Kathryn A. Whitehead: The tiny balls of fat that could revolutionize medicine | TED

Übersetzung: Lisa Klein Lektorat: Andrea Hielscher

Würden Sie mir glauben, dass die Pandemie Millionen Menschenleben retten wird?

Schwer vorstellbar,

What if I told you that the pandemic will save the lives of millions of people?

wo wir schon so viele geliebte Menschen verloren haben.

Aber in der Menschheitsgeschichte

It's a difficult thing to consider,

haben große Gesundheitskrisen

given how many loved ones we've already lost.

Innovationen in Gesundheitswesen und Technologie herbeigeführt.

But throughout the course of human history,

So entstand wegen der Pest Gutenbergs Druckerpresse

massive public health crises

have resulted in innovation in health care and technology.

und die Grippepandemie von 1918 brachte die moderne Impfstofftechnologie.

For example, the Black Death gave rise to the Gutenberg press

Die COVID-19-Pandemie ist da nicht anders.

and the 1918 flu pandemic led to modern vaccine technology.

Betrachten wir die Impfstoffe.

Normalerweise dauert ihre Entwicklung Jahre,

The COVID-19 pandemic has and will be no different.

doch die mRNA-Impfstoffe kamen nach unglaublichen 11 Monaten zum Einsatz.

Just look at our vaccines --

normally developed over many years,

Wie ist das überhaupt möglich?

and the mRNA vaccines were deployed in a mind-blowing 11 months.

Es war möglich, weil Wissenschaftler seit Jahren daran arbeiten,

wie man mRNA schnell

How is that even possible?

in einem Notfall nutzen kann.

It was possible because scientists have been working for many years

Wir arbeiten insbesondere daran,

to get us to the point where we could use mRNA quickly

das größte Problem der mRNA zu beheben,

in an emergency situation.

nämlich, dass sie normalerweise nicht an die richtigen Stellen

Specifically,

we've been working on how to help mRNA with its biggest problem,

in unserem Körper gelangt.

Zum Glück konnten wir das Problem noch rechtzeitig lösen.

which is that it doesn't normally go to the right places inside of our bodies.

und ich möchte Ihnen von unserer Technologie erzählen.

Wenn mRNA verabreicht wird,

Fortunately, we got around that problem just in time,

wird sie in die Muskeln oder ins Blut injiziert,

and I'd like to tell you about the technology that we use to do it.

aber eigentlich brauchen wir sie in den Zellen.

When mRNA is administered,

Leider ist mRNA fragil

it's injected into our muscles or our bloodstream,

und unser Körper zerstört sie rasch.

but we actually need it to go inside of our cells.

Stellen Sie sich mRNA als Glasvase vor, die man per Post verschicken will --

Unfortunately, mRNA is fragile,

and our bodies will destroy it before it goes very far.

ohne Karton und Blisterfolie.

Sie würde lang vor der Zustellung zerbrechen.

You can think of mRNA like a glass vase that you'd like to send in the mail

Ohne Adresse auf dem Karton

without a box and bubble wrap.

hätte der Zusteller keine Ahnung, wohin sie gehen soll.

It'll break long before it's been delivered.

Wenn wir mRNA also als Therapeutikum nutzen wollen,

And without an address on the box,

your postal delivery service will have no idea where to take it.

braucht sie unsere Hilfe.

Sie braucht Schutz und muss wissen, wohin sie soll.

And so if we're going to use mRNA as a therapeutic,

Hier komme ich ins Spiel.

it needs our help.

Seit über 50 Jahren produzieren Wissenschaftler und Ingenieure wie ich

It needs protection, and it needs to be told where to go.

Verpackungsmaterialien für Nukleinsäure-Medikamente

And that's where I come in.

For over five decades, scientists and engineers like myself

wie DNA und RNA.

