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.
Ta prelekcja jest o cukrze i raku. Zainteresowałam się cukrem jako studentka. Nie tym rodzajem cukru. Cukrem, o którym uczyli nas profesorowie biologii, mówiąc, czym pokryte są komórki. Może nie wiecie, ale komórki pokrywa cukier. Też tego nie wiedziałam przed podjęciem studiów, ale wtedy, powiedzmy gdzieś w latach 80., ludzie za bardzo nie wiedzieli, dlaczego komórki pokrywa cukier. Kiedy wertowałam notatki, zauważyłam swój komentarz, że warstwa cukru na komórkach jest jak cukrowa polewa na drażach M&M's. Ludzie myśleli, że cukier pokrywający komórki jest jak powłoka ochronna, która je jakoś wzmacnia.
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.
Teraz, po wielu dekadach, wiemy, że jest to bardziej skomplikowane, a cukry na komórkach są bardzo złożone. Gdyby się skurczyć do rozmiarów miniaturowego samolotu i przelecieć nad powierzchnią komórek, wyglądałoby to trochę jak te elementy krajobrazu. Cukry złożone to krzewy i drzewa, wierzby płaczące kołysane wiatrem i falami. Kiedy zaczęłam myśleć o cukrach złożonych, które są jak liście na komórkach, ten temat stał się jednym z najbardziej interesujących, jakie napotkałam jako biolog i chemik. Obecnie najczęściej myślimy o cukrach pokrywających powierzchnię komórek, jak o języku. Ich złożone struktury przechowują mnóstwo informacji.
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.
Ale co próbują nam powiedzieć? Część informacji, którą posiadamy i która pochodzi z cukrów, okazała się niezwykle ważna w świecie medycyny.
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.
Na przykład, cukry mówią nam, jaką mamy grupę krwi. Czerwone krwinki są pokryte cukrami, a ich struktura chemiczna determinuje grupę krwi. Przykładowo moja grupa krwi to 0. Kto jeszcze ma grupę 0, ręka w górę. Jest bardzo częsta. Tylko kilka uniesionych rąk. Albo nie słuchacie, albo nie znacie swojej grupy krwi. Tak czy inaczej jest źle.
(Laughter)
(Śmiech)
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.
Osoby z tą samą grupą krwi co ja mają taką oto strukturę chemiczną na powierzchni czerwonych krwinek. Trzy cukry proste połączone w jeden złożony. To definiuje grupę krwi 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.
Kto ma grupę krwi A? Tutaj. To oznacza, że macie w komórkach enzym, który dodaje kolejny fragment, czerwony cukier, tworząc bardziej złożoną strukturę. Kto ma grupę krwi B? Całkiem sporo. Macie trochę inny enzym od ludzi z grupą A, więc budujecie trochę inną strukturę. Ci, którzy mają grupę AB, dostają jeden enzym od matki, a drugi od ojca i mają, mniej więcej, obie struktury proporcjonalne. To odkrycie dokonane w poprzednim stuleciu umożliwiło jeden z najważniejszych zabiegów w medycynie, czyli transfuzję krwi. Jeżeli ktoś zna swoją grupę krwi i potrzebuje transfuzji, może się upewnić, że dawca ma tę samą grupę krwi, żeby organizm nie wykrył obcych cukrów, które na pewno odrzuci.
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?
Co jeszcze mogą nam przekazać cukry na powierzchni komórek? Mogą powiedzieć, że masz raka. Kilka dekad wcześniej zauważono pewne korelacje podczas analizy tkanki nowotworowej. Zazwyczaj gdy u pacjenta wykrywa się nowotwór, pobiera się tkankę do biopsji i wysyła na badanie histopatologiczne, czyli analizę zmian chemicznych w tkance, co może pomóc onkologowi dobrać leczenie. W trakcie tych badań odkryto, że cukry ulegają zmianie, kiedy komórka ze zdrowej zmienia się w chorą. Te korelacje pojawiały się raz za razem. Pytanie dlaczego. Dlaczego komórki raka mają inne cukry i jaka jest waga tego odkrycia? Dlaczego tak się dzieje i co można zrobić, jeśli okaże się, że ma to związek z przebiegiem choroby?
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.
Jedną ze zmian, które badamy, jest zwiększenie gęstości pewnego cukru, który nazywa się kwasem sjalowym. Myślę, że okaże się najważniejszym cukrem naszych czasów. Zachęcam was do zapoznania się z tą nazwą. Kwas sjalowy to nie cukier spożywczy. To zupełnie inne cukry. Ten cukier znajdujemy w określonym stężeniu we wszystkich komórkach ciała. Powszechnie występuje na komórkach. Z jakiegoś powodu komórki rakowe, w przypadku postępującej choroby, mają zwykle więcej kwasu sjalowego niż zwykła, zdrowa komórka. Dlaczego? Co to oznacza? Dowiedzieliśmy się, że ma to związek z systemem odpornościowym.
