New nanotech to detect cancer early | Joshua Smith

Fordító: Péter Pallós Lektor: Edit Dr. Kósa

"You have cancer."

"Ön rákos".

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

Sajnos, kb. 40%-unk élete során meghallja e két szót,

and half will not survive.

és közülük a fele nem éli túl.

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

Ez azt jelenti, hogy tíz barátunk vagy rokonunk közül négynél

will be diagnosed with some form of cancer,

valamilyen rákot állapítanak meg.

and one will die.

Közülük kettő belehal.

Beyond the physical hardships,

A testi bajokon túlmenően

roughly one-third of cancer survivors here in the US

az USA-ban a rákos túlélők kb. harmada

will go into debt from treatment.

a kezelések miatt eladósodik.

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

Ők legalább két és félszer gyakrabban mennek tönkre,

than those without cancer.

mint a nem rákosak.

This disease is pervasive.

E betegség súlyos,

It's emotionally draining

érzelmileg kimerítő,

and, for many,

és sokakat

financially destructive.

anyagilag romlásba dönt.

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

De a rák diagnózisának nem kell halálos ítéletnek lennie.

Finding cancer early,

A rák fölismerése

closer its genesis,

keletkezése korai szakaszában

is one of the critical factors to improving treatment options,

egyike a kezelési esélyek növelése,

reducing its emotional impact

az érzelmi hatás csökkentése

and minimizing financial burdens.

s az anyagi terhek minimalizálása döntő tényezőinek.

Most importantly,

A legfontosabb,

finding cancer early --

hogy a korai fölismerés,

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

amely kutatásaim egyik elsődleges célja,

greatly enhances your odds of survival.

nagyban növeli a beteg túlélési esélyét.

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

Ha pl. az emlőrákot tekintjük,

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

kiderül, hogy az I. stádiumban diagnosztizált és kezelt betegek

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

ötéves túlélési esélye közel 100%-os.

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

Ha a IV. stádiumban veszik kezelésbe, az arány 22%-ra csökken.

And similar trends are found for colorectal and ovarian cancer.

Hasonló az arány a vastagbélrák és a petefészekrák esetén.

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

Mindenkinek világos, hogy a pontos korai diagnózis

is critical for survival.

döntő a túlélés szempontjából.

The problem is that many cancer diagnostic tools are invasive,

Az a baj, hogy sok rákdiagnosztikai eszköz invazív,

costly,

költséges,

often inaccurate

gyakran pontatlan,

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

és gyötrően sokáig tarthat, amíg a leletet megkapjuk.

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

Még ennél is rosszabb, hogy egyes ráktípusoknál,

such as ovarian, liver or pancreatic cancer,

pl. a petefészek-, máj- vagy hasnyálmirigyráknál

good screening methods simply don't exist,

egyszerűen nincs jó szűrési módszer.

meaning that often people wait until physical symptoms surface,

A betegek ezért gyakran a testi tüneteikből tudják meg,

which are themselves already indicators of late-stage progression.

hogy már az utolsó stádiumban vannak.

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

Mint a tornádó, csap le előzetes figyelmeztetés nélkül:

there is no alarm to warn,

nincs figyelemfelhívó riasztás,

for the danger is already at your doorstep

amely jelezné a közelgő veszélyt,

when your odds of survival are greatly reduced.

hogy a túlélési esély jócskán csökkent.

Having the convenience and accessibility of regular screening options

Ha lenne kényelmes, elérhető rendszeres szűrési lehetőségünk,

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

amely megfizethető, nem invazív és hamarabb adna eredményt,

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

hatékony fegyverhez jutnánk a rák elleni küzdelemben.

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

A korai riasztással megelőzhetnénk a betegséget,

instead of merely following in its relentless wake.

ahelyett, hogy csak követnénk könyörtelen kialakulását.

And this is exactly what I've been doing.

Pontosan ezzel foglalkozom.

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

Az utóbbi három évben olyan technológiákat fejlesztek,

that could ultimately aid clinicians

amelyek segíthetnek a klinikusoknak

with rapid, early-stage cancer diagnostics.

a rák korai és gyors diagnosztizálásában.

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

Tudományos kíváncsiságom és szenvedélyem ad erőt

and a passion to change these statistics.

e statisztika megváltoztatásához.

Last year however,

De tavaly e küzdelembe

this fight became much more personal

személyes tényező is vegyült,

when my wife was diagnosed with breast cancer.

amikor feleségemnél emlőrákot állapítottak meg.

