New nanotech to detect cancer early | Joshua Smith

Перекладач: Elena Artushenko Утверджено: Hanna Leliv

"You have cancer."

"Ви хворі на рак".

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

На жаль, приблизно 40 відсотків з нас почує ці слова протягом життя,

and half will not survive.

і для половини це скінчиться летально.

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

Це означає, що двом з п'яти ваших найближчих друзів та родичів

will be diagnosed with some form of cancer,

поставлять діагноз рак,

and one will die.

і один із них не виживе.

Beyond the physical hardships,

Окрім психологічного тиску,

roughly one-third of cancer survivors here in the US

приблизно одна третина пацієнтів, які вилікувалися від раку в США,

will go into debt from treatment.

матимуть борги за лікування.

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

Вони щонайменше у два з половиною рази частіше визнають себе банкрутами,

than those without cancer.

ніж ті, хто не хворів.

This disease is pervasive.

Ця хвороба повністю поглинає людину.

It's emotionally draining

Вона емоційно виснажує

and, for many,

і багатьох

financially destructive.

спустошує фінансово.

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

Але такий діагноз не має прирікати на смерть.

Finding cancer early,

Діагностика на ранніх стадіях,

closer its genesis,

якомога ближче до початку,

is one of the critical factors to improving treatment options,

є одним із вирішальних факторів вибору методу лікування,

reducing its emotional impact

що послаблює емоційний вплив

and minimizing financial burdens.

та скорочує витрати.

Most importantly,

Найважливіше --

finding cancer early --

це рання діагностика,

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

яка є першочерговою метою мого дослідження

greatly enhances your odds of survival.

і яка значно збільшує шанси вижити.

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

Якщо ми розглянемо захворювання на рак молочної залози,

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

то побачимо, що при виявленні і початку лікування на першій стадії

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

рівень виживання протягом п'яти років становить близько 100 відсотків,

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

але шанси зменшуються лише до 22 відсотків на четвертій стадії.

And similar trends are found for colorectal and ovarian cancer.

Подібні тенденції простежуються при колоректальному раку та раку яєчників.

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

Тепер ми усвідомлюємо, що рання діагностика

is critical for survival.

вкрай необхідна для того, щоб вижити.

The problem is that many cancer diagnostic tools are invasive,

Проблема в тому, що методи діагностики інвазивні,

costly,

затратні,

often inaccurate

часто неточні,

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

і потребують надзвичайно багато часу для отримання результатів.

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

Ситуація ще гірша, коли ми маємо справу з

such as ovarian, liver or pancreatic cancer,

раком яєчників, печінки або підшлункової залози,

good screening methods simply don't exist,

для яких просто не існує хороших методів скринінгу,

meaning that often people wait until physical symptoms surface,

отже, людина не знає про хворобу до прояву симптомів,

which are themselves already indicators of late-stage progression.

які вже свідчать про запущену стадію.

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

Це наче раптовий наліт смерчу без завчасного оповіщення,

there is no alarm to warn,

без попередження про небезпеку,

for the danger is already at your doorstep

про загрозу, яка вже на порозі, --

when your odds of survival are greatly reduced.

в такому випадку шанси на порятунок значно зменшуються.

Having the convenience and accessibility of regular screening options

Маючи можливість регулярного проведення скринінгу,

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

доступного, неінвазивного, який оперативно надає результат,

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

ми отримаємо потужну зброю у боротьбі з раком.

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

Вчасне попередження дасть нам змогу успішно подолати хворобу,

instead of merely following in its relentless wake.

а не просто стежити за її безжалісним протіканням.

And this is exactly what I've been doing.

Це саме те, чим я займаюсь.

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

Протягом останніх трьох років я розробляю технології,

that could ultimately aid clinicians

які нарешті зможуть допомогти лікарям

with rapid, early-stage cancer diagnostics.

проводити своєчасну діагностику раку на ранніх стадіях.

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

Я керувався глибокою науковою цікавістю

and a passion to change these statistics.

та палким бажанням змінити цю статистику.

Last year however,

Проте минулого року

this fight became much more personal

ця боротьба набула особистісного характеру -

when my wife was diagnosed with breast cancer.

у моєї дружини виявили рак молочної залози.

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

Це спричинило сильний та неочікуваний емоційний поштовх,

to these efforts.

