This tiny particle could roam your body to find tumors | Sangeeta Bhatia

Перекладач: Valeriia Rudchenko Утверджено: Hanna Leliv

In the space that used to house one transistor,

На місці, де колись вміщався один транзистор,

we can now fit one billion.

ми тепер можемо вмістити один мільярд.

That made it so that a computer the size of an entire room

Завдяки цьому комп’ютер, що колись займав цілу кімнату,

now fits in your pocket.

тепер лежить у нас у кишені.

You might say the future is small.

Можна сказати, що майбутнє маленьке.

As an engineer,

Мене, як інженера,

I'm inspired by this miniaturization revolution in computers.

надихає революція мініатюризації в комп’ютерах.

As a physician,

Як лікар, я думаю

I wonder whether we could use it to reduce the number of lives lost

чи могли б ми використати це, щоб зменшити кількість втрачених життів

due to one of the fastest-growing diseases on Earth:

через одну з найпоширеніших хвороб на Землі -

cancer.

- рак.

Now when I say that,

Коли я це сказала,

what most people hear me say is that we're working on curing cancer.

більшість людей подумали, що ми працюємо над ліками від раку.

And we are.

Це справді так.

But it turns out

Але виявляється,

that there's an incredible opportunity to save lives

що існує неймовірна можливість рятувати життя

through the early detection and prevention of cancer.

завдяки ранньому виявленню та попередженню раку.

Worldwide, over two-thirds of deaths due to cancer are fully preventable

В усьому світі три чверті смертей, спричинених раком, можна попередити,

using methods that we already have in hand today.

використовуючи наявні сьогодні методи.

Things like vaccination, timely screening

Це вакцинація і вчасні обстеження.

and of course, stopping smoking.

І, звісно, варто кинути палити.

But even with the best tools and technologies that we have today,

Але навіть за допомогою найкращих сьогоденних технологій

some tumors can't be detected

деякі пухлини ми не в змозі виявити.

until 10 years after they've started growing,

Аж поки не мине 10 років від початку їхнього росту.

when they are 50 million cancer cells strong.

Тоді коли вони вже містять 50 мільйонів клітин раку.

What if we had better technologies

Що якби ми мали кращі технології

to detect some of these more deadly cancers sooner,

для раннього виявлення деяких видів смертельного раку,

when they could be removed,

тоді коли вони ще операбельні,

when they were just getting started?

коли вони тільки почали рости?

Let me tell you about how miniaturization might get us there.

Хочу розповісти вам, як мініатюризація може нам допомогти.

This is a microscope in a typical lab

Це мікроскоп у типовій лабораторії.

that a pathologist would use for looking at a tissue specimen,

Патолог використовує його, щоб розглянути зразки тканин,

like a biopsy or a pap smear.

на кшталт біопсії або мазку з шийки матки.

This $7,000 microscope

Цей мікроскоп, вартістю 7 тисяч доларів,

would be used by somebody with years of specialized training

використовуватиме людина, яка роками навчалася

to spot cancer cells.

розпізнавати клітини раку.

This is an image from a colleague of mine at Rice University,

Це фото моєї колеги з Університету Райс

Rebecca Richards-Kortum.

Ребекки Ричардс-Кортум.

What she and her team have done is miniaturize that whole microscope

Вона та її колеги зменшили той мікроскоп

into this $10 part,

до детальки ціною 10$,

and it fits on the end of an optical fiber.

що вміщається на кінчику оптоволокна.

Now what that means is instead of taking a sample from a patient

Це означає, що замість брати аналізи у пацієнта

and sending it to the microscope,

і відправляти їх під мікроскоп,

you can bring the microscope to the patient.

ми можемо помістити мікроскоп у пацієнта.

And then, instead of requiring a specialist to look at the images,

І замість того, щоби спеціалісти роздивлялись фото,

you can train the computer to score normal versus cancerous cells.

ми можемо натренувати комп’ютер відрізняти нормальні клітини від ракових.