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

Ez a diagnózis erős és váratlan érzelmi tényezőt adott hozzá

to these efforts.

erőfeszítéseimhez.

I know firsthand how life-altering treatment can be,

Első kézből tudom, életünket mennyire megváltoztatja a kezelés,

and I'm keenly aware of the emotional havoc

és a rák mekkora érzelmi pusztítással

that cancer can wreak on a family,

terheli a családot,

which in our case included our two young daughters.

amelynek esetünkben két lánygyermek is tagja.

Because we found it early during a routine mammogram,

Mivel rutin mammográfia útján korán fölismertük,

we were able to focus primarily on treatment options

elsődlegesen a megtalált daganat kezelési lehetőségeire

for the localized tumor,

koncentrálhattunk,

reaffirming to me how important an early diagnosis is.

s ez ismét megerősítette a korai fölismerés fontosságát.

Unlike other forms of cancer,

Egyéb ráktípusoktól eltérően

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

a mammográfia alkalmas az emlőrák korai szűrésére.

Still, not everyone has this done,

Mégsem szűreti magát minden nő,

or they may develop breast cancer

vagy kifejlődhet náluk az emlőrák

before the middle age recommendation for having a mammogram.

még a középkorúaknak javasolt szűrés előtt.

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

Van még lehetőség a fejlesztésre,

even for cancers that do have screening options,

még azoknál a típusoknál is, amelyek szűrhetők,

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

és jelentős javulás érhető el azoknál is, amelyek nem.

A key challenge then for cancer researchers

A rákkutatók előtt álló fő feladat,

is to develop methods

hogy sokkal elérhetőbb módszereket dolgozzanak ki

that make regular screening for many types of cancers

több ráktípus

much more accessible.

rendszeres szűrésére.

Imagine a scenario where during your regular checkup,

Tegyük föl, hogy rendszeres vizsgálatuk alatt

your doctor can take a simple, noninvasive urine sample,

orvosuk egyszerű, nem invazív vizeletmintát

or other liquid biopsy,

vagy más folyadékmintát vesz,

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

és megvan a lelet még azelőtt, hogy elhagynák a rendelőt.

Such a technology could dramatically reduce the number of people

Egy ilyen technológia lényegesen csökkentené azoknak a számát,

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

akiknél csak későn ismerik föl a rákot.

My research team of engineers and biochemists

Mérnökökből és biokémikusokból álló kutatócsoportom

is working on exactly this challenge.

pont ezen a feladaton dolgozik.

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

Olyan módszeren dolgozunk, amely gyakran működteti a korai riasztást

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

a személy egészséges időszakában kezdődő rendszeres szűrés útján.

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

Így a rák a keletkezésekor,

and before it can progress beyond its infancy.

még elburjánzása előtt megállítható.

The silver bullet in this case are tiny vesicles,

Esetünkben a csodafegyvert azok az apró hólyagok,

little escape pods regularly shed by cells called exosomes.

pici mentőkabinok, az exoszómák jelentik, melyeket a sejtek szoktak kibocsátani.

Exosomes are important biomarkers

Az exoszómák fontos biomarkerek,

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

amelyek korai jelzőrendszerként a rák megjelenésére figyelmeztetnek.

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

Mivel minden testnedvben

– beleértve a vért, vizeletet és nyálat – bőségesen megtalálhatók,

including blood, urine and saliva,

they're extremely attractive for noninvasive liquid biopsies.

különösen vonzók a nem invazív folyadékbiopszia számára.

There's just one problem.

Ezzel csak egy a gond.

An automated system for rapidly sorting these important biomarkers

Még nem léteznek e fontos biomarkerek gyors kimutatására alkalmas

is not currently available.

automatizált rendszerek.

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

Csináltunk egy nano-DLD-nek nevezett rendszert, technológiát,

that is capable of precisely this:

amely pont erre alkalmas:

automated exosome isolation

automatizált exoszóma-elkülönítésre

to aid rapid cancer diagnostics.

gyors rákdiagnosztika céljából.

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

Az exoszómák, mondhatni,

a folyadékbiopsziában megjelenő új előrejelző fegyverek.

to emerge on the liquid biopsy front.

And they're really, really small.

Nagyon picik.

They measure just 30 to 150 nanometers in diameter.

Átmérőjük 30–150 nanométer.

This is so tiny

Olyan pirinyók,

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

hogy egymilliónyi elhelyezhető belőlük egy vörösvérsejtben.

That's roughly the difference between a golf ball

Méretük úgy aránylik egymáshoz,

and a fine grain piece of sand.

mint a golflabdáé a homokszeméhez.