Durch Versuch und Irrtum haben wir Pakete hergestellt,

have been creating the shipping materials for nucleic acid drugs,

die intakte Vasen an die falsche Adresse liefern,

like DNA and RNA.

die an die richtige Adresse liefern -- doch eine kaputte Vase --,

Through trial and error, we've created packages

that deliver intact vases to the wrong address;

Pakete, die von angreifenden Hunden zerfetzt werden,

that delivered to the right address but with a broken vase;

und Pakete, an denen sich der Zusteller den Rücken verrenkt.

packages that get ripped apart by attacking dogs;

Für die Lösung brauchten wir viele Jahre.

and packages that throw out the mail carrier's back.

Hier ist das Ergebnis:

winzige Fettkügelchen, die wir Lipid-Nanopartikel nennen.

It's taken many years to get the science right.

Ich erzähle Ihnen, was sie sind und wie sie funktionieren.

Let me show you the result,

these tiny balls of fat that we call lipid nanoparticles.

Zunächst einmal bedeutet “nano” “wirklich, wirklich klein”.

Let me tell you what they are and how they work.

Stellen Sie sich vor, wie klein der Mensch im Vergleich zum Durchmesser der Erde ist.

So first of all, "nano" just means really, really small.

So klein ist ein Nanopartikel im Vergleich zum Menschen.

Think of how small a person is compared to the diameter of the earth.

Nanopartikel bestehen aus Fettmolekülen namens Lipide.

That's how small a nanoparticle is compared to the person.

Fett ist ein fantastisches Verpackungsmaterial,

These nanoparticles are made up of several fatty molecules called lipids.

ausgesprochen elastisch.

Interessanterweise sind auch unsere Zellen von Fett umgeben,

Fat is an awesome packing material --

was ihnen Flexibilität und Schutz gibt.

nice and bouncy.

Interestingly, our cells are also surrounded by fat

Vor Jahren hatten Wissenschaftler die Idee Lipid-Nanopartikel zu erzeugen.

to keep them flexible and protected.

Sie verhalten sich wie ein trojanisches Pferd:

Years ago, scientists had the idea to create lipid nanoparticles

Weil die Lipide in den Nanopartikeln

den Zellmembranen ähneln,

that would act like a Trojan horse.

sind die Zellen bereit, die Nanopartikel aufzunehmen,

Because the lipids in the nanoparticle look similar

und so wird die mRNA in die Zelle gelassen.

to the membranes that surround our cells,

Was genau sind also die Lipide in den Nanopartikeln?

the cells are willing to bring the nanoparticle inside,

Es sind vier Inhaltsstoffe zusätzlich zur mRNA,

and that's when the mRNA is released into the cell.

So what, exactly, are the lipids in these nanoparticles?

und ich sage Ihnen, welche.

Da ist erstens ein Lipid namens Phospholipid.

There are four ingredients in addition to the mRNA,

Es ist primärer Bestandteil unserer Zellmembranen,

and I'll tell you about each one.

der Wände aus Fett,

First, there's a lipid called a phospholipid.

die das Innere der Zellen von ihrer Umgebung abtrennen.

This is the primary ingredient in our cell membranes,

Phospholipide haben einen Kopf, der Wasser mag,

which are the walls of fat that separate the insides of our cells

und einen Schwanz, der andere fettige Dinge mag.

from everything that surrounds them.

Phospholipids have a head that likes water

Wirft man also ein Bündel Phospholipide ins Wasser,

entsteht eine wunderschöne Struktur, die Doppellipidschicht.

and a tail that likes other fatty things.

Hier zeigen die Köpfe ins Innere und Äußere der Zelle,

So when you throw a bunch of phospholipids together in water,

also ins Wasser,

they form this beautiful structure called a lipid bilayer.

und die fettliebenden Teile des Moleküls hängen alle in der Mitte herum.

Here, the heads face the inside and the outside of the cell,

In Lipid-Nanopartikeln

haben Phospholipide eine ähnliche Rolle:

which is water,

and the fat-loving parts of the molecule hang out together in the middle.

die Organisation aller anderen Bestandteile.

