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.
Tai pranešimas apie cukrų ir vėžį. Aš susidomėjau cukrumi, kai mokiausi koledže. Ne tokia cukraus rūšimi. O cukrumi, apie kurį biologijos profesoriai mums dėstė mūsų ląstelių apdangalo kontekste. Galbūt jūs nežinojote, kad jūsų ląstelės yra apsigaubę cukrumi. Aš to taip pat nežinojau, kol nepradėjau mokytis šių kursų koledže, tačiau tuo metu – Ir tai buvo, pavadinkime 1980-aisiais – žmonės nežinojo, kodėl ląstelės yra dengtos cukrumi. Ir tuomet aš pasikapsčiau savo užrašuose, pastebėjau, kad buvau pasižymėjusi, jog cukraus apdangalas ant mūsų ląstelių yra kaip cukraus apdangalas ant žemės riešutų M&M. O žmonės manė, kad cukraus apdangalas ant mūsų ląstelių yra tarsi apsauginis sluoksnis, kuris kažkokiu būdu padaro mūsų ląsteles stipresnėmis ar kietesnėmis.
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.
Tačiau po keleto dešimtmečių, pastebėta, kad situacija ne tokia paprasta, ir kad cukraus sluoksnis ant ląstelių yra kur kas sudėtingesnis. Jeigu galėtumėte sumažinti save iki miniatiūrinio lėktuvo ir skrieti palei savo ląstelių paviršių, vaizdas turėtų būti panašus į tai – su geografinėmis ypatybėmis. Tarkime, sudėtingos cukraus struktūros yra šie medžiai ir krūmai – verkiantys gluosniai, kurie linguoja vėjyje ir juda drauge su bangomis. Tuomet aš ėmiau mąstyti apie visus sudėtingus cukrus, kurie yra tarsi ši medžių lapija ant mūsų ląstelių, tai tapo vienas įdomiausių galvosūkių su kokiais buvau susidūrusi kaip biologė ir taip pat kaip chemikė. Taigi dabar mes linkę manyti, jog šie cukrūs, kurie įsikurdina ant mūsų ląstelių paviršiaus, yra kalba. Jų sudėtingose struktūrose slypi daugybė informacijos.
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.
Tačiau ką jie bando mums pasakyti? Galiu atskleisti, jog mes suprantame dalį informacijos kurią gauname iš cukraus struktūrų, bei kuri, kaip paaiškėjo, yra nepaprastai svarbi medicinos pasaulyje.
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.
Pavyzdžiui, vienas iš dalykų, kurį jūsų cukrūs mums pasako yra jūsų kraujo grupė. Taigi, jūsų kraujo ląstelės, jūsų raudonieji kraujo kūneliai, yra padengtos cukrumi, cheminė šių ląstelių cukrų struktūra nusako jūsų kraujo grupę. Taigi, pavyzdžiui, aš žinau jog mano kraujo grupė yra O. Kiek žmonių čia taip pat yra O kraujo grupės? Pakelkite rankas. Pakankamai dažna grupė, taigi kai tiek mažai rankų pakyla, arba jūs nesiklausote arba nežinote savo kraujo grupės, abu variantai yra blogi.
(Laughter)
(Juokas.)
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.
Tačiau tiems, kurie kaip ir aš yra O kraujo grupės, mūsų kraujo ląstelės turi štai tokią cheminę struktūrą ant savo paviršiaus: trys nesudėtingi cukrūs sujungti drauge, sudarantys vieną sudėtingesnį cukrų. Ir tai pagal apibrėžimą yra O grupė.
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.
O kiek čia esančių yra turi A kraujo grupę? Štai čia. Tai reiškia, kad jūs savo ląstelėse turite fermentą kuris prideda dar vieną statybinį bloką, tą raudoną cukrų, kuris formuoja dar sudėtingesnę struktūrą. O kiek iš jūsų turi B grupę? Daugokai. Jūs turite kiek kitokį fermentą nei A grupė, jūsų ląstelės turi kitokią struktūrą, o tie, kurių grupė yra AB turi fermentą iš savo motinos, o kitą fermentą – iš savo tėvo, todėl jūs turite abi šias cukrų struktūras gana lygiomis proporcijomis. Kai tai buvo išsiaiškinta, tiesa, jau praėjusiame amžiuje, tai leido daryti vieną iš reikšmingiausių medicininių procedūrų pasaulyje, kuri, žinoma, yra kraujo perpylimas. Žinant, kokia yra jūsų kraujo grupė, galime užtikrinti, jei jums prireiks kraujo perpylimo, kad jūsų donoras turi tą pačią kraujo grupę bei, kad jūsų kūnas neaptiktų svetimų cukraus stuktūrų, kurios jam nepatiktų ir kurias jis tikrai atmestų.
