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

Переводчик: Tatyana Nikitina Редактор: Anna Pecot

Что, если я скажу вам, что пандемия спасёт миллионы жизней?

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

В это сложно поверить

с учётом того, сколько близких мы потеряли.

Но в истории человечества

It's a difficult thing to consider,

массовые кризисы в области здравоохранения

given how many loved ones we've already lost.

порождали инновации в медицине и технологиях.

But throughout the course of human history,

К примеру, во время «чёрной смерти» был изобретён печатный станок Гутенберга,

massive public health crises

have resulted in innovation in health care and technology.

а пандемия гриппа 1918 года способствовала созданию современных вакцин.

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

Пандемия коронавируса не стала исключением.

and the 1918 flu pandemic led to modern vaccine technology.

Взять хотя бы вакцины.

Обычно их создают на протяжении многих лет,

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

но мРНК-вакцины были разработаны — уму непостижимо! — всего за 11 месяцев.

Just look at our vaccines --

normally developed over many years,

Как это вообще возможно?

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

Это стало возможно благодаря многолетнему труду учёных,

который позволил нам быстро разработать вакцину мРНК

How is that even possible?

в экстренной ситуации.

It was possible because scientists have been working for many years

Поясню.

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

Мы уже занимались решением главной проблемы мРНК,

in an emergency situation.

а именно её неспособности перемещаться в нужные участки организма.

Specifically,

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

К счастью, мы вовремя нашли решение,

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

и я хочу рассказать вам о технологии, которую мы использовали.

мРНК вводится в организм

Fortunately, we got around that problem just in time,

посредством инъекции, которая делается внутримышечно или внутривенно.

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

Но нам нужно, чтобы мРНК попала внутрь клеток.

When mRNA is administered,

К сожалению, молекула мРНК хрупкая,

it's injected into our muscles or our bloodstream,

и наш организм уничтожает её почти мгновенно.

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

мРНК можно сравнить со стеклянной вазой, которую вы хотите отправить по почте

Unfortunately, mRNA is fragile,

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

без коробки и воздушно-пузырчатой плёнки.

Она разобьётся задолго до прибытия в пункт назначения.

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

А без адреса на коробке

without a box and bubble wrap.

почтовая служба не будет знать, куда отправить вашу посылку.

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

Таким образом, если мы хотим использовать мРНК в терапевтических целях,

And without an address on the box,

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

мы должны ей помочь.

Её нужно защитить и проинструктировать, в каком направлении ей двигаться.

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

И тут за дело берусь я.

it needs our help.

Уже более пятидесяти лет учёные и инженеры — такие как я —

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

работают над созданием «упаковочного материала» для препаратов,

And that's where I come in.

For over five decades, scientists and engineers like myself

созданных на основе ДНК и РНК.

Путём проб и ошибок мы создавали упаковки,

have been creating the shipping materials for nucleic acid drugs,

благодаря которым вазы оставались целыми, но их получал не тот адресат;

like DNA and RNA.

или вазы доставляли по верному адресу, но в разбитом виде;

Through trial and error, we've created packages

that deliver intact vases to the wrong address;

упаковки, на которые нападали собаки и разрывали их на куски;

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

и упаковки, содержимое которых оказывалось слишком тяжёлым для почтальонов.

packages that get ripped apart by attacking dogs;

Решение этой научной задачи заняло много лет.

И сейчас я хотела бы показать вам результат нашей работы —

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

крошечные шарики жира,

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

которые называются липидными наночастицами.

Я расскажу вам, что они из себя представляют и как они работают.

Let me show you the result,

these tiny balls of fat that we call lipid nanoparticles.

Во-первых, приставка «нано» означает «очень маленький».

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

Сравните рост человека с диаметром Земли.

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

Настолько маленькой является и наночастица по отношению к размеру человека.

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

Такие наночастицы состоят из нескольких жировых молекул, называемых липидами.

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

Жир — прекрасный упаковочный материал,

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

изящный и упругий.

Интересно, что наши клетки тоже окружены жиром,

Fat is an awesome packing material --

обеспечивающим им эластичность и защиту.

nice and bouncy.

Interestingly, our cells are also surrounded by fat

Много лет назад у учёных родилась идея создать липидные наночастицы,

to keep them flexible and protected.

которые действовали бы, как троянский конь.

Years ago, scientists had the idea to create lipid nanoparticles

Поскольку липиды в наночастице похожи

на липиды мембран, окружающих клетки,

that would act like a Trojan horse.

клетки охотно впускают наночастицы внутрь,

Because the lipids in the nanoparticle look similar

а с ними и мРНК.

to the membranes that surround our cells,

Что же представляют собой липиды в этих наночастицах?

the cells are willing to bring the nanoparticle inside,

Помимо мРНК, в них содержатся четыре компонента,

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

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

и я расскажу вам о каждом из них.

Первый из них — это липид под названием фосфолипид.

