A new superweapon in the fight against cancer | Paula Hammond

Перекладач: Valeriia Rudchenko Утверджено: Tetiana Batrak

Cancer affects all of us --

Тема раку турбує усіх нас -

especially the ones that come back over and over again,

особливо ті його типи, що повертаються знову та знову --

the highly invasive and drug-resistant ones,

особливо агресивні та стійки до терапії,

the ones that defy medical treatment,

ті, що ігнорують медичне лікування,

even when we throw our best drugs at them.

навіть коли ми атакуємо їх найкращими медикаментами.

Engineering at the molecular level,

Інженерія на молекулярному рівні,

working at the smallest of scales,

що має справу з найменшими частинками,

can provide exciting new ways

може надати нові захоплюючі методи

to fight the most aggressive forms of cancer.

боротьби з найбільш агресивними формами раку.

Cancer is a very clever disease.

Рак - дуже розумна хвороба.

There are some forms of cancer,

Є декілька її різновидів,

which, fortunately, we've learned how to address relatively well

які, на щастя, ми навчилися лікувати відносно добре

with known and established drugs and surgery.

з використанням відомих та надійних медикаментів та хірургії.

But there are some forms of cancer

Але є деякі форми,

that don't respond to these approaches,

не чутливі до традиційного лікування,

and the tumor survives or comes back,

і пухлина виживає або повертається

even after an onslaught of drugs.

навіть після потужної атаки ліками.

We can think of these very aggressive forms of cancer

Ці агресивні форми раку можна собі уявити

as kind of supervillains in a comic book.

як суперзлодіїв з книжки коміксів.

They're clever, they're adaptable,

Вони розумні, вони вміють пристосовуються,

and they're very good at staying alive.

і виживати.

And, like most supervillains these days,

І, як у більшості суперзлодіїв сьогодення,

their superpowers come from a genetic mutation.

їхня суперсила походить від генетичних мутацій.

The genes that are modified inside these tumor cells

Гени, що змінюються всередині клітин пухлини,

can enable and encode for new and unimagined modes of survival,

можуть уможливити та зашифрувати нечувані способи виживання,

allowing the cancer cell to live through

даючи раку змогу вижити

even our best chemotherapy treatments.

навіть під час найпотужніших хіміотерапій.

One example is a trick in which a gene allows a cell,

Наприклад, трапляється навіть таке, що ген дозволяє клітині,

even as the drug approaches the cell,

навіть коли ліки дісталися цієї клітини,

to push the drug out,

відштовхнути медикамент

before the drug can have any effect.

до того, як він почне діяти.

Imagine -- the cell effectively spits out the drug.

Уявіть собі - клітина може ефективно відштовхнути ліки.

This is just one example of the many genetic tricks

І це лише один приклад із багатьох генетичних витівок,

in the bag of our supervillain, cancer.

яких повно в кишенях нашого суперзлодія, раку.

All due to mutant genes.

І все завдяки генам, що мутують.

So, we have a supervillain with incredible superpowers.

Тож маємо суперзлодія з неймовіною суперсилою.

And we need a new and powerful mode of attack.

І маємо винайти новий та потужний метод атаки.

Actually, we can turn off a gene.

Насправді ми можемо вимкнути ген.

The key is a set of molecules known as siRNA.

Ключ до цього - малі інтерферуючі РНК.

siRNA are short sequences of genetic code

Малі інтерферуючі РНК - це послідовність генетичного коду,

that guide a cell to block a certain gene.

що дає клітині змогу заблокувати певний ген.

Each siRNA molecule can turn off a specific gene

Кожна мала інтерферуюча РНК молекула може вимкнути певний ген

inside the cell.

всередині клітини.

For many years since its discovery,

Впродовж багатьох років після її відкриття

scientists have been very excited

вчені наполегливо працюють над тим,

about how we can apply these gene blockers in medicine.

як застосувати ці блокатори генів у медицині.

But, there is a problem.

Але є проблема.

siRNA works well inside the cell.

