Dies ist ein Vortrag über Zucker und Krebs. Mein Interesse für Zucker begann mit meinem Studium. Nicht diese Art von Zucker. Es waren jene Zucker, über die unsere Biologieprofessoren sprachen, als sie uns über die Beschichtung unserer Zellen unterrichteten. Vielleicht haben Sie nicht gewusst, dass Ihre Zellen eine Zuckerhülle haben. Ich wusste es auch nicht, bis ich jene Kurse in der Uni belegte. Damals jedoch, nennen wir es mal die 1980er, wussten die Menschen nicht, warum es diese Zuckerschicht auf den Zellen gab. Als ich nun meine alten Notizen durchblätterte, fiel mir auf, dass die Zuckerschicht unserer Zellen, sehr der von den M&M's ähnelt. Damals glaubte man, die Zuckerhülle unserer Zellen wäre wie eine Schutzschicht, die unsere Zellen stärker bzw. robuster macht.
This is a talk about sugar and cancer. I became interested in sugar when I was in college. Not this kind of sugar. It was the sugar that our biology professors taught us about in the context of the coating of your cells. Maybe you didn't know that your cells are coated with sugar. And I didn't know that, either, until I took these courses in college, but back then -- and this was in, let's just call it the 1980s -- people didn't know much about why our cells are coated with sugar. And when I dug through my notes, what I noticed I had written down is that the sugar coating on our cells is like the sugar coating on a peanut M and M. And people thought the sugar coating on our cells was like a protective coating that somehow made our cells stronger or tougher.
Heute aber, viele Jahrzehnte später, wissen wir, dass es um einiges komplizierter ist und dass die Zucker auf unseren Zellen in Wirklichkeit sehr komplex sind. Wären wir in der Lage, uns zu schrumpfen und mit einem Mini-Flugzeug ganz nah an die Oberfläche unserer Zellen heranzufliegen, würden diese möglicherweise aussehen wie eine geografische Landschaft. Die Bäume und Sträucher stellen die komplexen Zucker dar, Trauerweiden, deren Äste im Wind schaukeln und sich in den Böen wiegen. Als ich nun begann, über diese komplexen Zucker nachzudenken, die wie ein riesiger Wald unsere Zellen bedecken, wurde dies zu einem der interessantesten Probleme, die mir als Biologin sowie als Chemikerin je untergekommen waren. Heutzutage jedoch sehen wir diese Zucker, die die Oberfläche unserer Zellen bedecken als Sprache. Sie haben eine Menge Informationen in ihren komplexen Strukturen gespeichert.
But we now know, many decades later, that it's much more complicated than that, and that the sugars on our cells are actually very complex. And if you could shrink yourself down to a little miniature airplane and fly right along the surface of your cells, it might look something like this -- with geographical features. And now, the complex sugars are these trees and bushes -- weeping willows that are swaying in the wind and moving with the waves. And when I started thinking about all these complex sugars that are like this foliage on our cells, it became one of the most interesting problems that I encountered as a biologist and also as a chemist. And so now we tend to think about the sugars that are populating the surface of our cells as a language. They have a lot of information stored in their complex structures.
Aber was versuchen sie uns mitzuteilen? Ich kann Ihnen verraten, dass wir manche der Informationen dieser Zucker kennen. Diese Erkenntnisse haben sich bereits in der Medizin als sehr nützlich erwiesen.
But what are they trying to tell us? I can tell you that we do know some information that comes from these sugars, and it's turned out already to be incredibly important in the world of medicine.
Eines der Dinge, die uns diese Zucker verraten, ist unsere Blutgruppe. Unsere roten Blutkörperchen sind also mit Zucker überzogen und die chemische Zusammensetzung dieser Zucker bestimmt unsere Blutgruppe. Ich meinerseits weiß, dass ich Blutgruppe 0 habe. Wie viele hier haben Blutgruppe 0? Hände hoch. Das ist ziemlich häufig. Wenn nur so wenige aufzeigen, heißt das, Sie passen nicht auf, oder Sie kennen ihre Blutgruppe nicht. Beides ist nicht gut.
For example, one thing your sugars are telling us is your blood type. So your blood cells, your red blood cells, are coated with sugars, and the chemical structures of those sugars determine your blood type. So for example, I know that I am blood type O. How many people are also blood type O? Put your hands up. It's a pretty common one, so when so few hands go up, either you're not paying attention or you don't know your blood type, and both of those are bad.
(Gelächter)
(Laughter)
Für jene von Ihnen, die wie ich Blutgruppe 0 haben: Es bedeutet für uns, dass wir eine chemische Struktur auf unseren Blutkörperchen haben, in der sich drei Einfachzucker zu einem komplexeren Zucker zusammenschließen Dies ist die Definition der Blutgruppe 0.
