Mina Bissell: Experiments that point to a new understanding of cancer

Мина Бисселл: Эксперименты, ведущие к новому пониманию рака

Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

Переводчик: Anna Novikova Редактор: Olga Dmitrochenkova

Now, I don't usually like cartoons,

Я не очень люблю карикатуры.

I don't think many of them are funny,

Большинство из них кажутся мне не смешными, а странными.

I find them weird. But I love this cartoon from the New Yorker.

Но эта карикатура из «Нью-Йоркера» мне нравится.

(Text: Never, ever think outside the box.) (Laughter)

(Текст: Не смей выходить за рамки этой коробки) (Смех)

So, the guy is telling the cat,

Человек говорит коту:

don't you dare think outside the box.

«Не смей выходить за рамки этой коробки».

Well, I'm afraid I used to be the cat.

Я очень похожа на этого кота.

I always wanted to be outside the box.

Мне всегда хотелось выйти за рамки привычных суждений.

And it's partly because I came to this field

Вот почему я пришла в эту сферу науки

from a different background, chemist and a bacterial geneticist.

из совершенно другой профессии — химик и бактериальный генетик.

So, what people were saying to me

Всё, что люди говорили мне

about the cause of cancer, sources of cancer,

о причинах рака, источниках рака

or, for that matter, why you are who you are,

или об образе жизни, приводящем к болезни — потому что это тоже имеет значение —

didn't make sense.

казалось мне глупостью.

So, let me quickly try and tell you why I thought that

Сейчас я постараюсь объяснить вам, почему я так считала,

and how I went about it.

и как я размышляла.

So, to begin with, however,

Мы начнём

I have to give you a very, very quick lesson

с очень краткого экскурса

in developmental biology,

в биологию развития.

with apologies to those of you who know some biology.

Прошу прощения у знатоков биологии.

So, when your mom and dad met,

Когда ваши родители встретились,

there is a fertilized egg,

получилась оплодотворённая яйцеклетка —

that round thing with that little blip.

вот эта круглая штучка с пимпочкой.

It grows and then it grows,

Она становится всё больше и больше,

and then it makes this handsome man.

и получается этот симпатичный мужчина.

(Applause)

(Аплодисменты)

So, this guy, with all the cells in his body,

Все клетки в теле этого человека

all have the same genetic information.

являются носителями одинаковой генетической информации.

So how did his nose become his nose, his elbow his elbow,

Как же его нос стал именно носом, а локоть — локтем?

and why doesn't he get up one morning

Почему его нос в один прекрасный день

and have his nose turn into his foot?

не превратился в пятку?

It could. It has the genetic information.

Такое возможно. У него есть генетическая информация.

You all remember, dolly,

Мы все помним Долли.

it came from a single mammary cell.

Её создали из одной клетки вымени.

So, why doesn't it do it?

Так почему же этого не произошло?

So, have a guess of how many cells he has in his body.

Угадайте, сколько клеток в организме этого человека?

Somewhere between 10 trillion to 70 trillion cells in his body.

Там примерно от 10 до 70 триллионов клеток.

Trillion!

Триллионов!

Now, how did these cells, all with the same genetic material,

Как все эти клетки с одинаковой генетической информацией

make all those tissues?

образуют разные ткани?

And so, the question I raised before

Этот вопрос становится ещё интереснее,

becomes even more interesting if you thought about

если задуматься о том,

the enormity of this in every one of your bodies.

какое огромное количество клеток есть в каждом из нас.

Now, the dominant cancer theory would say

Основная теория появления рака гласит,

that there is a single oncogene

что если один онкоген

in a single cancer cell, and it would make you

превратит одну клетку тела в раковую клетку,

a cancer victim.

то человек заболеет раком.

Well, this did not make sense to me.

Для меня это — полнейшая бессмыслица.

Do you even know how a trillion looks?

Вы знаете, как выглядит триллион, хотя бы на бумаге?