який вплинув на мою роботу.

I know firsthand how life-altering treatment can be,

З особистого досвіду я знаю, який ризик для життя становить лікування

and I'm keenly aware of the emotional havoc

і повністю усвідомлюю, як хвороба емоційно спустошує

that cancer can wreak on a family,

всю родину,

which in our case included our two young daughters.

а надто коли в ній - як у нашому випадку - є двоє маленьких донечок.

Because we found it early during a routine mammogram,

Ми виявили хворобу на ранній стадії під час планової маммограми

we were able to focus primarily on treatment options

і змогли зосередитися, в першу чергу, на методах лікування

for the localized tumor,

локальних пухлин,

reaffirming to me how important an early diagnosis is.

що знову підкреслює важливість ранньої діагностики.

Unlike other forms of cancer,

На відміну від діагностики інших форм раку,

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

маммограма дає можливість виявити рак молочної залози на ранній стадії.

Still, not everyone has this done,

Але не всі її проходять.

or they may develop breast cancer

Також можливий розвиток хвороби

before the middle age recommendation for having a mammogram.

ще до досягнення середнього віку, рекомендованого для проведення маммограми.

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

Отже, багато що потрібно вдосконалити

even for cancers that do have screening options,

як для тих форм раку, які надаються для скринінгу,

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

так - тим паче - для тих, які для нього не надаються.

A key challenge then for cancer researchers

Головне завдання дослідників раку -

is to develop methods

розробка методів,

that make regular screening for many types of cancers

за допомогою яких скринінг різних форм раку стане

much more accessible.

значно доступнішим.

Imagine a scenario where during your regular checkup,

Уявіть ситуацію, коли при проведенні планового огляду

your doctor can take a simple, noninvasive urine sample,

лікар може взяти простий аналіз сечі

or other liquid biopsy,

або біопсію іншої рідини

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

і видати вам результат одразу, поки ви знаходитесь в його кабінеті.

Such a technology could dramatically reduce the number of people

Така технологія значно скоротить кількість людей,

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

хвороба яких залишається невиявленою на ранній стадії.

My research team of engineers and biochemists

Моя команда дослідників, інженерів та біохіміків

is working on exactly this challenge.

працює саме над цим завданням.

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

Ми розробляємо способи виявлення раку на ранніх стадіях

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

за допомогою скринінгів, які проводяться, коли людина здорова,

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

і дадуть змогу вживати заходів для зупинки розвитку раку при його зародженні,

and before it can progress beyond its infancy.

не даючи йому перетнути ранню стадію розитку.

The silver bullet in this case are tiny vesicles,

Чудодійним засобом тут є крихітні везикули, --

little escape pods regularly shed by cells called exosomes.

це маленькі пухирці, так звані екзосоми, які виділяються клітинами організму.

Exosomes are important biomarkers

Екзсоми - важливі біомаркери,

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

які є завчасною системою оповіщення для попередження розвитку раку.

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

Оскільки вони розповсюджені у будь-якій рідині людського тіла --

including blood, urine and saliva,

у крові, сечі й лімфі,

they're extremely attractive for noninvasive liquid biopsies.

їх зручно використовувати для неінвазивної біопсії.

There's just one problem.

Є тільки одна проблема.

An automated system for rapidly sorting these important biomarkers

Автоматична система швидкого сортування цих важливих біомаркерів

is not currently available.

наразі нам не доступна.

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

Ми створили технологію нано-DLD,

that is capable of precisely this:

яка повністю здатна

automated exosome isolation

автоматично відокремлювати екзосоми,

to aid rapid cancer diagnostics.

надаючи можливість швидко поставити діагноз.

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

Екзосоми -- це найновіша зброя швидкого реагування

to emerge on the liquid biopsy front.

при проведенні біопсії рідини.

And they're really, really small.

Вони дійсно дуже-дуже маленькі.

They measure just 30 to 150 nanometers in diameter.

Їх розмір становить від 30 до 150 нанометрів в діаметрі.

This is so tiny

Вони настількі крихітні,

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

що в еритроциті їх може поміститися близько мільйона.

That's roughly the difference between a golf ball

Різниця - як між кулькою для гольфу

and a fine grain piece of sand.

та піщинкою середнього розміру.

