially allow physicians

kteří potenciálně dovolují lékařům

to eavesdrop on your health at the cellular level.

sledovat vaše zdraví na buněčné úrovni.

To catch cancer early, however,

Abychom zachytili rakovinu včas a určili původce,

you have to frequently intercept these messages

způsobující v těle rakovinu,

to determine when cancer-causing troublemakers within your body

kteří se chystají vyvolat převrat,

decide to start staging a coup,

musíme tyto zprávy zachycovat často,

which is why regular screening is so critical

což je důvod, proč je pravidelný screening kritický,

and why we're developing technologies to make this possible.

a důvod, proč vytváříme technologie, které toto umožňují.

While the first exosome-based diagnostics emerged on the market just this year,

První diagnostika založená na exozomech se na trhu objevila tento rok,

they are not yet part of mainstream healthcare options.

nejsou ještě běžnou součástí lékařské praxe.

In addition to their recent emergence,

Kromě jejich nedávného objevení,

another factor that's limiting their widespread adoption

existuje ještě další faktor limitující jejich široké přijetí,

is that currently, no automated exosome isolation system exists

a to že neexistuje v současnosti automatický systém isolace exozomů,

to make regular screening economically accessible.

který by učinil pravidelný screening finančně dostupným.

The current gold standard for exosome isolation

Současný zlatý standard isolace exozomů

includes ultracentrifugation,

zahrnuje ultracentrifugaci,

a process requiring expensive laboratory equipment,

proces vyžadující nákladné laboratorní vybavení,

a trained lab tech

vyškoleného laboratorního technika

and about 30 hours of time to process a sample.

a asi 30 hodin na zpracování vzorku.

We've come up with a different approach for achieving automated exosome isolation

Přišli jsme s jiným přístupem k dosažení automatické izolace exozomů

from a sample such as urine.

ze vzorku například moči.

We use a chip-based, continuous flow separation technique

Využíváme na čipech založenou separační techniku nepřetržitého toku zvanou

called deterministic lateral displacement.

deterministická laterální dislokace.

And we have done with it

A udělali jsme s ní to,

what the semiconductor industry has done so successfully for the past 50 years.

co polovodičový průmysl dělal tak úspěšně uplynulých 50 let.

We shrunk the dimensions of this technology

Zmenšili jsme tuto technologii

from the micron scale to the true nanoscale.

z mikronové velikosti na nano velikost.

So how does it work?

Takže jak to funguje?

In a nutshell,

Zjednodušeně,

a set of tiny pillars separated by nanoscopic gaps

sada malinkatých pilířů oddělených nanoskopickými mezerami

are arranged in such a way

uspořádaný způsobem,

that the system divides the fluid into streamlines,

který rozděluje tekutinu na proudnice,

with the larger cancer-related nanoparticles being separated

a odděluje větší, s rakovinou spojené nanočástice

through a process of redirection from the smaller, healthier ones,

pomocí procesu přesměrovávání malých, zdravějších,

which can in contrast

které se naopak mohou pohybovat

move around the pillars in a zigzag-type motion

cik-cak okolo pilířů

in the direction of fluid flow.

ve směru toku tekutiny.

The net result is a complete separation of these two particle populations.

Výsledkem je úplné oddělení těchto dvou populací částic.

You can visualize this separation process

Tento separační proces si můžete představit

similar to traffic on a highway that separates into two roads,

jako rozdělení provozu na dálnici do dvou cest,

with one road going into a low-clearance tunnel under a mountain,

s jednou cestou vedoucí do tunelu se sníženým stropem pod horou

and the other road going around it.

a druhou, vedoucí okolo.

Here, smaller cars can go through the tunnel

Zde menší auta jedou tunelem,

while larger trucks, carrying potentially hazardous material,

zatímco větší kamiony, vezoucí potenciálně nebezpečný materiál,

are forced to take the detour route.

jsou převedeny na okružní trasu.

Traffic is effectively separated by size and contents

Provoz je účinně oddělen podle velikosti a obsahu

without impeding its flow.

bez ovlivnění jeho toku.

And this is exactly how our system works on a much, much smaller scale.

A přesně tak v menším měřítku funguje náš systém.