Now, let's look at it.

Давайте посмотрим.

There it comes, these zeroes after zeroes after zeroes.

Вот сколько нулей!

Now, if .0001 of these cells got mutated,

Получается, если .0001 из этих клеток мутирует,

and .00001 got cancer, you will be a lump of cancer.

и .00001 из этих клеток станет раковой, все клетки станут раковыми.

You will have cancer all over you. And you're not.

Заболеет весь организм. Но этого не происходит.

Why not?

Почему?

So, I decided over the years,

Проведя серию многолетних экспериментов,

because of a series of experiments

я пришла к выводу,

that this is because of context and architecture.

что главными причинами этого являются структура и среда клетки.

And let me quickly tell you

Сейчас я кратко расскажу Вам

some crucial experiment that was able to actually show this.

об очень важном эксперименте, который привёл меня к такому выводу.

To begin with, I came to work with this virus

Сначала я работала с вирусом,

that causes that ugly tumor in the chicken.

который образует в цыплёнке эту уродливую опухоль.

Rous discovered this in 1911.

Этот вирус был открыт Раусом в 1911 году.

It was the first cancer virus discovered,

Это было первое открытие вируса рака —

and when I call it "oncogene," meaning "cancer gene."

когда я говорю «онкоген», это означает «ген рака».

So, he made a filtrate, he took this filter

Раус пропустил опухоль через фильтр,

which was the liquid after he passed the tumor through a filter,

а потом взял полученную жидкость и через шприц

and he injected it to another chicken, and he got another tumor.

ввёл её ещё одному цыплёнку — и у того тоже образовалась опухоль.

So, scientists were very excited,

Учёные были потрясены этим открытием.

and they said, a single oncogene can do it.

Они сказали: «Это произошло от одного онкогена.

All you need is a single oncogene.

Нужен всего 1 онкоген, чтобы возникла опухоль».

So, they put the cells in cultures, chicken cells,

Они брали клетки цыплят, помещали их в определённую бактериальную среду,

dumped the virus on it,

капали на них вирусом,

and it would pile up,

и клетки начинали множиться.

and they would say, this is malignant and this is normal.

В итоге они могли отличить злокачественную опухоль от нормального деления клеток.

And again this didn't make sense to me.

Это тоже казалось мне бессмыслицей.

So for various reasons, we took this oncogene,

По разным причинам мы взяли онкоген,

attached it to a blue marker,

обозначили его синим маркером

and we injected it into the embryos.

и ввели в эмбрион цыплёнка.

Now look at that. There is that beautiful feather in the embryo.

И в эмбрионе образовалось вот такое красивое пёрышко.

Every one of those blue cells are a cancer gene

Эти синие клеточки — гены рака

inside a cancer cell, and they're part of the feather.

внутри раковой клетки — являются частью пера.

So, when we dissociated the feather and put it in a dish,

Когда мы отделили пёрышко и положили его в ванночку,

we got a mass of blue cells.

то синих клеток стало невероятно много.

So, in the chicken you get a tumor,

Т.е. в цыплёнке образуется опухоль,

in the embryo you don't,

а в эмбрионе её нет.

you dissociate, you put it in a dish, you get another tumor.

Перо отделяют, кладут в ванночку, получают ещё 1 опухоль.

What does that mean?

Что это значит?

That means that microenvironment

Это значит, что микросреда

and the context which surrounds those cells

и окружение клеток

actually are telling the cancer gene and the cancer cell what to do.

сигнализируют раковым генам и клеткам, что им делать.

Now, let's take a normal example.

Рассмотрим пример на здоровых клетках.

The normal example, let's take the human mammary gland.

Возьмём молочную железу человека.

I work on breast cancer.

Я работаю с проблемой рака груди.

So, here is a lovely human breast.

Вот прелестная женская грудь.

And many of you know how it looks,

Многие из вас знают, как она выглядит,

except that inside that breast, there are all these

а внутри груди находятся

pretty, developing, tree-like structures.