Zweitens gibt es da ein Lipid namens Cholesterin.

In lipid nanoparticles,

phospholipids have a similar role

of keeping all of the other ingredients organized.

Warum sollten wir Cholesterin trotz seines schlechten Rufs

Second, there's a lipid called cholesterol.

in einem therapeutischen Nanopartikel nutzen?

Why, if cholesterol has a bad reputation,

Zwar kann zu viel Cholesterin in unserem Blut schlecht sein,

would we want to use it in a therapeutic nanoparticle?

doch für unsere Zellmembranen ist es wirklich gut.

It turns out that while cholesterol can be bad when it's in our bloodstream,

Denn die eben erwähnten Phospholipide

sind untereinander zu frei

it's actually a really good thing for our cell membranes.

und drohen, zu zerfallen.

And that's because those phospholipids I just told you about,

Cholesterin ist ein steifes Molekül,

they are entirely too free with themselves,

das sich zwischen die anderen Lipide klemmt,

and they are prone to falling apart.

um deren Lücken zu füllen und sie zusammenzuhalten.

Cholesterol is a stiff molecule

that wedges itself in between the other lipids

In unseren Lipid-Nanopartikeln spielt es eine ähnliche Rolle:

Es liefert Struktur,

to fill in the gaps and hold them all together.

damit die Nanopartikel zwischen Injektion und Ankunft in der Zelle nicht zerfallen.

It plays a similar role in our lipid nanoparticles.

It provides structural support so the nanoparticles don't fall apart

Drittens gibt es ein so genanntes ionisierbares Lipid.

in between the injection and when they get into our cells.

“Ionisierbar” bedeutet hier: Gelangen diese Partikel ins Blut,

Third, there's a lipid called an ionizable lipid.

sind sie neutral geladen, was zu ihrer Sicherheit beiträgt.

Here, "ionizable" means that when these particles are in the bloodstream,

Innerhalb der Zelle wechseln sie dann zu einer positiven Landung,

they're neutrally charged, which helps with their safety.

was ihnen hilft, die mRNA freizusetzen.

Then they switch to a positive charge inside of our cells,

Ionisierbare Lipide sind etwas Besonderes, weil sie aus dem Labor kommen.

which helps them release the mRNA.

Wissenschaftler auf der ganzen Welt

haben Zehntausende solche Materialien getestet,

Ionizable lipids are special because they have to be made in the lab,

um solche zu finden, die mRNA sicher transportieren können.

and scientists around the world

have tested tens of thousands of these materials

Weil sie aus dem Labor stammen,

sind sie meist Eigentum des Unternehmens, das sie erfand.

to find ones that are good at delivering mRNA safely.

So entdeckten etwa Moderna und BioNTech, die Partnerfirma von Pfizer,

And because they're made in the lab,

they tend to be proprietary to the company that invented them.

So, for example, Moderna and BioNTech, the company that partnered with Pfizer,

verschiedene ionisierbare Lipide --

das ist der einzige wesentliche Bestandteil,

in dem sich ihre COVID-19-Impfstoffe unterscheiden.

they discovered different ionizable lipids,

Sogar dann sind ihre ionisierbaren Lipide nicht so unterschiedlich.

and that is the only important ingredient in their COVID-19 vaccines that differ.

Das beruhigt, denn wenn Gruppen unabhängiger Wissenschaftler

And even then, their ionizable lipids aren't even that different,

zu ähnlichen Lösungen kommen,

sollte man dem Ergebnis vertrauen.

which is reassuring, because when independent groups of scientists

Zum Schluss noch ein weiterer Inhaltsstoff.

Es ist ein Polymer namens Polyethylenglykol.

converge on similar solutions,

it's easier to trust the result.

Nennen wir es PEG. Das ist einfacher.

Finally, one more ingredient.

PEG ist ein wasserliebendes Molekül.

This one is a polymer called polyethylene glycol.

Es umgibt die Lipid-Nanopartikel und hält alles zusammen.