Мала інтерферуюча РНК гарно працює всередині клітини.

But if it gets exposed to the enzymes

Але якщо її застосувати до ферментів,

that reside in our bloodstream or our tissues,

що знаходяться в нашому кровообігу або тканинах,

it degrades within seconds.

вони руйнуються впродовж секунд.

It has to be packaged, protected through its journey through the body

Вони мають бути упаковані, захищені під час подорожі тілом,

on its way to the final target inside the cancer cell.

дорогою до кінцевої точки всередині ракової клітини.

So, here's our strategy.

Ось наша стратегія.

First, we'll dose the cancer cell with siRNA, the gene blocker,

Спочатку наситити ракову клітину малими інтерферуючими РНК, блокаторами гену,

and silence those survival genes,

і вимкнути ті гени, що вижили,

and then we'll whop it with a chemo drug.

а тоді винищити її за допомогою хімії.

But how do we carry that out?

Але як це здійснити?

Using molecular engineering,

Використовуючи молекулярну інженерію,

we can actually design a superweapon

ми можемо розробити суперзброю,

that can travel through the bloodstream.

що зможе подорожувати кров’яним потоком.

It has to be tiny enough to get through the bloodstream,

Вона має бути достатньо маленька, аби мати змогу просуватися ним,

it's got to be small enough to penetrate the tumor tissue,

і достатньо маленька, аби проникнути в тканини пухлини,

and it's got to be tiny enough to be taken up inside the cancer cell.

а звідти в середину ракової клітини.

To do this job well,

Щоб зробити роботу добре,

it has to be about one one-hundredth the size of a human hair.

її розмір має бути 0,01 від розміру людської волосини.

Let's take a closer look at how we can build this nanoparticle.

Давайте розглянемо, як побудовані ці наночастинки.

First, let's start with the nanoparticle core.

Почнемо з ядра.

It's a tiny capsule that contains the chemotherapy drug.

Це крихітна капсула, що містить хіміотерапевтичні ліки.

This is the poison that will actually end the tumor cell's life.

Саме вони мають остаточно вбити клітину.

Around this core, we'll wrap a very thin,

Це ядро ми загорнемо у дуже тонку,

nanometers-thin blanket of siRNA.

нанометрично тонку ковдру з малих інтерферуючих РНК.

This is our gene blocker.

Це блокатор гену.

Because siRNA is strongly negatively charged,

Малі інтеферуючі РНК мають сильний негативний заряд,

we can protect it

ми можемо захистити їх

with a nice, protective layer of positively charged polymer.

шаром позитивно зарядженого полімеру.

The two oppositely charged molecules stick together

Дві протилежно заряджені молекули тримаються купи завдяки

through charge attraction,

взаємному тяжінню зарядів,

and that provides us with a protective layer

і це дає нам захисний шар, що запобігає

that prevents the siRNA from degrading in the bloodstream.

руйнуванню малих інтерферуючих РНК у кров’яному потоці.

We're almost done.

Ми майже закінчили.

(Laughter)

(Сміх)

But there is one more big obstacle we have to think about.

Але є ще більша перешкода, над якою варто замислитися.

In fact, it may be the biggest obstacle of all.

Насправді, найбільша проблема.

How do we deploy this superweapon?

Як доправити цю супер зброю?

I mean, every good weapon needs to be targeted,

Я маю на увазі, що кожна зброя має мати гарний приціл.

we have to target this superweapon to the supervillain cells

Ми маємо її націлити на клітини-злодії,

that reside in the tumor.

що живуть в середині пухлини.

But our bodies have a natural immune-defense system:

Але наші тіла мають імунну систему захисту:

cells that reside in the bloodstream

це клітини, що живуть в кров’яному потоці

and pick out things that don't belong,

і виявляють те, чого у ньому не повинно бути,

so that it can destroy or eliminate them.

щоби зруйнувати або знешкодити.

And guess what? Our nanoparticle is considered a foreign object.

І знаєте що?! Вони вважають наші наночастинки сторонніми об’єктами.