вот такие красивые древовидные образования.

So, we decided that what we like to do

Мы решили поставить эксперимент:

is take just a bit of that mammary gland,

взяли частичку молочной железы,

which is called an "acinus,"

которая называется «ацинус»;

where there are all these little things inside the breast

по этим маленьким веточкам внутри груди

where the milk goes, and the end of the nipple

молоко поступает к концу соска

comes through that little tube when the baby sucks.

и выходит через эту трубочку, когда младенец начинает сосать.

And we said, wonderful! Look at this pretty structure.

Мы были восхищены этим процессом.

We want to make this a structure, and ask the question,

Мы захотели воссоздать эту структуру сами и спросили себя:

how do the cells do that?

как клетки это делают?

So, we took the red cells --

Мы взяли красные клетки —

you see the red cells are surrounded by blue,

посмотрите, красные клетки окружены голубыми клетками,

other cells that squeeze them, and behind it

которые сжимают их, а за этими клетками

is material that people thought was mainly inert,

находится ткань, которую раньше считали инертной,

and it was just having a structure to keep the shape,

и думали, что эта структура просто поддерживает форму груди.

and so we first photographed it

Мы впервые сфотографировали её

with the electron microscope years and years ago,

через электронный микроскоп много лет назад.

and you see this cell is actually quite pretty.

Посмотрите, какая симпатичная клетка!

It has a bottom, it has a top,

У неё есть низ, у неё есть верх,

it is secreting gobs and gobs of milk,

она выделяет много молока,

because it just came from an early pregnant mouse.

потому что мы взяли её от беременной мыши.

You take these cells, you put them in a dish,

Мы взяли эти клетки, положили их в ванночку,

and within three days, they look like that.

и через 3 дня они выглядели вот так.

They completely forget.

Они полностью утратили свою структуру и функцию.

So you take them out, you put them in a dish,

Мы достали их из груди, положили в ванночку,

they don't make milk. They completely forget.

и они перестали образовывать молоко. Они полностью утратили свою функцию.

For example, here is a lovely yellow droplet of milk

Слева есть прелестная жёлтая капелька молока,

on the left, there is nothing on the right.

справа нет ничего подобного.

Look at the nuclei. The nuclei in the cell on the left

Взгляните на ядро. Ядро из клетки слева

is in the animal, the one on the right is in a dish.

находится в животном, справа же оно в ванночке.

They are completely different from each other.

Они совершенно не похожи друг на друга.

So, what does this tell you?

О чём это говорит?

This tells you that here also, context overrides.

Это говорит о том, что здесь тоже преобладает влияние среды.

In different contexts, cells do different things.

В разной среде клетки выполняют разные функции.

But how does context signal?

Но как среда отдаёт указания клетке?

So, Einstein said that

Эйнштейн сказал:

"For an idea that does not first seem insane, there is no hope."

«Если идея с самого начала не кажется безумной, то нет никакой надежды, что она осуществится».

So, you can imagine the amount of skepticism

Представьте себе, с каким скепсисом ко мне отнеслись.

I received -- couldn't get money,

Я никак не могла получить деньги

couldn't do a whole lot of other things,

и продолжить исследования,

but I'm so glad it all worked out.

но я очень рада, что у меня всё получилось.

So, we made a section of the mammary gland of the mouse,

Мы сделали срез молочной железы мыши

and all those lovely acini are there,

и увидели там эти прелестные ацинусы,

every one of those with the red around them are an acinus,

жёлтые линии с красными клетками вокруг — это ацинусы.

and we said okay, we are going to try and make this,

Мы решили попытаться заставить клетку давать молоко.

and I said, maybe that red stuff

Я сказала: «Может быть, в этих красных клетках

around the acinus that people think there's just a structural scaffold,

вокруг ацинусов, которые люди считают просто каркасом для создания формы груди,

maybe it has information,

заложена вся информация?

maybe it tells the cells what to do, maybe it tells the nucleus what to do.