So let's call it PEG. That's much easier.

Man kann sich die anderen drei Lipide

PEG is a water-loving molecule.

als Kiste und Blisterfolie für die mRNA

So it surrounds the lipid nanoparticle and it holds it all together.

und das PEG als Paketband vorstellen.

You can think of the other three lipids as the box and the bubble wrap

Sie haben vielleicht in den Nachrichten vom winzigen Anteil Menschen gehört,

for the mRNA,

die allergisch auf den Impfstoff reagieren.

and the PEG as the packing tape.

You may have heard in the news about a tiny fraction of people

Es gibt Belege, dass PEG zu diesen allergischen Reaktionen beitragen kann.

that have allergic responses to the vaccine.

Denn viele haben mit PEG in Kosmetika und Haushaltsprodukten

There is some evidence that PEG could be contributing to these allergic reactions.

regelmäßigen Kontakt

und manche Menschen haben bereits Antikörper gegen PEG entwickelt.

And that's because people are routinely exposed to PEG

in cosmetic and household products,

Aber warum passiert das manchen Menschen und anderen nicht?

and some people have already developed antibodies against PEG.

Jedes Immunsystem ist anders,

But why would this happen to some people and not to others?

und so wie manche allergisch auf Latex reagieren,

sind andere allergisch gegen PEG.

It turns out that every person's immune system is different,

Es ist wichtig, das im Auge zu behalten.

and just the same way that some people are allergic to latex,

Dennoch hat PEG eine lange Geschichte sicherer Anwendung

other people are allergic to PEG.

als Teil FDA-zugelassener Arzneimittelformulierungen,

It's important to keep in mind, however,

und Impfstoffallergien können durch andere Dinge als PEG ausgelöst werden.

that PEG has had a long history of safe use

as part of FDA-approved drug formulations,

Diese Nebenwirkungen mässen erst erforscht werden.

and these vaccine allergies could be caused by things other than PEG.

Gehen wir einen Schritt zurück und schauen uns all die Nanopartikel an.

More research is needed to get to the bottom of these side effects.

Wunderschön, oder?

Wenn all diese Bestandteile gut zusammenpassen,

All right, so let's take a step back and look at our whole nanoparticle.

ist das Ergebnis der Traum jeder Postbotin.

Im Fall der Impfstoffe --

Beautiful, right?

nachdem die Nanopartikel in den Muskel injiziert wurden --,

When these ingredients all fit together nicely,

the result is a deliverywoman's dream.

bringen sie die mRNA in die Zellen.

In the case of the vaccines,

Dort agiert die mRNA wie eine Bauanleitung,

after these nanoparticles get injected into our muscle,

die unsere Zellen anweist, ein fremdes Protein herzustellen,

they take the mRNA into our cells.

in diesem Fall das Coronavirus-Spikeprotein.

There, the mRNA acts like an instruction manual

Wenn unsere Immunzellen das Spikeprotein sehen,

that tells our cells to make a foreign protein,

eilen sie herbei, um uns vor ihm zu schützen,

in this case, the coronavirus spike protein.

und prägen es sich dabei ein,

When our immune cells see the spike protein,

um es töten zu können, falls es jemals wiederkommt.

they rush to protect us from it,

Während wir sprechen

retten die mRNA-Impfstoffe da draußen Menschen vor dem Coronavirus.

and they teach themselves to remember it,

so that they can kill it if it ever returns.

Sie waren unser erstes und bestes Werkzeug zur Bekämpfung dieses Albtraums

As we speak,

the mRNA vaccines are out there saving lives from the coronavirus.

und sind unsere größte Hoffnung, um zügig auf Virusvarianten zu reagieren,

They were our first and best tool to combat this nightmare,

weil wir unsere Lipid-Nanopartikel- Verpackung behalten können --

and they are our best hope of responding swiftly to viral variance

wir müssen nur die darin enthaltene mRNA austauschen.

because we can keep our lipid nanoparticle packaging the same,

Doch jetzt kommt das Beste:

Für mRNA-Therapeutika

and all we have to do is swap out the mRNA that's inside.

sind diese Impfstoffe erst der Anfang.