There are four ingredients in addition to the mRNA,

Это основной компонент в наших клеточных мембранах,

and I'll tell you about each one.

которые являются жировой стенкой, отделяющей внутреннюю часть клеток

First, there's a lipid called a phospholipid.

This is the primary ingredient in our cell membranes,

от всего, что находится вокруг них.

У фосфолипидов есть головка, которая имеет сродство к воде,

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

и хвост, имеющий сродство к другим жировым веществам.

from everything that surrounds them.

Phospholipids have a head that likes water

И если смешать множество фосфолипидов с водой,

они образуют красивую структуру под названием липидный бислой.

and a tail that likes other fatty things.

Здесь головки смотрят внутрь клетки и наружу,

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

туда, где вода,

they form this beautiful structure called a lipid bilayer.

а части молекулы, предпочитающие жир, сосредоточены в середине.

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

В липидных наночастицах

фосфолипиды выполняют схожую роль,

which is water,

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

обеспечивая структурную организацию остальных компонентов.

Второй компонент — липид под названием холестерин.

In lipid nanoparticles,

phospholipids have a similar role

of keeping all of the other ingredients organized.

Вы спросите, если у холестерина плохая репутация,

Second, there's a lipid called cholesterol.

почему мы используем его в лечебных наночастицах?

Why, if cholesterol has a bad reputation,

Оказывается, холестерин может быть «плохим» в кровотоке,

would we want to use it in a therapeutic nanoparticle?

но он очень полезен для клеточных мембран.

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

Всё дело в том, что фосфолипиды, о которых я только что рассказала,

связаны друг с другом слишком слабо

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

и склонны распадаться.

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

Холестерин — жёсткая молекула,

they are entirely too free with themselves,

которая вклинивается между другими липидами,

and they are prone to falling apart.

заполняя имеющееся пространство и удерживая липиды вместе.

Cholesterol is a stiff molecule

that wedges itself in between the other lipids

Схожую роль он выполняет и в липидных наночастицах.

Он обеспечивает структурную опору, предотвращая распад наночастиц

to fill in the gaps and hold them all together.

It plays a similar role in our lipid nanoparticles.

сразу после инъекции и до того, как они попадут внутрь клеток.

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

Третий компонент — это липид под названием ионизируемый липид.

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

«Ионизируемый» означает, что, находясь в кровотоке,

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

эти частицы имеют нейтральный заряд, что способствует их «безопасности».

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

Затем, попадая внутрь клеток, они приобретают положительный заряд,

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

что помогает им высвобождать мРНК.

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

Ионизируемые липиды особые, их создают в лаборатории.

which helps them release the mRNA.

Учёные со всего мира

изучили десятки тысяч материалов,

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

чтобы найти те, что способны доставить мРНК в клетки в целости и сохранности.

and scientists around the world

have tested tens of thousands of these materials

А поскольку эти липиды создают в лаборатории,

обычно права на них принадлежат компании, которая их изобрела.

to find ones that are good at delivering mRNA safely.

Например, компания Moderna и сотрудничающая с Pfizer компания BioNTech

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,

разработали различные ионизируемые липиды,

и это единственный важный компонент,

которым различаются изобретённые этими компаниями вакцины от COVID-19.

they discovered different ionizable lipids,

Но даже при всём при том их ионизируемые липиды довольно похожи,

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

что обнадёживает,

так как если независимые группы учёных приходят к схожим решениям,

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

такому результату легче доверять.

which is reassuring, because when independent groups of scientists

Наконец, ещё один компонент.

Это полимер под названием полиэтиленгликоль.

converge on similar solutions,

it's easier to trust the result.

Будем называть его ПЭГ, так проще.

Finally, one more ingredient.

ПЭГ — это молекула, имеющая сродство к воде.

This one is a polymer called polyethylene glycol.

То есть ПЭГ окружает липидную наночастицу и обеспечивает её целостность.

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

Представьте, что три описанных липида — это коробка и воздушно-пузырчатая плёнка

PEG is a water-loving molecule.

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

для мРНК,

а ПЭГ — это упаковочный скотч.

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

Возможно, вы слышали в новостях о небольшой доле населения,

for the mRNA,

у которого бывает аллергическая реакция на вакцину.

and the PEG as the packing tape.

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

Есть свидетельства, что ПЭГ может быть одной из причин этой реакции.

that have allergic responses to the vaccine.

Связано это с тем, что люди часто сталкиваются с ПЭГ

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

при использовании косметической продукции и хозяйственных товаров,

и у некоторых уже выработались к ПЭГ антитела.

And that's because people are routinely exposed to PEG

in cosmetic and household products,

Но почему у одних людей реакция возникает, а у других — нет?

and some people have already developed antibodies against PEG.

Оказывается, каждый человек обладает уникальной иммунной системой,

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

и так же, как у некоторых людей возникает аллергия на латекс,

у других появляется реакция на ПЭГ.