Может, они указывают клеткам и ядру, что им нужно делать?»

So I said, extracellular matrix, which is this stuff

Я сформулировала гипотезу: «Внеклеточный матрикс

called ECM, signals and actually tells the cells what to do.

отдаёт клеткам сигналы и указывает им, что нужно делать».

So, we decided to make things that would look like that.

Мы решили сделать такие клетки сами.

We found some gooey material

Мы нашли вязкую среду

that had the right extracellular matrix in it,

с подходящим внеклеточным матриксом,

we put the cells in it, and lo and behold,

поместили туда клетки и вот, пожалуйста,

in about four days, they got reorganized

через 4 дня они преобразились!

and on the right, is what we can make in culture.

Справа то, что мы сделали искусственно.

On the left is what's inside the animal, we call it in vivo,

Слева клетки в организме животного — in vivo.

and the one in culture was full of milk,

И в искусственной клетке было полно молока!

the lovely red there is full of milk.

Вот в этой красненькой полно молока.

So, we Got Milk, for the American audience.

Вот так мы сделали молоко для американской публики.

All right. And here is this beautiful human cell,

Вот красивая клетка человека,

and you can imagine that here also, context goes.

здесь тоже среда играет главную роль.

So, what do we do now?

Мы пошли дальше.

I made a radical hypothesis.

Я сделала радикальную гипотезу:

I said, if it's true that architecture is dominant,

если строение клетки влияет на её функцию,

architecture restored to a cancer cell

то, если раковой клетке придать строение нормальной клетки,

should make the cancer cell think it's normal.

она будет вести себя как нормальная клетка.

Could this be done?

Можно ли этого достичь?

So, we tried it.

Мы решились на этот эксперимент.

In order to do that, however,

Но сначала нам нужен был

we needed to have a method of distinguishing normal from malignant,

метод различения нормальной клетки и болезнетворной.

and on the left is the single normal cell,

Слева — нормальная клетка груди человека,

human breast, put in three-dimensional gooey gel

помещённая в трёхмерный вязкий гель,

that has extracellular matrix, it makes all these beautiful structures.

у которого есть внеклеточный матрикс, образующий все эти красивые структуры.

On the right, you see it looks very ugly,

Клетка справа выглядит очень уродливой —

the cells continue to grow,

болезнетворные клетки продолжают расти,

the normal ones stop.

а нормальные останавливаются.

And you see here in higher magnification

Здесь то же самое в увеличенном виде,

the normal acinus and the ugly tumor.

нормальный ацинус и уродливая опухоль.

So we said, what is on the surface of these ugly tumors?

Мы спросили себя: «Что находится на поверхности этих уродливых опухолей?

Could we calm them down --

Можно ли их утихомирить —

they were signaling like crazy and they have pathways all messed up --

они отдают сумасшедшие приказы, и из-за этого всё перепуталось —

and make them to the level of the normal?

и уменьшить их до уровня нормальных клеток?»

Well, it was wonderful. Boggles my mind.

Результаты были ошеломительными!

This is what we got.

Вот что у нас получилось.

We can revert the malignant phenotype.

Мы смогли вернуть болезнетворный фенотип в нормальное состояние.

(Applause)

(Аплодисменты)

And in order to show you that the malignant phenotype

Чтобы вы убедились, что этот болезнетворный фенотип

I didn't just choose one,

был не просто выбран мной,

here are little movies, sort of fuzzy,

вот небольшие фрагменты, немного нечёткие,

but you see that on the left are the malignant cells,

но здесь видно, что клетки слева — болезнетворные.

all of them are malignant,

Они все болезнетворные.

we add one single inhibitor in the beginning,

Мы добавляем всего один ингибитор,

and look what happens, they all look like that.

и посмотрите, что происходит — они все становятся такими.

