New nanotech to detect cancer early | Joshua Smith

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Els De Keyser

"You have cancer."

"Jij

hebt

kanker."

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

Ongeveer 40 procent van ons gaat dit te horen krijgen tijdens hun leven

and half will not survive.

en de helft ervan zal het niet overleven.

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

Dit betekent dat twee van de vijf van je beste vrienden en familie

will be diagnosed with some form of cancer,

wordt gediagnosticeerd met een vorm van kanker,

and one will die.

en één zal eraan sterven.

Beyond the physical hardships,

Afgezien van de fysieke problemen

roughly one-third of cancer survivors here in the US

zal ongeveer een derde van de kankeroverlevers hier in de USA

will go into debt from treatment.

in de schulden geraken.

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

Ze maken meer dan dubbel kans op een faillissement

than those without cancer.

dan mensen zonder kanker.

This disease is pervasive.

Deze ziekte beheerst je hele leven.

It's emotionally draining

Ze is emotioneel uitputtend

and, for many,

en voor velen

financially destructive.

een financiële ramp.

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

Maar een diagnose van kanker hoeft geen doodvonnis te zijn.

Finding cancer early,

De kanker vroeg opsporen,

closer its genesis,

dichter bij zijn ontstaan,

is one of the critical factors to improving treatment options,

is een van de essentiële factoren voor betere behandelingsopties,

reducing its emotional impact

het verminderen van het emotionele impact

and minimizing financial burdens.

en het minimaliseren van de financiële lasten.

Most importantly,

Nog belangrijker is

finding cancer early --

dat het vroeg vinden van kanker --

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

een van de belangrijkste doelstellingen van mijn onderzoek --

greatly enhances your odds of survival.

je kansen op overleving sterk verbetert.

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

Als we alleen al naar bijvoorbeeld borstkanker kijken,

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

dan zien we dat wie in de eerste fase is gediagnosticeerd en behandeld

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

over een periode van vijf jaar een overlevingskans van bijna 100% heeft.

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

Dat daalt tot slechts 22% als ze behandeld worden in fase vier.

And similar trends are found for colorectal and ovarian cancer.

Soortgelijke trends worden gevonden voor colorectale en eierstokkanker.

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

We weten dat een vroege accurate diagnose

is critical for survival.

van cruciaal belang is om te overleven.

The problem is that many cancer diagnostic tools are invasive,

Maar veel diagnostische methodes voor kanker zijn invasief,

costly,

duur,

often inaccurate

vaak onnauwkeurig

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

en het kan erg lang duren voor je de resultaten krijgt.

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

Erger nog, voor sommige soorten kanker

such as ovarian, liver or pancreatic cancer,

zoals eierstokkanker, lever- en alvleesklierkanker,

good screening methods simply don't exist,

bestaan simpelweg geen goede screeningmethoden,

meaning that often people wait until physical symptoms surface,

wat betekent dat mensen vaak wachten tot er lichamelijke klachten opduiken,

which are themselves already indicators of late-stage progression.

die zelf al tekenen zijn van een latere fase.

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

Net zoals een tornado ergens onverwacht kan toeslaan,

there is no alarm to warn,

bestaat er geen vroeg alarmsysteem.

Je krijgt pas een verwittiging

for the danger is already at your doorstep

als het gevaar er al is,

when your odds of survival are greatly reduced.

wanneer je kansen op overleving sterk verminderd zijn.

Having the convenience and accessibility of regular screening options

Als er gemakkelijke en toegankelijke screeningopties zouden bestaan

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

en ze betaalbaar en niet-invasief zouden zijn,

zou dat veel sneller resultaten opleveren.

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

Dat zou ons een geducht wapen in de strijd tegen kanker geven.

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

Een vroege waarschuwing zou ons helpen om de ziekte voor te blijven

instead of merely following in its relentless wake.

in plaats van door haar op sleeptouw te worden genomen.

And this is exactly what I've been doing.

Dat is precies wat ik heb gedaan.

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

In de afgelopen drie jaar heb ik technologieën ontwikkeld

that could ultimately aid clinicians

die clinici uiteindelijk kunnen helpen

with rapid, early-stage cancer diagnostics.

om kanker snel in een vroeg stadium te diagnosticeren.

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

Ik werd gemotiveerd door een diepgaande wetenschappelijke nieuwsgierigheid

and a passion to change these statistics.

en een passie om deze statistieken te wijzigen.

Last year however,

Vorig jaar echter

this fight became much more personal

werd deze strijd veel persoonlijker

when my wife was diagnosed with breast cancer.

toen bij mijn vrouw borstkanker werd vastgesteld.

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

Het was een ervaring die een sterke en onverwachte emotionele dimensie

to these efforts.

toevoegde aan deze inspanningen.