Now this is important,

Це важливо, бо

because what they found working in rural communities,

працюючи в селах, вони дізналися,

is that even when they have a mobile screening van

що навіть коли туди діставався автобус

that can go out into the community and perform exams

для проведення скринінгу,

and collect samples

забору аналізів та оглядів,

and send them to the central hospital for analysis,

які потім відправляють до центрального шпиталю на аналіз,

that days later,

пізніше, за кілька днів,

women get a call with an abnormal test result

жінкам, які мають погані результати, дзвонять

and they're asked to come in.

і просять приїхати.

Fully half of them don't turn up because they can't afford the trip.

Половина з них ніколи не з’являється, бо не може собі цього дозволити.

With the integrated microscope and computer analysis,

З інтегрованим мікроскопом та комп’ютерним аналізом

Rebecca and her colleagues have been able to create a van

Ребекка та її колеги змогли створити автобус,

that has both a diagnostic setup and a treatment setup.

який має змогу проводити і діагностику, і лікування.

And what that means is that they can do a diagnosis

Це означає, що вони здатні діагностувати

and perform therapy on the spot,

та розпочати терапію на місці,

so no one is lost to follow up.

щоби всі пацієнти отримали лікування.

That's just one example of how miniaturization can save lives.

Це тільки один приклад, як мініатюризація може рятувати життя.

Now as engineers,

Як інженери,

we think of this as straight-up miniaturization.

ми сприймаємо мініатюризацію дуже лінійно.

You took a big thing and you made it little.

Береш велику річ і зменшуєш.

But what I told you before about computers

Але я вже розповідала про комп’ютери,

was that they transformed our lives

які змінили наше життя,

when they became small enough for us to take them everywhere.

коли стали достатньо маленькими, щоб ми носили їх всюди з собою.

So what is the transformational equivalent like that in medicine?

То що ж могло б так само змінити медицину?

Well, what if you had a detector

Що, якби ви мали детектор,

that was so small that it could circulate in your body,

такий маленький, що він був би здатний циркулювати вашим тілом,

find the tumor all by itself

самостійно виявляти пухлину

and send a signal to the outside world?

і відсилати сигнал у зовнішній світ?

It sounds a little bit like science fiction.

Звучить як наукова фантастика.

But actually, nanotechnology allows us to do just that.

Але, насправді, нанотехнології дають нам змогу робити саме це.

Nanotechnology allows us to shrink the parts that make up the detector

Нанотехнології дають змогу зменшити частини, з яких складається детектор,

from the width of a human hair,

з ширини людської волосини,

which is 100 microns,

а це 100 мікронів,

to a thousand times smaller,

до ширини, в тисячу разів меншої -

which is 100 nanometers.

до 100 нанометрів.

And that has profound implications.

Це має велике значення.

It turns out that materials actually change their properties

Виявляється, матеріали можуть змінювати свої властивості

at the nanoscale.

у наномасштабах.

You take a common material like gold,

Беремо звичайний матеріал на кшталт золота

and you grind it into dust, into gold nanoparticles,

і розтираємо його у пил, у золоті наночасточки,

and it changes from looking gold to looking red.

і золото виглядає вже не золотим, а червоним.

If you take a more exotic material like cadmium selenide --

Якщо взяти більш екзотичний матеріал, скажімо селенід кадмію -

forms a big, black crystal --

він виглядає як великий чорний кристал -

if you make nanocrystals out of this material

якщо зробити з нього нанокристали,

and you put it in a liquid,

покласти їх у рідину

and you shine light on it,

і направити на них світло,

they glow.

вони світяться.

And they glow blue, green, yellow, orange, red,

Світяться синім, зеленим, жовтим, помаранчевим і червоним.

depending only on their size.

Це залежить лише від їхнього розміру.

It's wild! Can you imagine an object like that in the macro world?

Неймовірно! Можете уявити собі такий предмет у макросвіті?

It would be like all the denim jeans in your closet are all made of cotton,

Це так наче всі ваші джинси, зроблені з бавовни,

but they are different colors depending only on their size.

мали б різні кольори залежно від розміру.

(Laughter)

(Сміх)

So as a physician,

Як лікаря,

what's just as interesting to me

окрім зміни кольору матеріалів,

is that it's not just the color of materials

мене цікавлять

that changes at the nanoscale;

інші зміни у наномасштабі.

the way they travel in your body also changes.

