What if I told you that the pandemic will save the lives of millions of people? It's a difficult thing to consider, given how many loved ones we've already lost. But throughout the course of human history, massive public health crises have resulted in innovation in health care and technology. For example, the Black Death gave rise to the Gutenberg press and the 1918 flu pandemic led to modern vaccine technology. The COVID-19 pandemic has and will be no different. Just look at our vaccines -- normally developed over many years, and the mRNA vaccines were deployed in a mind-blowing 11 months.
Что, если я скажу вам, что пандемия спасёт миллионы жизней? В это сложно поверить с учётом того, сколько близких мы потеряли. Но в истории человечества массовые кризисы в области здравоохранения порождали инновации в медицине и технологиях. К примеру, во время «чёрной смерти» был изобретён печатный станок Гутенберга, а пандемия гриппа 1918 года способствовала созданию современных вакцин. Пандемия коронавируса не стала исключением. Взять хотя бы вакцины. Обычно их создают на протяжении многих лет, но мРНК-вакцины были разработаны — уму непостижимо! — всего за 11 месяцев.
How is that even possible? It was possible because scientists have been working for many years to get us to the point where we could use mRNA quickly in an emergency situation. Specifically, we've been working on how to help mRNA with its biggest problem, which is that it doesn't normally go to the right places inside of our bodies. Fortunately, we got around that problem just in time, and I'd like to tell you about the technology that we use to do it.
Как это вообще возможно? Это стало возможно благодаря многолетнему труду учёных, который позволил нам быстро разработать вакцину мРНК в экстренной ситуации. Поясню. Мы уже занимались решением главной проблемы мРНК, а именно её неспособности перемещаться в нужные участки организма. К счастью, мы вовремя нашли решение, и я хочу рассказать вам о технологии, которую мы использовали.
When mRNA is administered, it's injected into our muscles or our bloodstream, but we actually need it to go inside of our cells. Unfortunately, mRNA is fragile, and our bodies will destroy it before it goes very far. You can think of mRNA like a glass vase that you'd like to send in the mail without a box and bubble wrap. It'll break long before it's been delivered. And without an address on the box, your postal delivery service will have no idea where to take it. And so if we're going to use mRNA as a therapeutic, it needs our help. It needs protection, and it needs to be told where to go. And that's where I come in.
мРНК вводится в организм посредством инъекции, которая делается внутримышечно или внутривенно. Но нам нужно, чтобы мРНК попала внутрь клеток. К сожалению, молекула мРНК хрупкая, и наш организм уничтожает её почти мгновенно. мРНК можно сравнить со стеклянной вазой, которую вы хотите отправить по почте без коробки и воздушно-пузырчатой плёнки. Она разобьётся задолго до прибытия в пункт назначения. А без адреса на коробке почтовая служба не будет знать, куда отправить вашу посылку. Таким образом, если мы хотим использовать мРНК в терапевтических целях, мы должны ей помочь. Её нужно защитить и проинструктировать, в каком направлении ей двигаться. И тут за дело берусь я.
For over five decades, scientists and engineers like myself have been creating the shipping materials for nucleic acid drugs, like DNA and RNA. Through trial and error, we've created packages that deliver intact vases to the wrong address; that delivered to the right address but with a broken vase; packages that get ripped apart by attacking dogs; and packages that throw out the mail carrier's back. It's taken many years to get the science right. Let me show you the result, these tiny balls of fat that we call lipid nanoparticles. Let me tell you what they are and how they work.
Уже более пятидесяти лет учёные и инженеры — такие как я — работают над созданием «упаковочного материала» для препаратов, созданных на основе ДНК и РНК. Путём проб и ошибок мы создавали упаковки, благодаря которым вазы оставались целыми, но их получал не тот адресат; или вазы доставляли по верному адресу, но в разбитом виде; упаковки, на которые нападали собаки и разрывали их на куски; и упаковки, содержимое которых оказывалось слишком тяжёлым для почтальонов. Решение этой научной задачи заняло много лет. И сейчас я хотела бы показать вам результат нашей работы — крошечные шарики жира, которые называются липидными наночастицами. Я расскажу вам, что они из себя представляют и как они работают.
So first of all, "nano" just means really, really small. Think of how small a person is compared to the diameter of the earth. That's how small a nanoparticle is compared to the person. These nanoparticles are made up of several fatty molecules called lipids. Fat is an awesome packing material -- nice and bouncy. Interestingly, our cells are also surrounded by fat to keep them flexible and protected. Years ago, scientists had the idea to create lipid nanoparticles that would act like a Trojan horse. Because the lipids in the nanoparticle look similar to the membranes that surround our cells, the cells are willing to bring the nanoparticle inside, and that's when the mRNA is released into the cell. So what, exactly, are the lipids in these nanoparticles? There are four ingredients in addition to the mRNA, and I'll tell you about each one.