I know firsthand how life-altering treatment can be,

Ik weet nu uit de eerste hand

welke impact die behandeling op je leven kan hebben,

and I'm keenly aware of the emotional havoc

en ik ben me er scherp van bewust welke emotionele ravage

that cancer can wreak on a family,

die kanker in een gezin kan aanrichten,

which in our case included our two young daughters.

in ons geval ook voor onze twee jonge dochters.

Because we found it early during a routine mammogram,

Omdat we het vroeg ontdekten door een routine-mammogram,

we were able to focus primarily on treatment options

konden we ons vooral richten op de behandelingopties

for the localized tumor,

voor de gelokaliseerde tumor,

reaffirming to me how important an early diagnosis is.

wat weer eens aantoonde hoe belangrijk een vroege diagnose is.

Unlike other forms of cancer,

In tegenstelling tot andere vormen van kanker,

bieden mammogrammen een screeningoptie voor een vroeg stadium van borstkanker.

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

Still, not everyone has this done,

Toch doet niet iedereen dat

or they may develop breast cancer

of ze kunnen borstkanker ontwikkelen

before the middle age recommendation for having a mammogram.

vóór de aanbeveling voor een mammogram in de middelbare leeftijd.

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

Er is dus nog veel ruimte voor verbetering,

even for cancers that do have screening options,

zelfs voor kankers met screeningopties,

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

en natuurlijk met aanzienlijke voordelen voor die zonder die opties.

A key challenge then for cancer researchers

Een belangrijke uitdaging is dan voor kankeronderzoekers

is to develop methods

om methoden te ontwikkelen die regelmatige screening op vele soorten kanker

that make regular screening for many types of cancers

much more accessible.

veel toegankelijker maken.

Imagine a scenario where during your regular checkup,

Stelt u zich een scenario voor waar tijdens je regelmatige controle,

your doctor can take a simple, noninvasive urine sample,

je arts een eenvoudig, niet-invasief urinemonster kan nemen,

or other liquid biopsy,

of een andere vloeistofbiopsie,

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

en je de resultaten kan presenteren zelfs voordat je de spreekkamer verlaat.

Such a technology could dramatically reduce the number of people

Een dergelijke technologie kan drastisch het aantal mensen verminderen

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

die door het net van de diagnose van een vroeg stadium van kanker glippen.

My research team of engineers and biochemists

Mijn onderzoeksteam van ingenieurs en biochemici

is working on exactly this challenge.

werkt aan precies deze uitdaging.

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

We werken aan manieren om regelmatig

een kankeralarm in een vroeg stadium te activeren

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

door regelmatige screenings terwijl men nog gezond is

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

zodat kanker in een vroeg stadium kan worden gestopt,

and before it can progress beyond its infancy.

voordat hij uit de kinderschoenen is.

The silver bullet in this case are tiny vesicles,

Het wondermiddel hiervoor zijn kleine blaasjes,

little escape pods regularly shed by cells called exosomes.

kleine pakketjes die constant door cellen worden afgegeven

en exosomen worden genoemd.

Exosomes are important biomarkers

Exosomen zijn belangrijke biomarkers.

Ze vormen een vroegtijdig waarschuwingssysteem

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

voor de ontwikkeling van kanker.

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

Hun overvloedige aanwezigheid in zowat elke lichaamsvloeistof,

including blood, urine and saliva,

met inbegrip van bloed, urine en speeksel,

they're extremely attractive for noninvasive liquid biopsies.

maakt ze zeer interessant voor niet-invasieve vloeibare biopsieën.

There's just one problem.

Er is maar één probleem.

An automated system for rapidly sorting these important biomarkers

Een geautomatiseerd systeem voor het snel sorteren van deze belangrijke biomarkers

is not currently available.

is momenteel niet beschikbaar.

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

Wij hebben een technologie gecreëerd die we nano-DLD noemden

that is capable of precisely this:

en die net dat kan doen:

automated exosome isolation

geautomatiseerde exosoom-isolatie

to aid rapid cancer diagnostics.

voor een snelle diagnostiek van kanker.

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

Exosomen zijn het nieuwste vroegtijdig waarschuwingssysteem

op het front van de vloeistofbiopsie, zou je kunnen zeggen.

to emerge on the liquid biopsy front.

And they're really, really small.

En ze zijn klein, heel klein.

They measure just 30 to 150 nanometers in diameter.

Zij hebben een diameter van slechts 30 tot 150 nanometer.

This is so tiny

Dat is klein,

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

ongeveer één miljoen keer kleiner dan een enkele rode bloedcel.

That's roughly the difference between a golf ball

Dat is ongeveer het verschil tussen een golfbal

and a fine grain piece of sand.

en een korreltje zand.