We have to sneak our nanoparticle past the tumor defense system.

Ми маємо непомітно доставити нано- частинки повз захисну систему пухлини.

We have to get it past this mechanism of getting rid of the foreign object

Маємо оминути механізм відкидання сторонніх об’єктів,

by disguising it.

маскуючись.

So we add one more negatively charged layer

Тож додамо ще один негативно заряджений шар

around this nanoparticle,

навколо наночастинки,

which serves two purposes.

що матиме дві задачі.

First, this outer layer is one of the naturally charged,

Перша, це зовнішнє, природньо заряджене покриття

highly hydrated polysaccharides that resides in our body.

складається з високо гідратованих полісахаридів, які також є в тілі людини.

It creates a cloud of water molecules around the nanoparticle

Воно створює скупчення молекул води навколо наночастинок,

that gives us an invisibility cloaking effect.

що забезпечує ефект невидимки.

This invisibility cloak allows the nanoparticle

А це в свою чергу дає можливість наночастинкам

to travel through the bloodstream

подорожувати кров’яним потоком,

long and far enough to reach the tumor,

аж допоки вони дістануться пухлини,

without getting eliminated by the body.

і тіло їх при цьому не знищить.

Second, this layer contains molecules

По-друге, це покриття містить молекули,

which bind specifically to our tumor cell.

що зв'язуються з клітиною пухлини.

Once bound, the cancer cell takes up the nanoparticle,

Після зв'язування ракові клітини приймають наночастинки,

and now we have our nanoparticle inside the cancer cell

і тепер вони всередині клітини,

and ready to deploy.

готові діяти.

Alright! I feel the same way. Let's go!

Це надзвичайно! Правда?!

(Applause)

(Оплески)

The siRNA is deployed first.

Спочатку діють малі інтерферуючі РНК.

It acts for hours,

Вони діють впродовж багатьох годин,

giving enough time to silence and block those survival genes.

даючи можливість заблокувати гени, що вижили.

We have now disabled those genetic superpowers.

Тепер ми вимкнули ті генетичні суперсили.

What remains is a cancer cell with no special defenses.

Залишилась лише ракова клітина без спеціального захисту.

Then, the chemotherapy drug comes out of the core

Тоді хіміотерапія вивільняється з ядра

and destroys the tumor cell cleanly and efficiently.

і руйнує пухлину охайно та ефективно.

With sufficient gene blockers,

З достатньою кількістю блокаторів гену

we can address many different kinds of mutations,

ми можемо дістатися до багатьох різних видів мутацій,

allowing the chance to sweep out tumors,

даючи шанс видалити пухини,

without leaving behind any bad guys.

не залишаючи нічого по собі.

So, how does our strategy work?

Як працює наша стратегія?

We've tested these nanostructure particles in animals

Ми протестували ці наночастинки на тваринах,

using a highly aggressive form of triple-negative breast cancer.

на прикладі особливо агресивного раку молочної залози.

This triple-negative breast cancer exhibits the gene

Цей вид раку виявляє ген,

that spits out cancer drug as soon as it is delivered.

що одразу відштовхує ліки.

Usually, doxorubicin -- let's call it "dox" -- is the cancer drug

Зазвичай, доксорубіцин - нехай буде просто докс - ліки проти раку,

that is the first line of treatment for breast cancer.

це найперша лінія лікування раку грудей.

So, we first treated our animals with a dox core, dox only.

Спочатку ми лікували звірів доксом, лише ним.

The tumor slowed their rate of growth,

Пухлини сповільнювали швидкість росту,

but they still grew rapidly,

але все ще росли доволі швидко,

doubling in size over a period of two weeks.

збільшувались вдвічі впродовж лише двох тижнів.

Then, we tried our combination superweapon.

Тоді ми спробували комбінацію зі своєю суперзброєю.

A nanolayer particle with siRNA against the chemo pump,

Частинку з наношарами та малими інтерферуючими РНК, хіміо насос

plus, we have the dox in the core.

та докс.