We inject them into the mouse, the ones on the right,

Мы вводим их в мышь — те, которые справа —

and none of them would make tumors.

и ни одна из них не образует опухолей.

We inject the other ones in the mouse, 100 percent tumors.

Мы вводим в мышь другие клетки — 100% опухолей.

So, it's a new way of thinking about cancer,

Так что мы нашли новую точку зрения на рак,

it's a hopeful way of thinking about cancer.

она более оптимистична.

We should be able to be dealing with these things at this level,

Мы сможем разобраться с этой болезнью на клеточном уровне.

and these conclusions say that growth and malignant behavior

Вывод эксперимента: ростом и болезнетворным поведением клеток

is regulated at the level of tissue organization

можно управлять на уровне строения тканей,

and that the tissue organization is dependent

а строение тканей зависит

on the extracellular matrix and the microenvironment.

от внеклеточного матрикса и микросреды.

All right, thus form and function interact dynamically and reciprocally.

Т.о. форма и функция взаимодействуют и взаимовлияют друг на друга.

And here is another five seconds of repose,

Передохните немного.

is my mantra. Form and function.

Это моя мантра. Форма и функция.

And of course, we now ask, where do we go now?

Сейчас мы спрашиваем себя: «Куда мы пойдём дальше?»

We'd like to take this kind of thinking into the clinic.

Нам очень нравится думать над этим вопросом.

But before we do that, I'd like you to think

Но перед нашими новыми открытиями я бы хотела, чтобы вы представили себе,

that at any given time when you're sitting there,

что в любой момент, даже сейчас,

in your 70 trillion cells,

в 70 триллионах ваших клеток

the extracellular matrix signaling to your nucleus,

внеклеточный матрикс отдаёт сигналы ядру клетки,

the nucleus is signaling to your extracellular matrix

а ядро клетки отдаёт сигналы внеклеточному матриксу,

and this is how your balance is kept and restored.

и таким образом поддерживается и восстанавливается внутреннее равновесие.

We have made a lot of discoveries,

Мы уже сделали много открытий:

we have shown that extracellular matrix talks to chromatin.

мы увидели, что внеклеточный матрикс взаимодействует с хроматином.

We have shown that there's little pieces of DNA

Мы увидели, что небольшие отрезки ДНК

on the specific genes of the mammary gland

особенных генов молочной железы

that actually respond to extracellular matrix.

реагируют на сигналы внеклеточного матрикса.

It has taken many years, but it has been very rewarding.

Для этого потребовалось много лет, но результат стоил того.

And before I get to the next slide, I have to tell you

Прежде чем перейти к следующему слайду, я хочу сказать вам,

that there are so many additional discoveries to be made.

что нам предстоит сделать ещё столько открытий!

There is so much mystery we don't know.

В мире так много тайн, о которых мы не знаем.

And I always say to the students and post-docs I lecture to,

На лекциях я всегда говорю своим студентам и аспирантам:

don't be arrogant, because arrogance kills curiosity.

«Не будьте высокомерными, потому что высокомерие убивает любознательность».

Curiosity and passion.

Любознательность и энтузиазм.

You need to always think, what else needs to be discovered?

Всегда нужно думать: «Что ещё можно открыть?

And maybe my discovery needs to be added to

Возможно, моё открытие нужно дополнить

or maybe it needs to be changed.

или изменить?»

So, we have now made an amazing discovery,

Недавно мы сделали потрясающее открытие.

a post-doc in the lab who is a physicist asked me,

Моя аспирантка — физик — спросила меня:

what do the cells do when you put them in?

«А что делают клетки, когда их помещают в ванночку?

What do they do in the beginning when they do?

Что они делают в самом начале процесса деления?»

I said, I don't know, we couldn't look at them.

Я ответила: «Не знаю, мы не могли их рассмотреть.

We didn't have high images in the old days.

Раньше у нас не было такой аппаратуры».

So she, being an imager and a physicist,

Она занимается физикой и графикой,

did this incredible thing.

