New nanotech to detect cancer early | Joshua Smith

翻訳: Eriko T 校正: Masaki Yanagishita

"You have cancer."

「あなたはがんです」

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

悲しいことですが約40%の人々は いつかこの言葉を聞くことになります

and half will not survive.

そのうち半数は命を落とし

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

これが意味するのは あなたの近しい友人や親戚の2/5は

will be diagnosed with some form of cancer,

何らかのがんの診断を受け そのうちの１人は

and one will die.

亡くなるということです

Beyond the physical hardships,

身体的な苦痛の他にも

roughly one-third of cancer survivors here in the US

アメリカのがんサバイバーの およそ1/3は

will go into debt from treatment.

治療費で借金を背負うことになり

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

がん患者でない人に比べて 少なくとも2.5倍の確率で

than those without cancer.

破産をしてしまいます

This disease is pervasive.

この疾患はあらゆるものに影響し

It's emotionally draining

感情面で消耗させられますし

and, for many,

多くの人にとっては

financially destructive.

経済的に破壊的です

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

しかしがんの診断イコール 死亡宣告である必要はありません

Finding cancer early,

がんをその発生から近いうちに

closer its genesis,

早期発見することは

is one of the critical factors to improving treatment options,

治療の可能性を高め

reducing its emotional impact

感情的負担を減らし

and minimizing financial burdens.

経済的負担を最小限に抑える 重要な要因です

Most importantly,

最も重要である

finding cancer early --

がんの早期発見は

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

—私の重要な研究テーマの １つですが—

greatly enhances your odds of survival.

患者の生存率を大きく高めます

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

乳がんの例では

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

ステージ I で診断を受け治療をすれば

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

５年生存率は100％に近いのですが

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

ステージ IV では22％に 減少してしまいます

And similar trends are found for colorectal and ovarian cancer.

大腸・直腸がんや卵巣がんにおいても 似たような傾向が見られます

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

正確な早期診断が 生存に不可欠なのは

is critical for survival.

明白です

The problem is that many cancer diagnostic tools are invasive,

問題は多くのがん診断ツールが 侵襲的で

costly,

高額で

often inaccurate

往々にして不正確で

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

結果が出るまでに 待ちきれないほど 長い時間がかかることです

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

更には卵巣がんや 肺がん、すい臓がん

such as ovarian, liver or pancreatic cancer,

といった種類のがんには

good screening methods simply don't exist,

効果的なスクリーニング方法が無く

meaning that often people wait until physical symptoms surface,

多くの人々が 後期まで進行したがんを意味する

which are themselves already indicators of late-stage progression.

身体的症状が現れるまで 疾患に気付きません

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

早期警報システムの無い地域に 竜巻が来ても

there is no alarm to warn,

警告してくれる警報機も無く

for the danger is already at your doorstep

危険が足元まで迫り

when your odds of survival are greatly reduced.

生き延びられる確率が大幅に 減少してしまうようなものです

Having the convenience and accessibility of regular screening options

安価で非侵襲的で結果を より迅速に返してくれる

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

検診という便利な選択肢に 手が届くということは

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

がんとの戦いでの 力強い武器となり得るでしょう

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

早期の警告を使えば 容赦なく現れる症状の

instead of merely following in its relentless wake.

後を追うだけでなく 病気に先手を打つことができます

And this is exactly what I've been doing.

—これが私がやってきたことです

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

私は過去３年間

that could ultimately aid clinicians

臨床医たちが早期がん診断を

with rapid, early-stage cancer diagnostics.

迅速にできる技術を 開発してきました

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

私は科学的好奇心と これら統計の表す数字を変えるのだという

and a passion to change these statistics.

情熱に動機付けられてきました

Last year however,

しかし昨年

this fight became much more personal

私の妻が乳がんと診断されてから

when my wife was diagnosed with breast cancer.