Змінюється з те, як вони рухаються по нашому тілу.

And this is the kind of observation that we're going to use

І саме ці спостереження ми будемо використовувати,

to make a better cancer detector.

щоб зробити кращі детектори раку.

So let me show you what I mean.

Поясню, що я маю на увазі.

This is a blood vessel in the body.

Це кровоносна судина,

Surrounding the blood vessel is a tumor.

оточена пухлиною.

We're going to inject nanoparticles into the blood vessel

Ми збираємося ввести наночастини у судину

and watch how they travel from the bloodstream into the tumor.

і подивитися, як вони рухатимуться з кров’яного потоку у пухлину.

Now it turns out that the blood vessels of many tumors are leaky,

Виявляється, що кровоносні судини пухлин не щільні,

and so nanoparticles can leak out from the bloodstream into the tumor.

і наночастини можуть виливатися з кров’яного потоку до пухлини.

Whether they leak out depends on their size.

Чи це станеться, залежить від їхнього розміру.

So in this image,

На цьому малюнку

the smaller, hundred-nanometer, blue nanoparticles are leaking out,

менші, сині наночастинки завбільшки 100-нанометрів, витікають

and the larger, 500-nanometer, red nanoparticles

а червоні, більші, завбільшки 500-нанометрів,

are stuck in the bloodstream.

застрягають у кров’яному потоці.

So that means as an engineer,

Це означає, що

depending on how big or small I make a material,

залежно від того маленьким чи великим я зроблю матеріал,

I can change where it goes in your body.

я можу скерувати, куди він піде в нашому тілі.

In my lab, we recently made a cancer nanodetector

У моїй лабораторії ми нещодавно зробили нанодетектор раку,

that is so small that it could travel into the body and look for tumors.

такий маленький, що він зможе рухатися тілом у пошуку пухлин.

We designed it to listen for tumor invasion:

Він може прислуховуватися до вторгнення пухлини,

the orchestra of chemical signals that tumors need to make to spread.

оркестру хімічних сигналів, що необхідний їй для розповсюдження.

For a tumor to break out of the tissue that it's born in,

Щоб пухлина вирвалася з тканини, де вона зародилася,

it has to make chemicals called enzymes

вона має виробити ферменти,

to chew through the scaffolding of tissues.

щоб прокласти собі шлях з тканин.

We designed these nanoparticles to be activated by these enzymes.

Ми створили наночастинки, що активуються цими ферментами.

One enzyme can activate a thousand of these chemical reactions in an hour.

Один фермент може активувати тисячі хімічних реакцій впродовж години.

Now in engineering, we call that one-to-a-thousand ratio

Ми називаємо це кофіцієнтом підсилення

a form of amplification,

один до тисячі,

and it makes something ultrasensitive.

що робить детектор дуже чутливим.

So we've made an ultrasensitive cancer detector.

Ми зробили ультрачутливий детектор раку.

OK, but how do I get this activated signal to the outside world,

Добре, але як отримати цей активований сигнал у зовнішньому світі,

where I can act on it?

що можна зробити?

For this, we're going to use one more piece of nanoscale biology,

Для цього використаємо біологічну наночасточку,

and that has to do with the kidney.

пов’язану з нирками.

The kidney is a filter.

Нирка - фільтр.

Its job is to filter out the blood and put waste into the urine.

ЇЇ завдання - очищувати кров і виводити зайве із сечею.

It turns out that what the kidney filters

Виявилося, що те, що виводять нирки,

is also dependent on size.

також залежить від розміру.

So in this image, what you can see

Тож на малюнку ви бачите:

is that everything smaller than five nanometers

все, що менше за 5 нанометрів,

is going from the blood, through the kidney, into the urine,

буде виведену з крові через нирки у сечею,

and everything else that's bigger is retained.

а все, що більше, залишиться.