Once thought to be little bins for unwanted cellular waste,

Ooit werden ze beschouwd als kleine pakjes ongewenst celafval.

it has been found that cells actually communicate

Nu blijkt dat cellen daadwerkelijk communiceren

by producing and absorbing these exosomes

door het produceren en absorberen van deze exosomen.

which contain surface receptors,

Ze dragen oppervlaktereceptoren,

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

eiwitten en ander genetisch materiaal verzameld uit hun cel van herkomst.

When absorbed by a neighboring cell,

Na absorptie door een naburige cel

exosomes release their contents into the receiving cell,

geven exosomen hun inhoud af in de ontvangende cel

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

en brengen fundamentele veranderingen in genexpressie teweeg --

some good,

sommige goed,

and this is where cancer comes in,

maar bij kanker

some bad.

ook slechte.

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

Omdat ze met het materiaal van de moedercel zijn bekleed,

and contain a sample of its environment,

en wat van haar omgeving meedragen,

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

bieden ze een genetische momentopname

van de gezondheid van die cel en de herkomst ervan.

All of these qualities make exosomes invaluable messengers

Al deze eigenschappen maken exosomen tot waardevolle boodschappers

that potentially allow physicians

waardoor artsen

to eavesdrop on your health at the cellular level.

je gezondheid op cellulair niveau in de gaten zouden kunnen houden.

To catch cancer early, however,

Om kanker vroeg te kunnen vangen,

you have to frequently intercept these messages

moet je deze berichten echter vaak onderscheppen

to determine when cancer-causing troublemakers within your body

om te bepalen wanneer kankerverwekkende onruststokers in je lichaam

decide to start staging a coup,

een staatsgreep willen gaan plegen.

which is why regular screening is so critical

Daarom is regelmatige screening zo belangrijk

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

en waarom we technologieën ontwikkelen om dit mogelijk te maken.

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

Terwijl de eerste op exosomen gebaseerde diagnostiek dit jaar al op de markt kwam,

they are not yet part of mainstream healthcare options.

maakt het nog geen deel uit van de reguliere gezondheidszorg.

In addition to their recent emergence,

Naast hun recente opkomst,

another factor that's limiting their widespread adoption

beperkt nog een andere factor hun brede invoering,

is that currently, no automated exosome isolation system exists

namelijk dat momenteel geen geautomatiseerd systeem

voor exosoom-isolatie bestaat

to make regular screening economically accessible.

om regelmatige screening economisch haalbaar te maken.

The current gold standard for exosome isolation

De huidige goudstandaard voor exosoom-isolatie

includes ultracentrifugation,

omvat ultracentrifugatie,

a process requiring expensive laboratory equipment,

een proces dat dure laboratoriumapparatuur vereist,

a trained lab tech

alsook getrainde laboranten

and about 30 hours of time to process a sample.

en ongeveer 30 uur tijd om een ​​monster te verwerken.

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

Wij hebben een andere aanpak gevonden voor geautomatiseerde exosoom-isolatie

from a sample such as urine.

uit bijvoorbeeld een urinemonster.

We use a chip-based, continuous flow separation technique

We maken gebruik van een chip-gebaseerde, continue-stroom-scheidingstechniek

called deterministic lateral displacement.

die 'deterministische laterale verplaatsing' heet.

And we have done with it

We deden het

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

zoals de halfgeleiderindustrie het de afgelopen 50 jaar zo succesvol deed.

We shrunk the dimensions of this technology

We verkleinden de afmetingen van deze technologie

from the micron scale to the true nanoscale.

van microschaal tot echte nanoschaal.

So how does it work?

Hoe werkt het nu?

In a nutshell,

In een notendop:

a set of tiny pillars separated by nanoscopic gaps

een verzameling van kleine pijlers gescheiden door nanoscopische spleten

are arranged in such a way

zodanig aangebracht

that the system divides the fluid into streamlines,

dat het systeem de vloeistof in stroomlijnen verdeelt,

with the larger cancer-related nanoparticles being separated

waarbij de grotere kankergerelateerde nanodeeltjes

door een proces van omleiding

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

van de kleinere, gezondere gescheiden worden.

which can in contrast

Deze kunnen dan

move around the pillars in a zigzag-type motion

in een soort zigzagbeweging rond de pijlers bewegen

in the direction of fluid flow.

in de richting van de vloeistofstroming.

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

Het nettoresultaat is

een volledige scheiding van deze twee deeltjespopulaties.

You can visualize this separation process

Je kunt dit scheidingsproces visualiseren

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

als verkeer op een weg die in twee wegen splitst,

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

met een weg die door een lage tunnel onder een berg loopt

and the other road going around it.

en de andere die eromheen gaat.