この戦いはもっと 個人的なものとなりました

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

この経験は予期していなかった 強烈な感情の世界を

to these efforts.

私の戦いに加えました

I know firsthand how life-altering treatment can be,

私はがん治療が人生を変えてしまう ということを身を以て知っていますし

and I'm keenly aware of the emotional havoc

がんが家庭にもたらす感情的被害を

that cancer can wreak on a family,

私も 若い娘たち２人も

which in our case included our two young daughters.

良く理解しています

Because we found it early during a routine mammogram,

定期検診のマンモグラムで 早期にがんを発見し

we were able to focus primarily on treatment options

主に局部腫瘍の治療だけで

for the localized tumor,

済みましたので

reaffirming to me how important an early diagnosis is.

早期診断の大切さを 再確認しました

Unlike other forms of cancer,

他のがんと違って

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

マンモグラムでは 乳がん早期診断のための検診が受けられます

Still, not everyone has this done,

しかし皆が検診を受けておらず

or they may develop breast cancer

マンモグラムを受けるよう

before the middle age recommendation for having a mammogram.

勧められる年齢になる前に 乳がんになってしまったりします

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

ですからスクリーニングが できるがんについても

even for cancers that do have screening options,

まだまだ改善の余地があり

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

定期検診を受けない人々にとっても 大いに有益です

A key challenge then for cancer researchers

がん研究者たちの主たる課題は

is to develop methods

様々な種類のがんの

that make regular screening for many types of cancers

定期検診を行う方法を開発し

much more accessible.

より利用し易くすることです

Imagine a scenario where during your regular checkup,

定期検診で

your doctor can take a simple, noninvasive urine sample,

医師がごく簡単な採尿 あるいはその他の種類の

or other liquid biopsy,

液体生検を行い

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

その場で結果を教えてくれるという 状況を想像してください

Such a technology could dramatically reduce the number of people

このような技術はがん早期発見の 網の目から漏れてしまう

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

患者の数を劇的に減らせるのです

My research team of engineers and biochemists

私の生化学・工学研究チームは

is working on exactly this challenge.

まさにこの課題に取り組んでいます

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

健康なうちから定期検診を始められる 方法を開発することで

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

頻繁に早期がん警報を鳴らし

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

がんが発生次第 それが初期以降に発展する前に

and before it can progress beyond its infancy.

即座にアクションを 取れるようにするのです

The silver bullet in this case are tiny vesicles,

技術上の鍵となる銀の弾丸は小胞であり これは「エクソソーム」と呼ばれ

little escape pods regularly shed by cells called exosomes.

細胞から定期的に放出される 小さな脱出ポッドのようなものです

Exosomes are important biomarkers

エクソソームは重要なバイオマーカーで

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

がん進行の早期警報システムとなります

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

そして血液、尿、唾液といった あらゆる体液に

including blood, urine and saliva,

豊富に存在するため

they're extremely attractive for noninvasive liquid biopsies.

非侵襲的液体生検の方法として 非常に魅力的です

There's just one problem.

しかし 問題が一つあります

An automated system for rapidly sorting these important biomarkers

これら重要なバイオマーカーを 迅速に選別する自動技術は

is not currently available.

今のところ存在しません

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

そして我々はこれを可能にする技術

that is capable of precisely this:

「ナノDLD」を生み出しました

automated exosome isolation

高速がん診断のため

to aid rapid cancer diagnostics.

エクソソーム自動分離を行う技術です

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

エクソソームは液体生検分野に現れた

to emerge on the liquid biopsy front.

いわば最新の早期警報のツールと言えます

And they're really, really small.

エクソソームのサイズは極めて小さく

They measure just 30 to 150 nanometers in diameter.

直径が30〜150ナノメートル ほどしかありません

This is so tiny

とても小さいので

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

百万個のエクソソームを １個の赤血球に収められるほどです

That's roughly the difference between a golf ball

その大きさは およそ ゴルフボールと

and a fine grain piece of sand.

