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.
Questa è una presentazione sullo zucchero e il cancro. Ho cominciato a interessarmi allo zucchero all'università. Non questo tipo di zucchero, bensì lo zucchero descritto dal nostro professore di biologia nel contesto del rivestimento delle nostre cellule. Forse non sapevate che le cellule sono rivestite da zucchero. E non lo sapevo nemmeno io, prima di andare a queste lezioni al college, ma a quel tempo, e questo era, diciamo negli anni 80, non si sapeva molto del perché le cellule sono rivestite di zucchero. E quando ho ritrovato i miei appunti, quello che ho notato di aver scritto è che il rivestimento di zucchero sulle cellule è come quello intorno a una M&M alla nocciola. E si pensava che il rivestimento di zucchero sulle cellule fosse come un rivestimento protettivo che in qualche modo rendeva le cellule più forti e resistenti.
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.
Ma adesso sappiamo, molti decenni dopo, che è molto più complicato di così, e che gli zuccheri sulle cellule sono in realtà molto complessi. E se poteste rimpicciolirvi fino a diventare un aereo in miniatura e volare proprio lungo la superficie delle cellule, potrebbe avere questo aspetto, con caratteristiche geografiche. Dove gli zuccheri complessi sono questi alberi e cespugli, salici che si muovono nel vento e che si muovono con le onde. E quando ho cominciato a pensare a questi zuccheri complessi che sono come fogliame sulle nostre cellule, è diventato uno dei problemi più interessanti che abbia affrontato da biologa e chimica. E adesso tendiamo a pensare che gli zuccheri che populano la superficie delle cellule come fossero un linguaggio. Hanno molta informazione immagazzinata nelle loro strutture complesse.
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.
Ma cosa cercano di dirci? Posso dirvi che abbiamo alcune informazioni che vengono da questi zuccheri, e già si sono rivelate incredibilmente importanti nel mondo della medicina.
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.
Per esempio, una cosa che i vostri zuccheri ci dicono è il vostro gruppo sanguigno. Quindi, le cellule ematiche, i globuli rossi, sono ricoperti di zuccheri, e la struttura chimica di quegli zuccheri determina il gruppo sanguigno. Quindi per esempio, so di avere il gruppo 0. Quanti hanno il gruppo 0? Alzate le mani. È un gruppo comune, e se solo pochi alzano le mani, o non mi state seguendo o non sapete il vostro gruppo, e nessuna delle due cose va bene.
(Laughter)
(Risate)
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.
Ma per coloro che hanno lo stesso gruppo 0 come me, questo significa è che abbiamo questa struttura chimica sulla superficie delle cellule: tre zuccheri semplici legati insieme per creare uno zucchero più complesso. E questo, per definizione, è il gruppo 0.
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.
Adesso, quante persone hanno il gruppo A? Proprio qui. Questo significa che avete un enzima nelle cellule che aggiunge un altro elemento, quello zucchero rosso, per costruire una struttura più complessa. E quanti hanno il gruppo B? Diverse persone. Avete un enzima diverso dalle persone del gruppo A, perciò avete una struttura leggermente diversa, e coloro che sono AB hanno l'enzima dalla madre, e l'altro enzima dal padre, e avete entrambe queste strutture in proporzioni più o meno uguali. E quando tutto questo è stato capito, e parliamo del secolo precedente, ci ha permesso una delle procedure mediche più importanti al mondo, ovvero, la trasfusione di sangue. Conoscendo il vostro gruppo sanguigno, possiamo assicurarci, se vi servisse una trasfusione, che il vostro donatore abbia lo stesso gruppo, così che il vostro corpo non veda zuccheri estranei, che non gli piacerebbero e che sicuramente rigetterebbe.
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?
Cos'altro stanno cercando di dirci gli zuccheri sulla superficie delle cellule? Be', quegli zuccheri potrebbero dirci che avete il cancro. Alcuni decenni fa, iniziarono ad emergere correlazioni dall'analisi del tessuto tumorale. E lo scenario tipico è che si individua il tumore in un paziente, il tessuto viene rimosso con una biopsia e viene mandato ad un laboratorio di patologia dove viene analizzato per cercare cambiamenti chimici che potrebbero dire all'oncologo quale sia la terapia migliore. E quello che è stato scoperto da studi di questo tipo è che gli zuccheri sono cambiati quando le cellule si trasformano da sane a malate. E quelle correlazionni hanno continuato ad emergere. Ma la grande domanda in questo campo è stata: Perché? Perché il cancro ha zuccheri diversi? E che importanza ha? Perché avviene e cosa possiamo fare se si scopre che è correlato al processo della malattia?
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.
Quindi, uno dei cambiamenti che studiamo è un aumento nella densità di uno zucchero particolare chiamato acido sialico. E credo che questo sia uno degli zuccheri più importanti dei nostri tempi, così vorrei incoraggiare tutti a familiarizzarvi con questa parola. L'acido sialico non è il tipo di zucchero che mangiamo. Quelli sono zuccheri diversi. Questo è un tipo di zucchero che in realtà si trova a certi livelli su tutte le cellule del corpo. In realtà è motlo comune sulle cellule. Ma per qualche motivo, le cellule tumorali, almeno in una malattia progressiva, tendono ad avere più acido sialico di quanto una cellula normale e sana ne avrebbe. E perché? Cosa significa? Quello che abbiamo imparato è che ha a che fare con il sistema immunitario.