But here's the best part:

Mit mRNA lassen sich viele Krankheiten behandeln oder heilen.

for mRNA therapeutics,

these vaccines are only the beginning.

In Zukunft können wir wohl also viele schlimme Krankheiten behandeln

mRNA can be used to treat or cure many diseases.

wie Mukoviszidose,

Muskelschwund

So in the future, we will likely have treatments for many terrible diseases,

und Sichelzellenanämie.

Diese Krankheiten werden durch mutierte Proteine verursacht

including cystic fibrosis,

und wir können mRNA nutzen, um unsere Zellen zu bitten,

muscular dystrophy

and sickle cell anemia.

die korrekte Version dieser Proteine herzustellen.

These diseases are caused by mutated proteins,

Wir werden Krebs behandeln können -- Brust-, Blut-, Lungenkrebs, egal.

and we can use mRNA to ask our cells

to make the correct version of these proteins.

Hier werden wir mRNA nutzen, um unseren Immunzellen beizubringen,

We'll have treatments for cancer -- breast, blood, lungs -- you name it.

Krebszellen zu finden und zu töten.

Here, we'll use mRNA to teach our immune cells

Mit einigem Glück bekommen wir dann Impfstoffe

gegen einige der tödlichsten und gefürchtetsten Erreger weltweit

how to find and kill cancer cells.

And then, if we're lucky, we'll have vaccines

wie Malaria, Ebola und HIV.

against some of the most deadly and feared pathogens across the globe,

Manche dieser Produkte werden bereits klinisch getestet,

including malaria, Ebola and HIV.

und der Erfolg der COVID-19-Impfstoffe wird den Weg

für zukünftige Generationen solcher Therapien ebnen.

Some of these products are already in clinical trials,

and the success of the COVID-19 vaccines will pave the way

So wird die Pandemie Millionen Leben retten.

for future generations of these therapies.

Sie war Katalysator der schnellsten Impfstoffentwicklung der Geschichte

This is how the pandemic will save the lives of millions.

und schuf eine Nische für eine bisher nicht zugelassene Technologieform.

It catalyzed the most rapid vaccine development in history

In unserer Verzweiflung gaben wir dieser Technologie eine Chance.

and brought to life a niche, previously unapproved form of technology.

Jetzt sammeln wir Langzeitdaten von hunderten Millionen Menschen

And in our desperation, we gave that technology a chance.

für Sicherheit und Effektivität.

Mit diesen Daten werden das Interesse an dieser Technologie,

Now we're collecting long-term safety and efficacy data

from hundreds of millions of people.

ihre Finanzierung

und das Vertrauen in sie

And with these data, interest in the technology,

weiter zunehmen.

funding for the technology

Allerdings werden die Verpackung

and trust in the technology

und die Lieferung der mRNA zu den richtigen Organen und Geweben

will continue to grow.

bei der Einführung dieser Technologie

Looking ahead,

eine riesige Herausforderungen bleiben.

the packaging and delivery of mRNA to the right organs and tissues

Meine Kollegen und ich werden also noch sehr lange beschäftigt sein.

will continue to be one of the most significant challenges

to implementing this technology.

Ich möchte mit einer hoffnungsvollen Nachricht schließen.

And so my colleagues and I are going to be busy for a very long time.

Wir sind an der Schwelle zu einer Revolution.

Ultimately, I'm here with a message of hope.

mRNA wird die Welt für immer verändern --

We are on the cusp of a revolution.

dank dieser Fettkügelchen,

die die Wundermedizin genau dorthin bringt, wo sie gebraucht wird.

mRNA is about to change the world forever,

Vielen Dank.

and it's all thanks to these fatty little balls

(Applaus)

that take this miracle medicine to exactly where it's needed.

Thank you.

(Applause)