１粒の砂くらい違います

Once thought to be little bins for unwanted cellular waste,

エクソソームは細胞が放出する 老廃物を含んだ小胞と考えられていましたが

it has been found that cells actually communicate

実は細胞が細胞表面受容体や

by producing and absorbing these exosomes

たんぱく質や遺伝子物質などを含んだ エクソソームを分泌し

which contain surface receptors,

それを他の細胞が取り込むことで

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

情報を伝達し合うことが 解明されました

When absorbed by a neighboring cell,

隣接する細胞に吸収される時

exosomes release their contents into the receiving cell,

エクソソームはその内容物を 隣接細胞中に放出し

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

遺伝子の発現において基本的な 変化を起こさせます

some good,

良い変化もありますが

and this is where cancer comes in,

がん細胞が関係する時は

some bad.

悪い変化もあります

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

エクソソームはそれを放出する細胞に 由来する物質で包まれており

and contain a sample of its environment,

由来環境の一部を 含んでいるので

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

細胞の健康状態とその由来に関する 遺伝子的情報を提供します

All of these qualities make exosomes invaluable messengers

こうした性質を持つので エクソソームは 医師たちが

that potentially allow physicians

細胞レベルで聞き耳を立てることを

to eavesdrop on your health at the cellular level.

可能にする極めて貴重な メッセンジャーとなります

To catch cancer early, however,

がんを早期に発見するには

you have to frequently intercept these messages

こうしたメッセージを頻繁に傍受し

to determine when cancer-causing troublemakers within your body

がんの原因となる細胞がいつ体内で 叛乱を起こそうとしているかを

decide to start staging a coup,

突き止める必要があります

which is why regular screening is so critical

これが定期検診が非常に重要な理由でもあり

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

我々がその技術の開発努力を している理由でもあります

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

最初のエクソソーム・ベースの 診断法が今年市場に登場しましたが

they are not yet part of mainstream healthcare options.

未だ医療の選択肢として 主流ではありません

In addition to their recent emergence,

この技術が

another factor that's limiting their widespread adoption

広く普及するのを妨げている要因は

is that currently, no automated exosome isolation system exists

定期検診を手の届く価格にできる

to make regular screening economically accessible.

自動エクソソーム分離システムが 現存しないことです

The current gold standard for exosome isolation

現在の確立された エクソソーム分離方法は

includes ultracentrifugation,

「超遠心分離」という方法で

a process requiring expensive laboratory equipment,

高額な研究機器や

a trained lab tech

経験を積んだ技術者

and about 30 hours of time to process a sample.

約30時間にのぼる処理時間を 必要とします

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

我々は例えば尿などのサンプルから 自動的にエクソソーム分離をするという

from a sample such as urine.

新たな手法を生み出しました

We use a chip-based, continuous flow separation technique

マイクロチップを用いた 「決定的側方変位（DLD）」法 と呼ばれる

called deterministic lateral displacement.

連続フロー分離システムです

And we have done with it

我々はそれを用いて

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

半導体産業が過去50年で 成し遂げたことを達成しました

We shrunk the dimensions of this technology

この技術のスケールを

from the micron scale to the true nanoscale.

マイクロからナノへ縮小したのです

So how does it work?

その仕組みをご紹介します

In a nutshell,

つまり

a set of tiny pillars separated by nanoscopic gaps

ナノスケールの隙間で 並んだ小さな柱が

are arranged in such a way

液体をいくつもの小さな流れに

that the system divides the fluid into streamlines,

分割するように配置され

with the larger cancer-related nanoparticles being separated

がんに関連した大きなナノ粒子と

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

柱の間を流れの方向に沿って ジグザグに進む

which can in contrast

もっと小さな

move around the pillars in a zigzag-type motion

健康な粒子とを振り分けるように

in the direction of fluid flow.