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.
Lasciate che vi dica quanto importante è il vostro sistema immuniatrio nei casi di cancro. E credo sia una cosa che in questi giorni è spesso nei notiziari. Sapete, la gente ha ormai familiarizzato con il termine "Immunoterapia oncologica". E alcuni di voi potrebbero anche conoscere persone che stanno traendo benefici da questi nuovi modi di curare il cancro. Quello che sappiamo è che le vostre cellule immunitarie, che sono i globuli bianchi nel sangue, vi proteggono ogni giorno da ciò che va storto, incluso il cancro. E quindi, in questa figura, le piccole palle verdi sono le vostre cellule immunitarie, e quella grande cellula rosa è una cellula tumorale. E queste cellule immunitare vanno in giro e assaggiano tutte le cellule nel corpo. È il loro lavoro. E la maggior parte delle volte hanno un buon sapore.
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 in protecting us from cancer.
Ma ogni tanto una cellula ha un cattivo sapore. Se quella è una cellula tumorale, le cellule immunitarie sentono un sapore sgradevole, lanciano un attacco totale e uccidono quelle cellule. Sappiamo questo. Sappiamo anche che se potete potenziare quell'assaggio, se si può incoraggiare le cellule immunitarie a prendere un gran bel morso da una cellula tumorale, fanno un lavoro migliore nel proteggerci dal cancro ogni giorno e forse anche nel curare il cancro. E adesso ci sono un paio di medicinali sul mercato usati per curare i pazienti di cancro che agiscono esattamente secondo questo procedimento. Attivano il sistema immunitario così che il sistema immunitario possa essere più vigoroso nel proteggerci dal cancro.
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.
Infatti, uno di questi medicinali potrebbe anche aver salvato la vita del presidente Jimmy Carter. Vi ricordate che il presidente Carter aveva un melanoma maligno che si era metastatizzato fino al cervello, e questa diagnosi di solito è accompagnata da numeri come "mesi di vita". Ma fu trattato con uno di questi nuovi medicinali immunostimolanti e adesso il suo melanoma sembra essere in remissione, il che è incredibile, considerando la situazione di soli pochi anni fa. Infatti, è anche incredibile che affermazioni come questa: si dice che "Il cancro sta avendo la sua penicillina", con questi medicinali per la terapia immunitaria. Cioè, è una cosa audace da dire su una malattia che abbiamo combattuto per molto tempo e con la quale perdiamo la battaglia. È molto emozionante.
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.
Ora, cosa ha a che fare con gli zuccheri? Be', vi dirò che cosa abbiamo imparato. Quando una cellula immunitaria si stringe ad una tumorale per assaggiarla, cerca segnali di malattia e se li trova, la cellula si attiva e lancia un attacco missilistico e uccide la cellula. Ma se la cellula tumorale ha una densa foresta di acido sialico, be', il sapore diventa piuttosto buono. E c'è una proteina sulle cellule immunitarie che afferra l'acido sialico e se questa proteina viene trattenuta alla sinapsi fra la cellula immunitaria e quella tumorale, la cellula immunitaria si addormenta. Gli acidi siliaci dicono alla cellula immunitaria, "Questa cellula va bene. Non c'è niente da vedere, vai avanti. Cerca da un'altra parte." In altre parole, finché le nostre cellule indossano un rivestimento spesso di acido sialico, hanno un aspetto favoloso, giusto? È fantastico. E se potessimo rimuovere quel rivestimento e portar via lo zucchero? Beh, il sistema immunitario potrebbe essere in grado di vedere la cellula tumorale per quello che è: una cosa che deve essere distrutta.
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.
Ed è quello che facciamo nel mio laboratorio. Stiamo sviluppando nuovi medicinali che sono praticamente dei tagliaerba delle cellule, molecole che scendono sulla superficie di queste cellule tumorali e tagliano gli acidi sialici, così che il sistema immunitario possa raggiungere il suo massimo potenziale nell'eliminare quelle cellule tumorali dal nostro corpo.
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."
Per concludere, lasciate che vi ricordi di novo: le cellule sono rivestite di zuccheri. Gli zuccheri dicono alle cellule intorno a una cellula se questa è buona oppure no. E questo è importante, perché il sistema immunitario deve lasciare in pace quelle buone. Altrimenti, avremmo malattie autoimmuni. Ma ogni tanto, il cancro sviluppa la capacità di produrre questi nuovi zuccheri. E adesso che capiamo come questi zuccheri ipnotizzano il sistema immunitario, possiamo trovare nuove medicine per risvegliare le cellule immunitarie, dire loro "Ignora gli zuccheri, mangia la cellula e fatti un bello spuntino del cancro".
Thank you.
Grazie.
(Applause)
(Applauso)