Once thought to be little bins for unwanted cellular waste,

Вважалося, що вони є маленькими резервуарами для відходів клітин,

it has been found that cells actually communicate

поки не з'ясували, що клітини насправді взаємодіють з ними,

by producing and absorbing these exosomes

утворюючи та поглинаючи екзосоми,

which contain surface receptors,

на поверхні яких розташовані рецептори,

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

що збирають білки та генетичний матеріал клітини, від якої вони утворились.

When absorbed by a neighboring cell,

Коли екзосоми поглинає сусідня клітина,

exosomes release their contents into the receiving cell,

вони переносять свій вміст у ту клітину

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

і в такий спосіб можуть запустити істотні зміни у вигляді гену -

some good,

іноді позитивні,

and this is where cancer comes in,

а у випадку виникнення раку -

some bad.

негативні.

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

Оскільки вони знаходяться у материнській клітині

and contain a sample of its environment,

і містять її зразок,

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

вони несуть генетичний зразок здоров'я клітини та її походження.

All of these qualities make exosomes invaluable messengers

Завдяки цьому екзосоми є безцінними провідниками,

that potentially allow physicians

які потенційно дають змогу лікарям

to eavesdrop on your health at the cellular level.

стежити за вашим здоров'ям на клітинному рівні.

To catch cancer early, however,

Щоб виявити рак на ранній стадії,

you have to frequently intercept these messages

ви маєте регулярно отримувати інформацію,

to determine when cancer-causing troublemakers within your body

що дасть змогу виявити причини, які спричиняють хворобу у вашому тілі,

decide to start staging a coup,

щоб вчасно дати відсіч,

which is why regular screening is so critical

ось чому регулярний скринінг надзвичайно потрібен,

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

і тому ми розробляємо технології, що дають цю можливість.

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

Коли цьогоріч поставили перший діагноз на основі дослідженні екзосом,

they are not yet part of mainstream healthcare options.

вони - екзосоми - ще не були одним із основних показників в системі охорони здоров'я.

In addition to their recent emergence,

Крім того, що вони з'явились нещодавно,

another factor that's limiting their widespread adoption

їх широке використання стримується

is that currently, no automated exosome isolation system exists

відсутністю автоматичної системи ізоляції екзосом,

to make regular screening economically accessible.

яка зробить скринінг економічно доступним.

The current gold standard for exosome isolation

На сьогодні найвищий стандарт ізоляції екзосом

includes ultracentrifugation,

включає в себе центрифугування, --

a process requiring expensive laboratory equipment,

процес, який потребує недешевого лабораторного обладнання,

a trained lab tech

технічної освіти персоналу

and about 30 hours of time to process a sample.

та приблизно 30 годин роботи над одним зразком.

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

Ми опановуємо різні шляхи розробки автоматичної ізоляції екзосом,

from a sample such as urine.

працюючи зі зразками сечі.

We use a chip-based, continuous flow separation technique

Ми використовуємо техніку безперервного розподілу потоку на основі мікросхем

called deterministic lateral displacement.

під назвою детермінований бічний зсув.

And we have done with it

І ми вже зробили те,

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

що напівпроводникова промисловість робила успішно протягом 50 років.

We shrunk the dimensions of this technology

Ми скоротили розміри технології

from the micron scale to the true nanoscale.

зі шкали мікронів до шкали нано.

So how does it work?

Отже, як це працює?

In a nutshell,

У кількох словах,

a set of tiny pillars separated by nanoscopic gaps

є набір крихітних стовпчиків, роз'єднаних наноскопічними проміжками,

are arranged in such a way

які розташовані так,

that the system divides the fluid into streamlines,

що система розподіляє рідину на потоки,

with the larger cancer-related nanoparticles being separated

в яких більші за розміром ракові наночастинки відділяються

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

від менших, здорових частинок, через процес перенаправлення.

which can in contrast

Менші частинки можуть

move around the pillars in a zigzag-type motion

кружляти навколо стовпчиків зигзагоподібними рухами,

in the direction of fluid flow.

підпорядковуючись потоку рідини.

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

Кінцевим результатом є повне відокремлення цих двох типів маленьких частинок.

You can visualize this separation process

Процес відокремлення можна уявити

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

як дорожній рух на трасі, яка розгалужується на два шляхи -

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

один веде до темного тунелю під горою,

and the other road going around it.