OK, so if I make a 100-nanometer cancer detector,

Тож якщо я зроблю детектор завбільшки 100 нанометрів

I inject it in the bloodstream,

і введу його у кров’яний потік,

it can leak into the tumor where it's activated by tumor enzymes

він зможе дістатися пухлини, де активує ферменти пухлини

to release a small signal

і видасть маленький сигнал

that is small enough to be filtered out of the kidney

достатньо маленький, щоб нирки його вивели

and put into the urine,

з сечею.

I have a signal in the outside world that I can detect.

І я матиму сигнал у зовнішньому світі, який зможу ідентифікувати.

OK, but there's one more problem.

Але є одна проблема.

This is a tiny little signal,

Сигнал малюсінький.

so how do I detect it?

Як мені його розпізнати?

Well, the signal is just a molecule.

Сигнал - це просто молекула.

They're molecules that we designed as engineers.

Є молекули, які ми спроектували,

They're completely synthetic, and we can design them

вони повністю синтетичні

so they are compatible with our tool of choice.

і сумісні з обраними нами інструментами.

If we want to use a really sensitive, fancy instrument

Якщо використати дуже чутливий, складний інструмент під назвою

called a mass spectrometer,

спектрометр маси,

then we make a molecule with a unique mass.

ми зможемо зробити молекулу з унікальною масою.

Or maybe we want make something that's more inexpensive and portable.

Або можна зробити щось дешевше й портативне.

Then we make molecules that we can trap on paper,

Наприклад, молекулу, яку можна виявити на папері,

like a pregnancy test.

як тест на вагітність.

In fact, there's a whole world of paper tests

У світі існує багато паперових тестів,

that are becoming available in a field called paper diagnostics.

що стають все доступнішими - це називається паперова діагностика.

Alright, where are we going with this?

І що нам з цим робити?

What I'm going to tell you next,

Я ділюся з вами

as a lifelong researcher,

дослідженнями, що їх веду протягом життя.

represents a dream of mine.

Вони відображають мою мрію.

I can't say that's it's a promise;

Я не можу назвати це обіцянкою,

it's a dream.

це мрія.

But I think we all have to have dreams to keep us pushing forward,

Мені здається, всі ми маємо мати мрії, що штовхають нас уперед,

even -- and maybe especially -- cancer researchers.

навіть - і особливо - дослідників раку.

I'm going to tell you what I hope will happen with my technology,

Я сподіваюся,

that my team and I will put our hearts and souls

що ми з моєю командою втілимо технологію,

into making a reality.

в яку вкладаємо наші серця та душі.

OK, here goes.

Отже.

I dream that one day,

Я мрію, що колись

instead of going into an expensive screening facility

замість дорогої діагностики, щоб отримати результат

to get a colonoscopy,

колоноскопії,

or a mammogram,

мамограми

or a pap smear,

чи мазку з шийки матки,

that you could get a shot,

можна буде зробити укол,

wait an hour,

зачекати годинку

and do a urine test on a paper strip.

і провести тест сечі на смужці паперу.

I imagine that this could even happen

Я уявляю, що це можна буде зробити навіть

without the need for steady electricity,

за відсутності електроенергії

or a medical professional in the room.

або медичного персоналу в кімнаті.

Maybe they could be far away

Можливо, вони будуть далеко

and connected only by the image on a smartphone.

але отримають від вас зображення на смартфон.

Now I know this sounds like a dream,

Це може звучати як сон,

but in the lab we already have this working in mice,

але у лабораторіях це вже працює на мишах -

where it works better than existing methods

і працює краще за відомі методи

for the detection of lung, colon and ovarian cancer.

виявлення раку легень, прямої кишки та яєчників.

And I hope that what this means

Сподіваюсь, це означає,

is that one day we can detect tumors in patients

що колись ми зможемо виявляти пухлини

sooner than 10 years after they've started growing,

у пацієнтів раніше ніж через 10 років від початку росту пухлини.

in all walks of life,

В усіх прошарках суспільства

all around the globe,

по всьому світу.

and that this would lead to earlier treatments,

І це забезпечить раннє лікування,

and that we could save more lives than we can today,

і ми зможемо врятувати більше життів, ніж нам під силу сьогодні.

with early detection.

Завдяки ранній діагностиці.

Thank you.

Дякую.

(Applause)

(Оплески)