Once thought to be little bins for unwanted cellular waste,

Valaha azt hitték róluk, hogy ezek sejthulladékok szemetesvödrei.

it has been found that cells actually communicate

Kiderült, hogy a sejtek az exoszómák képzésével és elnyelésével

by producing and absorbing these exosomes

beszélgetnek egymással;

which contain surface receptors,

az exoszómák felületi receptorokat, fehérjéket

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

és genetikai anyagokat is tartalmaznak; ezeket eredeti sejtjeikből hozzák.

When absorbed by a neighboring cell,

Amikor a szomszéd sejt elnyeli őket,

exosomes release their contents into the receiving cell,

az exoszómák a fogadó sejtbe öntik tartalmukat,

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

és a génkifejeződésben alapvető változásokat idéznek elő –

some good,

jó irányút vagy

and this is where cancer comes in,

– itt kerül képbe a rák –

some bad.

rossz irányút.

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

Mivel az anyasejt anyagába vannak öltözve

and contain a sample of its environment,

és annak környezetét tartalmazzák,

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

genetikai pillanatfelvételt adnak a sejt egészségi állapotáról és eredetéről.

All of these qualities make exosomes invaluable messengers

E tulajdonságaik miatt az exoszómák fölbecsülhetetlen értékű hírnökök,

that potentially allow physicians

amelyekkel az orvosok

to eavesdrop on your health at the cellular level.

majd sejtszinten fürkészhetik ki egészségi állapotunkat.

To catch cancer early, however,

A rák korai földerítéséhez viszont

you have to frequently intercept these messages

gyakran le kell hallgatni az üzeneteket,

to determine when cancer-causing troublemakers within your body

hogy megállapítsuk, mikor okoz bajt szervezetünkben a rák,

decide to start staging a coup,

mikor kell támadnunk:

which is why regular screening is so critical

ezért fontos a rendszeres szűrés,

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

ezért fejlesztjük az erre alkalmas technológiát.

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

Bár 2016-ban az első exoszómaalapú diagnosztikák megjelentek a piacon,

they are not yet part of mainstream healthcare options.

egészségügyi alkalmazásuk még nem általános.

In addition to their recent emergence,

Nem régi megjelenésük mellett

another factor that's limiting their widespread adoption

még egy tényező korlátozza kiterjedt alkalmazásukat.

is that currently, no automated exosome isolation system exists

Mégpedig, hogy nincs még automatizált exoszóma-elkülönítő rendszer,

to make regular screening economically accessible.

amely a rendszeres szűrést kifizetődővé tenné.

The current gold standard for exosome isolation

A jelenlegi exoszóma-elkülönítő rendszerbe beletartozik

includes ultracentrifugation,

az ultracentrifugálás folyamata,

a process requiring expensive laboratory equipment,

amelyhez drága laboreszköz kell,

a trained lab tech

szakképzett laboráns

and about 30 hours of time to process a sample.

és kb. 30 óra a minta földolgozására.

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

Mi más megoldást dolgoztunk ki az exoszóma automatizált elkülönítésére,

from a sample such as urine.

pl. vizeletmintából.

We use a chip-based, continuous flow separation technique

Ehhez csipalapú folyamatos áramlási elkülönítési technikát használunk.

called deterministic lateral displacement.

A neve: determinisztikus laterális kiszorítás.

And we have done with it

Azt tettük vele,

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

amit a félvezetőipar oly sikeresen tett az elmúlt 50 év alatt.

We shrunk the dimensions of this technology

Összezsugorítottuk a technikát

from the micron scale to the true nanoscale.

mikroléptékűről nanoléptékűre.

So how does it work?

Hogy működik?

In a nutshell,

Röviden:

a set of tiny pillars separated by nanoscopic gaps

a seregnyi pici oszlop között nanoméretű hézagok vannak olyan elrendezésben,

are arranged in such a way

hogy a rendszer

that the system divides the fluid into streamlines,

a folyadékot áramvonalasan szétválaszthassa.

with the larger cancer-related nanoparticles being separated

A nagyobb, rákhoz kötődő nanorészecskék

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

a terelés következtében elválnak a kisebb, egészséges részecskéktől,

which can in contrast

amelyek viszont az oszlopok között

move around the pillars in a zigzag-type motion

cikkcakkban haladhatnak

in the direction of fluid flow.

a folyadékáramlás irányában.

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

Ennek eredménye a kétféle részecskepopuláció teljes elkülönítése.