But for those of you who share the blood type O with me, what this means is that we have this chemical structure on the surface of our blood cells: three simple sugars linked together to make a more complex sugar. And that, by definition, is blood type O.
Nun, wie viele von Ihnen haben Blutgruppe A? Gut. Das bedeutet, dass Ihre Zellen über ein Enzym verfügen, das einen weiteren Baustein zu dem komplexen Zucker auf ihrer Zelloberfläche hinzufügt. Und wer von Ihnen gehört zur Blutgruppe B? Immerhin. Ihr Enzym ist etwas anders als jenes der Blutgruppe A, darum sieht die Struktur Ihres Zuckers etwas anders aus. All jene, die Blutgruppe AB sind, haben ein Enzym von Ihrer Mutter, das andere Enzym von Ihrem Vater, was bedeutet, dass Sie beide Strukturen zu einem ungefähr gleichen Anteil bauen. Als das entdeckt wurde, im vergangenen Jahrhundert, verschaffte uns das eines der wichtigsten medizinischen Verfahren unserer Zeit: die Bluttransfusion. Wenn wir Ihre Blutgruppe kennen, können wir dafür sorgen, dass Ihr Spenderblut die gleiche Blutgruppe hat, so dass Ihr Körper die fremden Zucker nicht sieht, die er andernfalls ziemlich sicher abstoßen würde.
Now, how many people are blood type A? Right here. That means you have an enzyme in your cells that adds one more building block, that red sugar, to build a more complex structure. And how many people are blood type B? Quite a few. You have a slightly different enzyme than the A people, so you build a slightly different structure, and those of you that are AB have the enzyme from your mother, the other enzyme from your father, and now you make both of these structures in roughly equal proportions. And when this was figured out, which is now back in the previous century, this enabled one of the most important medical procedures in the world, which, of course, is the blood transfusion. And by knowing what your blood type is, we can make sure, if you ever need a transfusion, that your donor has the same blood type, so that your body doesn't see foreign sugars, which it wouldn't like and would certainly reject.
Was sonst versuchen die Zucker auf unserer Zelloberfläche uns mitzuteilen? Nun ja, diese Zucker könnten uns verraten, dass Sie Krebs haben. Vor einigen Jahrzehnten wurden die ersten Zusammenhänge bei der Analyse von Tumorgeweben hergestellt. Üblicherweise wird dabei der Tumor des Patienten festgestellt und das Gewebe mit einer Biopsie entfernt, bevor es in die Pathologie gesendet wird, wo das Gewebe dann auf chemische Veränderungen analysiert wird, die dem Onkologen Aufschluss über die beste Behandlungsmethode geben. Studien wie diese haben uns gezeigt, dass sich die Zucker verändern, sobald eine gesunde Zelle erkrankt. Diese Zusammenhänge traten immer häufiger hervor, aber die Antwort auf die Frage "Warum?" hatte bisher keiner gefunden. Warum haben Krebszellen eine andere Zuckerhülle? Und warum ist das wichtig? Warum verändert sich der Zucker und was können wir daran ändern, falls diese Veränderung mit dem Krankheitsverlauf zusammenhängt?
What else are the sugars on the surface of your cells trying to tell us? Well, those sugars might be telling us that you have cancer. So a few decades ago, correlations began to emerge from the analysis of tumor tissue. And the typical scenario is a patient would have a tumor detected, and the tissue would be removed in a biopsy procedure and then sent down to a pathology lab where that tissue would be analyzed to look for chemical changes that might inform the oncologist about the best course of treatment. And what was discovered from studies like that is that the sugars have changed when the cell transforms from being healthy to being sick. And those correlations have come up again and again and again. But a big question in the field has been: Why? Why do cancers have different sugars? What's the importance of that? Why does it happen, and what can we do about it if it does turn out to be related to the disease process?
Eine der Veränderungen, die wir untersuchen, ist der Anstieg der Dichte eines bestimmten Zuckers namens Sialinsäure. Ich denke, dass dieser Zucker zu den wichtigsten unserer Zeit gehört und darum empfehle ich Ihnen, sich mit seinem Namen vertraut zu machen. Sialinsäure gehört nicht zu den Zuckerarten, die wir essen. Das sind andere Zucker. Diese Art von Zucker befindet sich zu einem bestimmten Anteil auf jeder Zelle in unserem Körper. Tatsächlich kommt er sehr häufig darauf vor. Aber aus irgendeinem Grund tendieren Krebszellen bei einem normalen Krankheitsverlauf dazu, mehr Sialinsäure aufzuweisen als normale, gesunde Zellen. Wie kommt das? Was bedeutet das? Wir haben herausgefunden, dass dies mit unserem Immunsystem zusammenhängt.