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

Однако важно помнить,

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

что ПЭГ давно и безопасно используется в составе многих лекарств,

other people are allergic to PEG.

одобренных Управлением США по санитарному надзору (FDA),

It's important to keep in mind, however,

а аллергию на вакцины может вызвать не только ПЭГ.

that PEG has had a long history of safe use

as part of FDA-approved drug formulations,

Для полного понимания побочных эффектов нужны дополнительные исследования.

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

А теперь давайте сделаем шаг назад и посмотрим на целую наночастицу.

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

Красиво, правда?

Если все эти компоненты сочетаются,

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

то, что получается в результате, — просто мечта почтальона.

При вакцинации,

Beautiful, right?

как только наночастицы попадают в мышцу,

When these ingredients all fit together nicely,

the result is a deliverywoman's dream.

они доставляют мРНК в клетки.

In the case of the vaccines,

Там мРНК служит в качестве инструкции,

after these nanoparticles get injected into our muscle,

следуя которой наши клетки синтезируют чужеродный белок, —

they take the mRNA into our cells.

в данном случае, спайковый белок коронавируса.

There, the mRNA acts like an instruction manual

И как только наши иммунные клетки обнаруживают спайковый белок,

that tells our cells to make a foreign protein,

они спешат защитить нас

in this case, the coronavirus spike protein.

и стараются запомнить его,

When our immune cells see the spike protein,

чтобы уничтожить, если он вновь проникнет в организм.

И пока я выступаю здесь, на сцене,

they rush to protect us from it,

мРНК-вакцины уже спасают многие человеческие жизни от коронавируса.

and they teach themselves to remember it,

so that they can kill it if it ever returns.

Они стали нашим первым и лучшим оружием в борьбе с этим кошмаром,

As we speak,

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

и они наша главная надежда на быстрый отпор новым разновидностям вируса —

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

для этого мы используем те же липидные наночастицы как упаковку,

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

заменим только находящуюся внутри мРНК.

because we can keep our lipid nanoparticle packaging the same,

Но самое главное — это то,

что эти вакцины являются

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

только первым шагом к разработке мРНК-препаратов.

But here's the best part:

мРНК можно использовать для лечения и полного излечения от многих болезней.

for mRNA therapeutics,

these vaccines are only the beginning.

И, скорее всего, в будущем у нас появятся

препараты для лечения многих ужасных заболеваний,

mRNA can be used to treat or cure many diseases.

таких как муковисцидоз,

мышечная дистрофия

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

и серповидноклеточная анемия.

Причинами этих заболеваний являются мутантные белки,

including cystic fibrosis,

и с помощью мРНК мы сможем запрограммировать клетки

muscular dystrophy

and sickle cell anemia.

на создание нормальных белков.

These diseases are caused by mutated proteins,

Появятся препараты для лечения рака груди, лёгких, крови и других заболеваний.

and we can use mRNA to ask our cells

to make the correct version of these proteins.

При этом с помощью мРНК мы обучим свои иммунные клетки

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

распознавать и убивать раковые клетки.

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

И, если у нас всё получится, появятся вакцины

против самых смертоносных и устрашающих патогенов в мире,

how to find and kill cancer cells.

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

включая возбудителя малярии, вирус Эбола и ВИЧ.

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

Некоторые из этих препаратов уже проходят клинические испытания,

including malaria, Ebola and HIV.

и успех вакцин против COVID-19 проложит путь

для будущих поколений этих лекарств.

Some of these products are already in clinical trials,

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

Именно так пандемия спасёт миллионы жизней.

for future generations of these therapies.

Она стала толчком для самой быстрой разработки вакцин в истории человечества

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

и привела к возникновению новой ниши, ранее не одобренному виду технологий.

It catalyzed the most rapid vaccine development in history

И от безысходности мы дали этой технологии шанс.

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

Сейчас мы собираем данные о долгосрочной безопасности и эффективности вакцины,

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

опробованной сотнями миллионов людей.

И благодаря этим данным продолжат расти

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

from hundreds of millions of people.

интерес к этой технологии,

финансирование этой технологии

And with these data, interest in the technology,

и доверие к этой технологии.

funding for the technology

В ближайшее время

and trust in the technology

упаковка и доставка мРНК в нужные ткани и органы

will continue to grow.

останется одним из самых главных вызовов

Looking ahead,

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

при внедрении этой технологии.

Поэтому мне и другим учёным ещё многое предстоит сделать.

will continue to be one of the most significant challenges

to implementing this technology.

Однако сегодня я хотела бы вселить в вас надежду.

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

Мы находимся в преддверии революции.

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

В скором времени мРНК изменит мир навсегда,

We are on the cusp of a revolution.

и всё благодаря этим маленьким жировым шарикам,

доставляющим этот чудесный препарат в точности туда, где он необходим.

mRNA is about to change the world forever,

Спасибо!

and it's all thanks to these fatty little balls

(Аплодисменты)

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

Thank you.

(Applause)