и она сделала вот это чудо.

This is a single human breast cell in three dimensions.

Это клетка человеческой груди в трёхмерном изображении.

Look at it. It's constantly doing this.

Посмотрите. Она постоянно делает так.

Has a coherent movement.

У неё поступательное движение.

You put the cancer cells there, and they do go all over,

А раковые клетки двигаются в разные стороны,

they do this. They don't do this.

они делают вот так. Они не делают вот так.

And when we revert the cancer cell, it again does this.

А когда мы возвращаем раковую клетку в исходное состояние, она снова делает так.

Absolutely boggles my mind.

Поразительно!

So the cell acts like an embryo. What an exciting thing.

Клетка ведёт себя, как эмбрион. Это удивительное открытие!

So I'd like to finish with a poem.

Я хотела бы закончить выступление стихотворением.

Well I used to love English literature,

Раньше я любила английскую литературу;

and I debated in college, which one should I do?

в колледже я долго думала, что мне выбрать.

And unfortunately or fortunately, chemistry won.

К сожалению или к счастью, выбрала химию.

But here is a poem from Yeats. I'll just read you the last two lines.

Но сейчас я прочту вам последние 2 строчки стихотворения Йейтса.

It's called "Among the School Children."

Оно называется «Среди школьников».

"O body swayed to music / O brightening glance /

«О тело, что влекомо музыкой, о взор,

How [can we know] the dancer from the dance?"

В той пляске, где неразличим танцор».

And here is Merce Cunningham,

А это Мерс Каннингем.

I was fortunate to dance with him when I was younger,

В молодости мне посчастливилось танцевать с ним.

and here he is a dancer,

Танцуя,

and while he is dancing, he is both the dancer and the dance.

он является одновременно танцором и воплощением танца.

The minute he stops, we have neither.

Остановился — и нет уже ни того, ни другого.

So it's like form and function.

Так и здесь: форма и функция нераздельны.

Now, I'd like to show you a current picture of my group.

А это фотография группы моих студентов.

I have been fortunate to have had these magnificant

Мне посчастливилось учить этих прекрасных

students and post-docs who have taught me so much,

студентов и аспирантов, и самой многому учиться у них.

and I have had many of these groups come and go.

У меня было уже очень много подобных групп.

They are the future and I try to make them not be afraid

Они наше будущее, и я стараюсь научить их не бояться,

of being the cat and being told,

когда им, как этому коту, говорят:

don't think outside the box.

«Не смейте выходить за рамки!»

And I'd like to leave you with this thought.

Напоследок я поделюсь с вами удивительной мыслью.

On the left is water coming through the shore,

Слева — вода во время прилива,

taken from a NASA satellite.

снятая со спутника НАСА.

On the right, there is a coral.

Справа — коралл.

Now if you take the mammary gland and spread it

Если мы возьмём молочную железу, растянем её

and take the fat away, on a dish it looks like that.

и уберём жир в ванночке, она выглядит вот так.

Do they look the same? Do they have the same patterns?

Похоже, правда? Один и тот же рисунок!

Why is it that nature keeps doing that over and over again?

Почему же природа раз за разом воспроизводит одно и то же?

And I'd like to submit to you

Мне хочется рассказать вам о том,

that we have sequenced the human genome,

что мы разгадали тайну генома человека.

we know everything about the sequence of the gene,

Мы знаем всё о последовательности генов,

the language of the gene, the alphabet of the gene,

языке генов, алфавите генов,

But we know nothing, but nothing,

но мы не знаем ровным счётом ничего

about the language and alphabet of form.

о языке и алфавите формы.

So, it's a wonderful new horizon,

Это чудесный новый горизонт

it's a wonderful thing to discover for the young

восхитительных новых открытий для молодёжи

and the passionate old, and that's me.

и увлечённых наукой стариков — то есть для меня.

So go to it!

Так что вперёд!

(Applause)

(Аплодисменты)