So, one of the changes that we study is an increase in the density of a particular sugar that's called sialic acid. And I think this is going to be one of the most important sugars of our times, so I would encourage everybody to get familiar with this word. Sialic acid is not the kind of sugar that we eat. Those are different sugars. This is a kind of sugar that is actually found at certain levels on all of the cells in your body. It's actually quite common on your cells. But for some reason, cancer cells, at least in a successful, progressive disease, tend to have more sialic acid than a normal, healthy cell would have. And why? What does that mean? Well, what we've learned is that it has to do with your immune system.
Ich möchte Ihnen etwas über die Bedeutung Ihres Immunsystems bei einer Krebserkrankung erklären. Dieses Thema wird neuerlich häufig in den Medien behandelt. Immer mehr werden Menschen mit dem Begriff "Krebsimmuntherapie" vertraut. Vielleicht kennen Sie sogar jemanden, der von dieser brandneuen Behandlungsmethode profitiert. Wir wissen heute, dass unsere Immunzellen die weißen Blutkörperchen, die durch unsere Blutbahn jagen, uns täglich vor Krankheitserregern schützen, Krebs eingeschlossen. In diesem Bild hier stellen die kleinen, grünen Bälle unsere Immunzellen dar und die große rosa Zelle eine Krebszelle. Die Immunzellen hier wandern umher und "kosten" jede einzelne Zelle. Das ist ihre Aufgabe. Meistens schmecken diese Zellen gut.
So let me tell you a little bit about the importance of your immune system in cancer. And this is something that's, I think, in the news a lot these days. You know, people are starting to become familiar with the term "cancer immune therapy." And some of you might even know people who are benefiting from these very new ways of treating cancer. What we now know is that your immune cells, which are the white blood cells coursing through your bloodstream, protect you on a daily basis from things gone bad -- including cancer. And so in this picture, those little green balls are your immune cells, and that big pink cell is a cancer cell. And these immune cells go around and taste all the cells in your body. That's their job. And most of the time, the cells taste OK.
Manchmal kann eine Zelle auch weniger gut schmecken. Im besten Falle ist das die Krebszelle. Sobald die Immunzellen die schlechte Zelle kosten, holen sie zum Vernichtungschlag gegen ebenjene Zellen aus. Das ist uns bekannt. Uns ist ebenso bekannt, dass wenn wir diese "Verkostung" unterstützen, wir diese Immunzellen motivieren, richtig tief reinzubeißen in die Krebszelle, der tägliche Schutz gegen Krebs ist wesentlich effektiver und eventuell kann man Krebs heilen. Auf dem Markt gibt es heute eine Reihe von Medikamenten für die Behandlung von Krebspatienten, die nach diesem Verfahren vorgehen. Sie aktivieren das Immunsystem, sodass dieses aggressiver gegen Krebszellen vorgehen kann.
But once in a while, a cell might taste bad. Hopefully, that's the cancer cell, and when those immune cells get the bad taste, they launch an all-out strike and kill those cells. So we know that. We also know that if you can potentiate that tasting, if you can encourage those immune cells to actually take a big old bite out of a cancer cell, you get a better job protecting yourself from cancer every day and maybe even curing a cancer. And there are now a couple of drugs out there in the market that are used to treat cancer patients that act exactly by this process. They activate the immune system so that the immune system can be more vigorous
Möglicherweise hat eines der Medikamente
in protecting us from cancer.
das Leben von Präsident Jimmy Carter gerettet. Wissen Sie noch, Präsident Carter litt an schwarzem Hautkrebs, der bereits Metastasen in seinem Gehirn gebildet hatte. Diese Diagnose wird normalerweise von Zahlen begeitet, wie "so und so viele Monate noch zu leben". Präsident Carter jedoch erhielt eines jener immunstimulierenden Medikamente und heute scheinen keine Tumorreste mehr nachweisbar zu sein. Das ist höchst bemerkenswert, verglichen mit dem, wo wir noch vor einigen Jahren waren. Tatsächlich ist es so bemerkenswert, dass verwegene Behauptungen wie: "Krebs hat einen Penicillin-Moment", im Zusammenhang mit dieser neuen Immuntherapie zu hören sind. Das ist ziemlich gewagt, wenn man bedenkt, wie lange wir diese Krankheit schon bekämpfen, wobei wir den Kampf meist verlieren. Spannend, nicht?