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?
Ką dar cukrūs ant jūsų ląstelių paviršiaus gali mums papasakoti? Na, tie cukrūs gali pasakyti, kad jūs galbūt turite vėžį. Taigi, prieš keletą dešimtmečių analizuojant auglio audinį ėmė rastis koreliacijos. Tipinis scenarijus būtų buvęs – pacientui aptinkamas auglys, tuomet audinys būtų pašalinamas biopsijos būdu ir siunčiamas į patologijos laboratoriją, kur audinys analizuojamas ieškant cheminių pakitimų kurie galimai suteiktų informacijos onkologams apie tinkamiausią gydymo kursą. Ir dėka tokių tyrimų buvo atrasta kad šie cukrūs pakinta, kai lastelė transformuojasi iš sveikos į sergančią. Ir šios koreliacijos buvo sutinkamos vėl, ir vėl, ir vėl. Tačiau klausimas visuomet išliko tas pats: kodėl? Kodel auglių audiniai turi kitokias cukrų struktūras? Kuo tai svarbu? Kodėl taip nutinka, ką mes galime dėl to padaryti, jei paaiškėtų, kad tai yra susiję su ligos procesu?
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.
Taigi, vienas iš pakitimų, kurį mes studijavome, yra padidėjęs tankumas vieno iš konkrečių cukrų, kuris vadinamas sialo rūgštimi. Ir aš manau, kad tai bus vienas svarbiausių cukrų mūsų istorijoje, taigi aš paskatinčiau visus įsiminti šį pavadinimą. Sialo rūgštis nėra tokio tipo cukrus, kokį mes valgome. Tai yra kitokie cukrūs. Tai tokio tipo struktūra, kuri iš tiesų randama tam tikrais lygmenimis ant visų mūsų kūno ląstelių. Tai pakankamai dažnas cukrus ant jūsų ląstelių. Dėl tam tikrų priežasčių vėžio ląstelės, bent jau sėkmingai progresuojančios ligos, yra linkusios turėti daugiau sialo rūgšties nei normalios, sveikos ląstelės. Kodėl? Ką tai reiškia? Mes sužinojome, kad minėtas reiškinys yra susijęs su mūsų imunine sistema.
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.
Taigi leiskite jums papasakoti apie imuninės sistemos svarbą vėžiui. Manau, kad apie tai šiais laikais yra daug kalbama. Žmonės tampa vis labiau pažįstami su terminu „vėžio imunoterapija.“ O kai kurie iš jūsų gal pažįstate žmonių, kurie sveiksta dėl šių labai naujų vėžio gydymo metodų. Mes šiandien žinome, kad jūsų imuninės ląstelės, kitaip vadinamos baltaisiais kraujo kūnėliais, kursuojančios jūsų kraujo sistemoje, kasdien jus saugo nuo blogų dalykų – įskaitant vėžį. Šiame paveikslėlyje, tie maži žali kamuoliai yra jūsų imuninės ląstelės, o ta didelė rožinė ląstelė yra vėžio ląstelė. Ir šios imuninės ląstelės keliaudamos po visą jūsų kūna ragauja visų ląstelių. Toks yra jų darbas. Ir dažniausiai ląstelių skonis būna OK.
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.