Here, smaller cars can go through the tunnel

Kleinere auto's kunnen door de tunnel gaan

while larger trucks, carrying potentially hazardous material,

terwijl de grotere vrachtwagens met potentieel gevaarlijk materiaal,

are forced to take the detour route.

worden gedwongen om de omleidingsroute te nemen.

Traffic is effectively separated by size and contents

Het verkeer wordt effectief gescheiden naar omvang en inhoud

without impeding its flow.

zonder de doorstroming te belemmeren.

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

Dit is precies hoe ons systeem werkt op een veel, veel kleinere schaal.

The idea here is that the separation process for screening

Het idee is dat het scheidingsproces voor screening

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

zo simpel kan zijn als het verwerken van een monster urine, bloed of speeksel.

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

Dat wordt mogelijk de komende jaren.

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

Uiteindelijk kan het worden gebruikt

voor het isoleren en detecteren van doel-exosomen

associated with a particular type of cancer,

geassocieerd met een bepaald type kanker,

waardoor de aanwezigheid ervan binnen enkele minuten

sensing and reporting their presence within minutes.

kan worden vastgesteld en gerapporteerd.

This would make rapid diagnostics virtually painless.

Dit zou een snelle diagnose vrijwel pijnloos maken.

Broadly speaking,

In grote lijnen opent de mogelijkheid

the ability to separate and enrich biomarkers

om biomarkers te scheiden en te verrijken

with nanoscale precision in an automated way,

met nanoschaalprecisie op een geautomatiseerde manier,

opens the door to better understanding diseases such as cancer,

de deur naar een beter begrip van ziekten zoals kanker,

with applications ranging from sample preparation to diagnostics,

met toepassingen variërend van monstervoorbereiding tot diagnostiek

and from drug resistance monitoring to therapeutics.

en van het monitoren van geneesmiddelresistentie tot therapieën.

Even before my wife's bout with cancer,

Nog voordat mijn vrouw vocht met kanker,

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

droomde ik ervan om de automatisering van dit proces te vergemakkelijken --

to make regular screening more accessible,

regelmatige screening toegankelijker te maken,

similar to the way Henry Ford made the automobile accessible

ongeveer zoals Henry Ford de auto toegankelijk maakte

to the general population

voor Jan Modaal

through development of the assembly line.

door de ontwikkeling van de lopende band.

Automation is the key to accessibility.

Automatisering is de sleutel tot toegankelijkheid.

And in the spirit of the Hoover dream,

In de geest van de droom van Hoover --

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

"Een kip in elke pot en een auto in elke garage" --

we're developing a technology

ontwikkelen we nu een technologie

that could ultimately place an early-warning cancer detection system

die uiteindelijk een detectiesysteem voor vroegtijdige waarschuwing van kanker

in every home.

in elk huis kan brengen.

This would allow every man, woman and child

Dit zou elke man, vrouw en kind de mogelijkheid geven

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

regelmatig te worden getest terwijl ze nog gezond zijn,

catching cancer when it first emerges.

om kanker in een vroeg stadium op te sporen.

It is my hope and dream

Het is mijn hoop en droom

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

om mensen over de hele wereld te helpen de hoge kosten te voorkomen --

physical, financial and emotional --

fysiek, financieel en emotioneel --

faced by today's cancer patients,

waarmee de huidige kankerpatiënten te maken krijgen,

hardships that I'm well acquainted with.

problemen die ik maar al te goed ken.

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

Ik ben ook blij te kunnen melden dat,

omdat we de kanker bij mijn vrouw vroeg konden opsporen,

her treatment was successful,

haar behandeling succesvol was

and she is now, thankfully, cancer-free.

en ze is nu, gelukkig, vrij van kanker.

(Applause)

(Applaus)

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

Het is een resultaat dat ik voor iedereen

met een diagnose van kanker zou willen zien.

With the work that my team has already done

Met het werk dat mijn team al heeft gedaan

on separation of nanoscale biomarkers

over de scheiding van biomarkers op nanoschaal

for rapid, early-stage cancer diagnostics,

voor een snelle diagnostiek van kanker in een vroeg stadium,

I am optimistic that within the next decade,

ben ik optimistisch dat binnen de komende tien jaar,

this type of technology will be available,

dit soort technologie beschikbaar zal zijn

helping protect our friends, our family and future generations.

om onze vrienden, onze familie en toekomstige generaties te beschermen.

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

Zelfs als we de pech hebben om te worden gediagnosticeerd met kanker

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

zal dat alarm in een vroeg stadium een sterk baken van hoop bieden.

Thank you.

Dank je.

(Applause)

(Applaus)