The idea here is that the separation process for screening

Separační proces pro screening

could be as simple as processing a sample of urine, blood or saliva,

by měl být tak jednoduchý jako odběr moči, krve nebo slin,

which is a near-term possibility within the next few years.

což je možné v krátkodobém horizontu několika příštích let.

Ultimately, it could be used to isolate and detect target exosomes

Nakonec může být použit pro izolaci a detekci exozomů

associated with a particular type of cancer,

spojených s určitým typem rakoviny,

sensing and reporting their presence within minutes.

pro vyhledání a detekci jejich přítomnosti v minutách.

This would make rapid diagnostics virtually painless.

Což by rychlou diagnostiku udělalo virtuálně bezbolestnou.

Broadly speaking,

Obecně řešeno

the ability to separate and enrich biomarkers

schopnost oddělení a obohacení biomarkerů

with nanoscale precision in an automated way,

zautomatizovaným způsobem s přesností v nanoměřítku

opens the door to better understanding diseases such as cancer,

otevírá dveře lepšímu pochopení nemocí jako rakovina,

with applications ranging from sample preparation to diagnostics,

s aplikacemi v rozsahu od přípravy vzorků až po diagnostiku

and from drug resistance monitoring to therapeutics.

a od monitorování rezistence léků k léčebným terapiím.

Even before my wife's bout with cancer,

Ještě před rakovinou mé ženy

it was a dream of mine to facilitate the automation of this process --

bylo mým snem vést tento proces automatizace -

to make regular screening more accessible,

dosáhnout zpřístupnění pravidelného screeningu podobně

similar to the way Henry Ford made the automobile accessible

jako Henry Ford zpřístupnil auto

to the general population

běžným lidem

through development of the assembly line.

díky vyvinutí montážní linky.

Automation is the key to accessibility.

Automatizace je klíčem k dostupnosti.

And in the spirit of the Hoover dream,

A v duchu Hooverova snu

"a chicken in every pot and a car in every garage,"

"slepice v každém hrnci a auto v každé garáži,"

we're developing a technology

vyvíjíme technologii,

that could ultimately place an early-warning cancer detection system

která může nakonec zpřístupnit systém včasné detekce rakoviny

in every home.

každé rodině.

This would allow every man, woman and child

Poskytlo by to každému muži, ženě i dítěti

the opportunity to be regularly tested while they're still healthy,

možnost pravidelného testování, zda jsou stále zdraví,

catching cancer when it first emerges.

podchycení rakoviny, když se poprvé objeví.

It is my hope and dream

Je to má naděje a sen

to help people around the world avoid the high costs --

pomoci lidem vyhnout se vysokým nákladům -

physical, financial and emotional --

fyzickým, finančním a emocionálním -

faced by today's cancer patients,

kterým čelí pacienti s rakovinou,

hardships that I'm well acquainted with.

obtíže, se kterými jsem dobře seznámen.

I'm also happy to report that because we caught my wife's cancer early,

Jsem také rád, že mohu říci, že díky brzkému podchycení rakoviny mé ženy,

her treatment was successful,

byla její léčba úspěšná

and she is now, thankfully, cancer-free.

a nyní je, díky bohu, bez rakoviny.

(Applause)

(potlesk)

It is an outcome that I would like to see for everyone with a cancer diagnosis.

Je to výsledek, který bych chtěl vidět u každého s diagnózou rakoviny.

With the work that my team has already done

S prací, kterou již můj tým vykonal

on separation of nanoscale biomarkers

na separaci nanočásticových biomarkerů

for rapid, early-stage cancer diagnostics,

pro rychlou, brzkou diagnostiku rakoviny,

I am optimistic that within the next decade,

vidím nadějně, že v příští dekádě

this type of technology will be available,

bude tento typ technologie k dispozici,

helping protect our friends, our family and future generations.

pomáhat nám ochránit naše přátele, rodiny a příští generace.

Even if we are so unlucky as to be diagnosed with cancer,

I když budeme mít tu smůlu, že budeme diagnostikování s rakovinou,

that early-stage alarm will provide a strong beacon of hope.

upozornění v brzkých stádiích bude svítit silným světlem naděje.

Thank you.

Děkuji vám.

(Applause)

(potlesk)