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.
Pozwólcie, że powiem trochę o znaczeniu systemu odpornościowego w przypadku raka. To odkrycie często ostatnio przewija się w mediach. Ludzie oswajają się z terminem "immunoterapia raka". Niektórzy z was mogą nawet znać kogoś, kto korzysta z nowych metod leczenia raka. Wiemy już, że komórki odpornościowe, czyli białe krwinki, które wędrują w krwiobiegu, codziennie chronią nas przed usterkami, wliczając wystąpienie raka. Na tym obrazku małe zielone kulki to komórki odpornościowe, a duża różowa kulka to komórka nowotworowa. Komórki odpornościowe krążą po ciele i smakują inne komórki. To ich praca. Zazwyczaj komórki są smaczne.
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.
Ale raz na jakiś czas trafia się niesmaczna. Jak dobrze pójdzie, będzie to komórka rakowa i kiedy nie zasmakuje komórkom odpornościowym, przypuszczą atak i ją zabiją. To wiemy. Wiemy też, że gdyby udało się nasilić ten zły smak i zachęcić komórki odpornościowe do porządnego ugryzienia komórki rakowej, udoskonaliłoby to ochronę przed rakiem, a może nawet wyleczyło z raka. Obecnie na rynku dostępne są leki dla pacjentów onkologicznych, które działają na tej zasadzie. Aktywizują system odpornościowy, sprawiając, że energiczniej chroni nas przed rakiem.
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.
Jedno z tych lekarstw prawdopodobnie uratowało życie prezydenta Jimmy'ego Cartera. Jak pamiętacie, Carter miał czerniaka z przerzutami do mózgu. Takiej diagnozie zwykle towarzyszy prognoza kilku miesięcy życia. Zastosowano u niego jeden z nowych leków stymulujących odporność i choroba wydaje się być w remisji. To niesamowite, biorąc pod uwagę sytuację sprzed zaledwie kilku lat. Jest to wręcz tak niesamowite, że prowokuje stwierdzenia w rodzaju: "Immunoterapia to przełom na miarę penicyliny". Uważam, że to niesamowicie zuchwałe słowa o chorobie, z którą od dawna walczymy, zwykle przegrywając. To bardzo ekscytujące.
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.
Ale co to ma wspólnego z cukrami? Już mówię, co odkryliśmy. Kiedy komórka odpornościowa mości się obok komórki rakowej, żeby jej posmakować, szuka śladów choroby, a jeżeli je znajdzie, aktywuje się, zabijając chorą komórkę. Kiedy komórkę rakową pokrywa gęsty las cukru, czyli kwas sjalowy, smakuje ona całkiem dobrze. Komórki odpornościowe mają białko, które chwyta kwas sjalowy, a jeśli to białko utknie między komórką odpornościową a rakową, usypia komórkę odpornościową. Kwas sjalowy mówi komórce odpornościowej: "Hej, ta komórka jest w porządku i nie ma tu nic ciekawego, więc leć szukać dalej". Innymi słowy, dopóki komórki noszą gruby płaszcz kwasu sjalowego, wyglądają świetnie. To niesamowite. A gdyby tak zdjąć ten płaszcz i zabrać cukier? System odpornościowy mógłby rozpoznać komórkę rakową i zrozumieć, że trzeba ją zniszczyć.
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.
To właśnie robi mój zespół badawczy. Pracujemy nad lekarstwem, które działa jak kosiarka na powierzchni komórek. Molekuły docierają do powierzchni komórek rakowych i ścinają kwas sjalowy, umożliwiając systemowi odpornościowemu osiągnięcie pełnego potencjału w eliminacji komórek rakowych.
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."
Na koniec pozwólcie, że przypomnę. Komórki są pokryte cukrami, które mówią sąsiednim komórkom, czy dana komórka jest dobra czy zła. To ważne, bo system odpornościowy musi zostawić dobre komórki w spokoju. Inaczej rozwiną się choroby autoimmunologiczne. Czasem rak potrafi wydzielać takie cukry. Skoro już rozumiemy, jak cukry mogą zahipnotyzować system odpornościowy, możemy stworzyć lekarstwa, które obudzą komórki, mówiąc: "Zignoruj cukry i zjedz komórkę, to przepyszna przekąska z raka".
Thank you.
Dziękuję.
(Applause)
(Brawa)