а інший спрямовується в об'їзд.

Here, smaller cars can go through the tunnel

Тут маленькі автомобілі можуть проїхати тунелем,

while larger trucks, carrying potentially hazardous material,

а більші вантажівки, які везуть потенційно небезпечний матеріал,

are forced to take the detour route.

змушені об'їзджати.

Traffic is effectively separated by size and contents

Учасники руху ефективно розділяються за розміром та змістом

without impeding its flow.

без затримки потоку.

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

Саме так працює наша система, але на набагато меншому рівні.

The idea here is that the separation process for screening

Ідея полягає у тому, що процес розподілу для скринінгу

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

має бути простий як процес роботи зі зразками сечі, крові або лімфи,

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

що є у коротокостроковій перспективі на декілька наступних років.

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

Зрештою, це може використовуватися для ізоляції і визначення цільових екзосом,

associated with a particular type of cancer,

які взаємодіють з певною формою раку,

sensing and reporting their presence within minutes.

визначаючи їх та повідомляючи про наявність в лічені хвилини.

This would make rapid diagnostics virtually painless.

Це зробить швидке діагностування практично безболісним.

Broadly speaking,

Взагалі,

the ability to separate and enrich biomarkers

можливість відокремлювати та збагачувати біомаркери

with nanoscale precision in an automated way,

автоматизовано, дотримуючись точності на нанорівні,

opens the door to better understanding diseases such as cancer,

відкриває шлях до кращого розуміння таких хвороб як рак,

with applications ranging from sample preparation to diagnostics,

від приготування зразків до діагностики,

and from drug resistance monitoring to therapeutics.

від моніторингу стійкості і ліків до терапії.

Even before my wife's bout with cancer,

Перед тим, як моя дружина захворіла на рак,

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

я мріяв про автоматизацію цього процесу

to make regular screening more accessible,

задля більшої доступності проведення регулярного скринінгу,

similar to the way Henry Ford made the automobile accessible

подібно до того, як Генрі Форд зробив автомобілі доступними

to the general population

для різних верств населення,

through development of the assembly line.

впровадивши конвеєр.

Automation is the key to accessibility.

Автоматизація - це ключ до доступності.

And in the spirit of the Hoover dream,

В дусі виборчого слогана Гувера -

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

"курча у кожній каструлі, автомобіль у кожному гаражі" -

we're developing a technology

ми розробляємо технологію,

that could ultimately place an early-warning cancer detection system

яка, врешті, зможе слугувати для раннього виявлення раку

in every home.

в кожному домі.

This would allow every man, woman and child

Це надасть кожному чоловіку, жінці й дитині

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

можливість регулярного тестування, коли вони здорові,

catching cancer when it first emerges.

адже вони одразу отримають сигнал про перші прояви раку.

It is my hope and dream

Це моя надія та мрія --

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

допомогти людям з усього світу уникнути втрат --

physical, financial and emotional --

фізичних, фінансових та емоційних,

faced by today's cancer patients,

яких зазнають сьогодні хворі на рак.

hardships that I'm well acquainted with.

Це тягар, з яким я добре знайомий.

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

Також я радий, оскільки рак у моєї дружини було виявлено на ранній стадії,

her treatment was successful,

її лікування було успішне

and she is now, thankfully, cancer-free.

і тепер, на щастя, вона здорова.

(Applause)

(Оплески)

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

Це той результат, який я хотів би бачити у кожного пацієнта, хворого на рак.

With the work that my team has already done

Дивлячись на роботу, виконану моєю командою

on separation of nanoscale biomarkers

з відокремлення біомаркерів на нано-рівні

for rapid, early-stage cancer diagnostics,

для швидкого дігностування раку на ранніх стадіях,

I am optimistic that within the next decade,

я оптимістично дивлюсь у наступні десять років,

this type of technology will be available,

коли ці технології стануть доступні

helping protect our friends, our family and future generations.

й допомогатимуть нашим друзям, родині і прийдешнім поколінням.

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

Якщо нам не пощастило з тим, що ми не застраховані від раку,

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

оповіщення на ранній стадії стане маяком надії для людей.

Thank you.

Дякую.

(Applause)

(Оплески)