And look -- we found that not only did the tumors stop growing,

І виявили, що пухлина не просто перестала рости,

they actually decreased in size

вона зменшилася в розмірі

and were eliminated in some cases.

і зникла в деяких випадках.

The tumors were actually regressing.

Пухлини регресували.

(Applause)

(Оплески)

What's great about this approach is that it can be personalized.

Цей спосіб лікування можна персоналізувати.

We can add many different layers of siRNA

Ми можемо додати багато різних шарів малих інтерферуючих РНК,

to address different mutations and tumor defense mechanisms.

щоб протидіяти різним захисним механізмам пухлин і мутаціям.

And we can put different drugs into the nanoparticle core.

І помістити різні ліки у ядро.

As doctors learn how to test patients

Коли лікарі обстежують пацієнтів

and understand certain tumor genetic types,

та розпізнають певні генетичні типи пухлин,

they can help us determine which patients can benefit from this strategy

вони можуть допомогти нам зрозуміти, кому саме ми можемо допомогти

and which gene blockers we can use.

і які блокатори гену використати.

Ovarian cancer strikes a special chord with me.

Мені особливо цікавий рак яєчників.

It is a very aggressive cancer,

Він надзвичайно агресивний,

in part because it's discovered at very late stages,

частково через те, що його виявляють на дуже пізніх стадіях,

when it's highly advanced

коли він сильно прогресує

and there are a number of genetic mutations.

і має низку генетичних мутацій.

After the first round of chemotherapy,

Після першого циклу хіміотерапії

this cancer comes back for 75 percent of patients.

він повертається до 75% пацієнтів.

And it usually comes back in a drug-resistant form.

І повертається вже стійким до ліків.

High-grade ovarian cancer

Високозлоякісний рак яєчників -

is one of the biggest supervillains out there.

один із найбільших суперзлодіїв.

And we're now directing our superweapon

І ми направляємо свою суперсилу,

toward its defeat.

щоб його знищити.

As a researcher,

Як досліднику

I usually don't get to work with patients.

мені не випадає можливість працювати з пацієнтами.

But I recently met a mother

Але нещодавно я зустріла Мімі, матір,

who is an ovarian cancer survivor, Mimi, and her daughter, Paige.

яка вижила після раку яєчників, і її доньку Пейдж.

I was deeply inspired by the optimism and strength

Оптимізм і сила,

that both mother and daughter displayed

якими були сповнені матір та донька,

and by their story of courage and support.

їхня мужність та підтримка надихнули мене.

At this event, we spoke about the different technologies

Під час тієї зустрічі ми розмовляли про різні технології,

directed at cancer.

спрямовані проти раку.

And Mimi was in tears

І Мімі, зі сльозами на очах,

as she explained how learning about these efforts

пояснила, як ці зусилля, спрямовані на вивчення хвороби,

gives her hope for future generations,

дають надію для майбутніх поколінь,

including her own daughter.

зокрема її власній доньці.

This really touched me.

Це мене вразило.

It's not just about building really elegant science.

Мова йде не тільки про дуже складну науку.

It's about changing people's lives.

Мова про те, як можна змінити людські життя.

It's about understanding the power of engineering

Розуміння сили інженерії

on the scale of molecules.

на рівні молекул.

I know that as students like Paige move forward in their careers,

Я знаю, що студенти, такі як Пейдж, просуваються в кар’єрі,

they'll open new possibilities

відкривають нові можливості,

in addressing some of the big health problems in the world --

ставлять питання щодо великих проблем в світі, пов’язаних зі здоров’ям,

including ovarian cancer, neurological disorders, infectious disease --

включаючи рак яєчників, неврологічні розлади, інфекційні захворювання -

just as chemical engineering has found a way to open doors for me,

так само, як хімічна інженерія знайшла спосіб відчинити двері для мене

and has provided a way of engineering

і надала можливість спроектувати

on the tiniest scale, that of molecules,

засіб на рівні молекул,

to heal on the human scale.

щоби лікувати на рівні людей.

Thank you.

Дякую.

(Applause)

(Оплески)