作用します

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

このようにしてこれら２種類の粒子を 完全に分離することができます

You can visualize this separation process

この分離プロセスのイメージは

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

２つに分岐するハイウェイの

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

１つは山の中の天井の低いトンネルへ伸び

and the other road going around it.

もう１つはそれを迂回するのに似ています

Here, smaller cars can go through the tunnel

小さな車はトンネルを通ることができて

while larger trucks, carrying potentially hazardous material,

危険な物質を積む大きなトラックは

are forced to take the detour route.

迂回することになります

Traffic is effectively separated by size and contents

交通は流れを塞き止めることなく 大きさと内容物によって

without impeding its flow.

分離されます

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

我々のシステムは これをぐっと縮小したものです

The idea here is that the separation process for screening

こうなると 診断のための分離プロセスは

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

尿、血液、唾液を使った検査くらい 簡単になるでしょう

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

これが今後数年間の 短期的な見通しです

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

究極にはある種のがん細胞に特有な

associated with a particular type of cancer,

標的エクソソームを単離・検知し

sensing and reporting their presence within minutes.

数分以内にその存在を 感知し知らせます

This would make rapid diagnostics virtually painless.

これは迅速ながん診断を 非常に簡単にします

Broadly speaking,

一般的に言って

the ability to separate and enrich biomarkers

自動機械を使い ナノスケールの正確さで

with nanoscale precision in an automated way,

バイオマーカーを 分離し、濃縮します

opens the door to better understanding diseases such as cancer,

この技術を試料調製から診断

with applications ranging from sample preparation to diagnostics,

薬剤耐性や治療法まで幅広く応用でき

and from drug resistance monitoring to therapeutics.

がんのような疾患の理解を 更に深める扉を開くでしょう

Even before my wife's bout with cancer,

妻ががんに罹患する前も

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

このプロセスを自動化し

to make regular screening more accessible,

定期検診をもっと手に届く 身近なものにするのは私の夢でした

similar to the way Henry Ford made the automobile accessible

ヘンリー・フォードが ライン生産方式を用いて

to the general population

自動車を

through development of the assembly line.

大衆にとって身近なものにしたように

Automation is the key to accessibility.

自動化はアクセシビリティへの鍵です

And in the spirit of the Hoover dream,

フーバー大統領の夢みた

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

「全ての鍋に鶏肉を 全てのガレージに車を」の精神に則って

we're developing a technology

私たちは全ての家庭に

that could ultimately place an early-warning cancer detection system

がんの早期診断警告システムを届ける技術を

in every home.

開発しています

This would allow every man, woman and child

これは大人から子供まで すべての人々が

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

健康なうちに定期検診を受け がんをその萌芽期に

catching cancer when it first emerges.

発見することができるということです

It is my hope and dream

私の夢は

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

世界中の人々が こんにちがん患者たちが払う—

physical, financial and emotional --

私もよく知る 身体的、経済的

faced by today's cancer patients,

そして感情的にも高い代償や

hardships that I'm well acquainted with.

苦難を免れる手助けをすることです

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

ちなみに 早期にがんを発見できたお陰で

her treatment was successful,

私の妻の治療は成功し

and she is now, thankfully, cancer-free.

彼女はがんを克服しました

(Applause)

（拍手）

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

がんと診断されたあらゆる患者に そうなって欲しいと思っています

With the work that my team has already done

私のチームが実現した

on separation of nanoscale biomarkers

ナノスケールの バイオマーカー分離技術で

for rapid, early-stage cancer diagnostics,

迅速な早期がん診断をもって

I am optimistic that within the next decade,

十年の内にはきっと

this type of technology will be available,

このような技術が手元に届き

helping protect our friends, our family and future generations.

友人や家族 未来の世代を 守ってくれているでしょう

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

もし不幸にもがんと診断されてしまっても

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

早期警告システムが輝く希望の光を 灯してくれるでしょう

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

（拍手）