In fact, one of those drugs may well have spared President Jimmy Carter's life. Do you remember, President Carter had malignant melanoma that had metastasized to his brain, and that diagnosis is one that is usually accompanied by numbers like "months to live." But he was treated with one of these new immune-stimulating drugs, and now his melanoma appears to be in remission, which is remarkable, considering the situation only a few years ago. In fact, it's so remarkable that provocative statements like this one: "Cancer is having a penicillin moment," people are saying, with these new immune therapy drugs. I mean, that's an incredibly bold thing to say about a disease which we've been fighting for a long time and mostly losing the battle with. So this is very exciting.
Aber was hat das mit Zucker zu tun? Ich werde Ihnen zeigen, was wir herausgefunden haben. Sobald sich eine Immunzelle einer Krebszelle nähert, um sie zu kosten, sucht sie nach Anzeichen einer Erkrankung. Sollte sie welche finden, wird die Immunzelle aktiv und beginnt die Krebszelle zu bekämpfen und zu töten. Wenn aber die Krebszelle über einen dichten Wald von Sialinsäure verfügt, schmeckt sie auf einmal gar nicht mehr so schlecht. Immunzellen verfügen zudem über ein Protein, das die Sialinsäure auffängt. Bleibt dieses Protein nun an der Synapse zwischen Immun- und Krebszelle hängen, schläfert es die Immunzelle ein. Die Sialinsäuren vermitteln den Immunzellen: "Diese Zelle ist in Ordnung. Alles gut hier, weitergehen. Such woanders weiter." Anders gesagt, solange unsere Zellen mit einer dicken Schicht Sialinsäure bedeckt sind, ist alles okay, nicht? Das ist bemerkenswert. Was aber, wenn wir ihnen diesen Zuckermantel abnehmen könnten? Dann wäre unser Immunsystem vielleicht in der Lage, diese Krebszelle als das zu erkennen, was sie ist: Etwas, das zerstört werden muss.
Now what does this have to do with sugars? Well, I'll tell you what we've learned. When an immune cell snuggles up against a cancer cell to take a taste, it's looking for signs of disease, and if it finds those signs, the cell gets activated and it launches a missile strike and kills the cell. But if that cancer cell has a dense forest of that sugar, sialic acid, well, it starts to taste pretty good. And there's a protein on immune cells that grabs the sialic acid, and if that protein gets held at that synapse between the immune cell and the cancer cell, it puts that immune cell to sleep. The sialic acids are telling the immune cell, "Hey, this cell's all right. Nothing to see here, move along. Look somewhere else." So in other words, as long as our cells are wearing a thick coat of sialic acid, they look fabulous, right? It's amazing. And what if you could strip off that coat and take that sugar away? Well, your immune system might be able to see that cancer cell for what it really is: something that needs to be destroyed.
Das ist, was ich und mein Team zu tun versuchen. Wir entwickeln neue Medikamente, die man quasi als Rasenmäher für Zelloberflächen bezeichnen kann. Wir erzeugen Moleküle, die unter die Oberfläche der Krebszellen schlüpfen, um diese Sialinsäuren abzutrennen, sodass unser Immunsystem problemlos die Krebszellen in unserem Körper beseitigen kann.
And so this is what we're doing in my lab. We're developing new medicines that are basically cell-surface lawnmowers -- molecules that go down to the surface of these cancer cells and just cut off those sialic acids, so that the immune system can reach its full potential in eliminating those cancer cells from our body.
Lassen Sie mich kurz zusammenfassen: Unsere Zellen sind mit Zucker umhüllt. Diese Zuckerhülle zeigt anderen Zellen in der Umgebung an, ob diese Zelle gesund oder krank ist. Das ist wichtig, damit unser Immunsystem gesunde Zellen nicht angreift. Ohne diesen Umstand hieße das: Autoimmunerkrankung. Manchmal jedoch können Krebszellen diese neuen Zucker darstellen. Und da wir jetzt verstehen, wie diese Zucker unser Immunsystem überlisten, sind wir in der Lage neue Wege zu finden, um diese Immunzellen aufzuwecken und ihnen zu sagen: "Vergesst die Zucker, esst die Zelle und genießt euer Krebs-Festmahl."
So in closing, let me just remind you again: your cells are coated with sugars. The sugars are telling cells around that cell whether the cell is good or bad. And that's important, because our immune system needs to leave the good cells alone. Otherwise, we'd have autoimmune diseases. But once in a while, cancers get the ability to express these new sugars. And now that we understand how those sugars mesmerize the immune system, we can come up with new medicines to wake up those immune cells, tell them, "Ignore the sugars, eat the cell and have a delicious snack, on cancer."
Danke sehr.
Thank you.
(Applaus)
(Applause)