You can visualize this separation process

Az elkülönítés folyamata ahhoz hasonló,

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

mint mikor az autópályán a forgalom két sorra válik szét,

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

az egyik út hegyen átmenő szűk alagútba vezet,

and the other road going around it.

a másik megkerüli a hegyet.

Here, smaller cars can go through the tunnel

A kisebb kocsik át tudnak menni az alagúton,

while larger trucks, carrying potentially hazardous material,

de a nagyobb, esetleg veszélyes anyagot szállító teherautók

are forced to take the detour route.

kénytelenek kerülőt tenni.

Traffic is effectively separated by size and contents

A forgalom méret és rakomány szerint hatékonyan különválik,

without impeding its flow.

a járműfolyam feltartása nélkül.

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

A mi rendszerünk pont így működik, de lényegesen kisebb léptékben.

The idea here is that the separation process for screening

Az ötlet ebben az, hogy a szűréshez szükséges elkülönítés oly egyszerű lehet,

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

mint a vizelet-, vér- vagy nyálminta bevizsgálása,

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

s ez a közeli évek mindennapos lehetősége.

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

Végül ez alkalmas lehet meghatározott ráktípushoz kötött, célzott exoszómák

associated with a particular type of cancer,

elkülönítésére és kimutatására,

sensing and reporting their presence within minutes.

s jelenlétük percek alatt érzékelhető és megállapítható.

This would make rapid diagnostics virtually painless.

Ez gyors, fájdalommentes diagnózist tesz lehetővé.

Broadly speaking,

Általában véve,

the ability to separate and enrich biomarkers

a biomarkerek elkülönítésének s dúsításának lehetősége –

with nanoscale precision in an automated way,

mindez nanoléptékű pontossággal és automatikusan –

opens the door to better understanding diseases such as cancer,

utat nyit a betegségek, köztük a rák jobb megértéséhez

with applications ranging from sample preparation to diagnostics,

a mintaelőkészítéstől a diagnosztikán, a gyógyszerérzékenységen keresztül

and from drug resistance monitoring to therapeutics.

a kezelésig bezárólag.

Even before my wife's bout with cancer,

Még feleségem rákkal való küzdelme előtt

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

a folyamat automatizálásáról álmodoztam,

to make regular screening more accessible,

hogy elérhetőbbé tegyem a rendszeres szűrést,

similar to the way Henry Ford made the automobile accessible

ahhoz hasonlóan, ahogy Henry Ford az autót tette elérhetővé

to the general population

a nagyközönség számára

through development of the assembly line.

a futószalag-termelés bevezetésével.

Automation is the key to accessibility.

A hozzájutás kulcsa az automatizálás.

And in the spirit of the Hoover dream,

Herbert Hoover szellemében

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

("csirkét minden fazékba, s autót minden garázsba")

we're developing a technology

olyan technológiát fejlesztünk,

that could ultimately place an early-warning cancer detection system

amely végül korai előrejelző rendszert juttathat

in every home.

mindenki otthonába.

This would allow every man, woman and child

Ez megadná a lehetőséget mindenki számára,

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

hogy rendszeresen, még egészségesen tesztelje magát,

catching cancer when it first emerges.

és kialakulásakor elcsípje a rákot.

It is my hope and dream

Ezt remélem, erről álmodom,

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

hogy segítsek az embereknek elkerülni a csillagászati költségeket –

physical, financial and emotional --

fizikaiakat, anyagiakat és érzelmieket –,

faced by today's cancer patients,

amelyekkel a ma betegei szembesülnek,

hardships that I'm well acquainted with.

és az általam jól ismert nehézségeket.

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

Boldogan mondom el, hogy feleségem kezelése a rák korai felismerése miatt

her treatment was successful,

sikeres volt,

and she is now, thankfully, cancer-free.

és ma, hála istennek, rákmentes.

(Applause)

(Taps)

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

Ezt az eredményt kívánom mindenkinek, akit rákkal diagnosztizáltak.

With the work that my team has already done

Csapatomnak a korai rákdiagnózis érdekében

on separation of nanoscale biomarkers

a nanoléptékű biomarkerek

for rapid, early-stage cancer diagnostics,

elkülönítése terén végzett munkája

I am optimistic that within the next decade,

reményt ad rá, hogy a következő évtizedben

this type of technology will be available,

az efféle technológia elérhető lesz,

helping protect our friends, our family and future generations.

és segít barátainkat, családunkat és a jövő nemzedéket megvédeni.

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

Ha olyan pechesek vagyunk, hogy rákot állapítanak meg nálunk,

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

a korai jelzőrendszer erős reménysugarat jelent.

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)