Tačiau kartais ląstelė gali būti neskani. Geriausiu atveju, jos aptinka vėžio ląstelę, tuomet imuninės ląstelės pajaučia blogą skonį, sukelia streiką ir sunaikina blogas ląsteles. Taigi, mes tai žinome. Mes taip pat žinome, kad jei jūs sugebėsite paskatinti tą „ragavimą“, jei jums pavyks paskatinti savo imunines ląsteles atsikąsti didelį kąsnį tos vėžio ląstelės, tapsite kiekvieną dieną vis labiau įgudusiu apsaugoti save nuo vėžio bei, galbūt, netgi išgyti nuo vėžio. Šiuo metu yra pora vaistų rūšių rinkoje, kuriais pacientai buvo gydomi ir kurie veikia būtent taip, kaip minėtas procesas. Jie suaktyvina imuninę sistemą kuri tuomet gali būti energingesne apsaugant mus nuo vėžio.
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.
Iš tiesų, vieni iš tų vaistų galimai išgelbėjo prezidento Džimio Karterio gyvybę. Ar pamenate, kad prezidentas Karteris sirgo piktybinė melanoma, kuri buvo metastazavusi į jo smegenis ir tokia diagnozė dažniausiai yra palydima tokių skaičių kaip „gyventi liko keli mėnesiai.“ Tačiau jis buvo gydomas vienais iš imuninę sistemą stimuliuojančių vaistų, ir dabar jo melanoma yra remisijoje, kas yra įspūdinga. turint galvoje situaciją, kurią turėjome prieš keletą metų. Išties, tai taip įspūdinga, kad provokuojantis teiginys: „Vėžys išgyvena penicilino momentą,“ kurį žmonės vis mini, su šiais naujais imunoterapiniais vaistais. Turiu galvoje, tai neįtikėtinai drąsus teiginys apie ligą su kuria kovojame daug laiko ir dažniausiai pralaimime kovą. Tai labai jaudina.
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.
Taigi, ką visa tai turi bendro su cukrumi? Dabar papasakosiu, ką mes supratome. Kai imuninė ląstelė prisiglaudžia prie vėžio ląstelės, kad jos paragautų, ji ieško ligos požymių, ir jei ji juos randa, ji aktyvuojasi ir paleidžia raketą vėžio ląstelei sunaikinti. Tačiau jei vėžio ląstelė turi tankų sialo rūgšties mišką, tuomet vėžio ląstelė tampa imuninei ląstelei skani. Tuomet baltymas, esantis ant imuninių ląstelių, griebia sialo rūgštį, ir, jei tas baltymas įsipainioja toje sinapsėje tarp imuninės ląstelės ir vėžio ląstelės, tada imuninė ląstelė užmiega. Sialo rūgštis liepia imuninei ląstelei: „Ei, šiai ląstelei viskas gerai, nieko čia neaptiksi, judėk toliau. Ieškok kur nors kitur.“ Kitais žodžiais tariant, kol mūsų ląstelės dėvės storą sialo rūgšties sluoksnį, jos atrodo šauniai, tiesa? Tai nuostabu. Kas nutiktų, jei galėtumėte tą apvalkalą nurengti ir nuimti tą cukrų? Tuomet jūsų imuninė sistema mokėtų atpažinti vėžio ląsteles, kaip tai, ką dera sunaikinti.
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.
Tai štai ką mes veikiame mano laboratorijoje. Mes kuriame naujus vaistus, kurie iš esmės yra ląstelių paviršiaus „žoliapjovės“ – molekulės, kurios patenka ant vėžinių ląstelių paviršiaus ir tiesiog pašalina sialo rūgšties struktūras, kad imuninė sistema galėtų panaudoti visą savo potencialą šalinant vėžio ląsteles iš mūsų organizmo.
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."
Taigi, pabaigai, leiskite jums vėl priminti: jūsų ląstelės yra padengtos cukrumis. Cukrūs aplink vieną ląstelę kitoms ląstelėms nusako, ar ji yra gera, ar bloga. Tai yra svarbu, nes imuninei sistemai reikia palikti gerąsias ląsteles ramybėje. Antraip sirgtume autoimuninėmis ligomis. Tačiau, karts nuo karto, augliai įgauna galios prisidengti šiuo nauju cukrumi. Tačiau kai jau suprantame, kaip tie cukrūs hipnotizuoja imuninę sistemą, mes galime sukurti naujus vaistus, kurie prikeltu imunines ląsteles, pasakyti joms „ignoruokite cukrus, suvalgykite ląstelę, paskanaukite to vėžio.“
Thank you.
Ačiū.
(Applause)
(Plojimai.)