Во-первых, приставка «нано» означает «очень маленький». Сравните рост человека с диаметром Земли. Настолько маленькой является и наночастица по отношению к размеру человека. Такие наночастицы состоят из нескольких жировых молекул, называемых липидами. Жир — прекрасный упаковочный материал, изящный и упругий. Интересно, что наши клетки тоже окружены жиром, обеспечивающим им эластичность и защиту. Много лет назад у учёных родилась идея создать липидные наночастицы, которые действовали бы, как троянский конь. Поскольку липиды в наночастице похожи на липиды мембран, окружающих клетки, клетки охотно впускают наночастицы внутрь, а с ними и мРНК. Что же представляют собой липиды в этих наночастицах? Помимо мРНК, в них содержатся четыре компонента, и я расскажу вам о каждом из них.
First, there's a lipid called a phospholipid. This is the primary ingredient in our cell membranes, which are the walls of fat that separate the insides of our cells from everything that surrounds them. Phospholipids have a head that likes water and a tail that likes other fatty things. So when you throw a bunch of phospholipids together in water, they form this beautiful structure called a lipid bilayer. Here, the heads face the inside and the outside of the cell, which is water, and the fat-loving parts of the molecule hang out together in the middle. In lipid nanoparticles, phospholipids have a similar role of keeping all of the other ingredients organized.
Первый из них — это липид под названием фосфолипид. Это основной компонент в наших клеточных мембранах, которые являются жировой стенкой, отделяющей внутреннюю часть клеток от всего, что находится вокруг них. У фосфолипидов есть головка, которая имеет сродство к воде, и хвост, имеющий сродство к другим жировым веществам. И если смешать множество фосфолипидов с водой, они образуют красивую структуру под названием липидный бислой. Здесь головки смотрят внутрь клетки и наружу, туда, где вода, а части молекулы, предпочитающие жир, сосредоточены в середине. В липидных наночастицах фосфолипиды выполняют схожую роль, обеспечивая структурную организацию остальных компонентов.
Second, there's a lipid called cholesterol. Why, if cholesterol has a bad reputation, would we want to use it in a therapeutic nanoparticle? It turns out that while cholesterol can be bad when it's in our bloodstream, it's actually a really good thing for our cell membranes. And that's because those phospholipids I just told you about, they are entirely too free with themselves, and they are prone to falling apart. Cholesterol is a stiff molecule that wedges itself in between the other lipids to fill in the gaps and hold them all together. It plays a similar role in our lipid nanoparticles. It provides structural support so the nanoparticles don't fall apart in between the injection and when they get into our cells.
Второй компонент — липид под названием холестерин. Вы спросите, если у холестерина плохая репутация, почему мы используем его в лечебных наночастицах? Оказывается, холестерин может быть «плохим» в кровотоке, но он очень полезен для клеточных мембран. Всё дело в том, что фосфолипиды, о которых я только что рассказала, связаны друг с другом слишком слабо и склонны распадаться. Холестерин — жёсткая молекула, которая вклинивается между другими липидами, заполняя имеющееся пространство и удерживая липиды вместе. Схожую роль он выполняет и в липидных наночастицах. Он обеспечивает структурную опору, предотвращая распад наночастиц сразу после инъекции и до того, как они попадут внутрь клеток.
Third, there's a lipid called an ionizable lipid. Here, "ionizable" means that when these particles are in the bloodstream, they're neutrally charged, which helps with their safety. Then they switch to a positive charge inside of our cells, which helps them release the mRNA. Ionizable lipids are special because they have to be made in the lab, and scientists around the world have tested tens of thousands of these materials to find ones that are good at delivering mRNA safely. And because they're made in the lab, they tend to be proprietary to the company that invented them. So, for example, Moderna and BioNTech, the company that partnered with Pfizer, they discovered different ionizable lipids, and that is the only important ingredient in their COVID-19 vaccines that differ. And even then, their ionizable lipids aren't even that different, which is reassuring, because when independent groups of scientists converge on similar solutions, it's easier to trust the result.
Третий компонент — это липид под названием ионизируемый липид. «Ионизируемый» означает, что, находясь в кровотоке, эти частицы имеют нейтральный заряд, что способствует их «безопасности». Затем, попадая внутрь клеток, они приобретают положительный заряд, что помогает им высвобождать мРНК. Ионизируемые липиды особые, их создают в лаборатории. Учёные со всего мира изучили десятки тысяч материалов, чтобы найти те, что способны доставить мРНК в клетки в целости и сохранности. А поскольку эти липиды создают в лаборатории, обычно права на них принадлежат компании, которая их изобрела. Например, компания Moderna и сотрудничающая с Pfizer компания BioNTech разработали различные ионизируемые липиды, и это единственный важный компонент, которым различаются изобретённые этими компаниями вакцины от COVID-19. Но даже при всём при том их ионизируемые липиды довольно похожи, что обнадёживает, так как если независимые группы учёных приходят к схожим решениям, такому результату легче доверять.
Finally, one more ingredient. This one is a polymer called polyethylene glycol. So let's call it PEG. That's much easier. PEG is a water-loving molecule. So it surrounds the lipid nanoparticle and it holds it all together. You can think of the other three lipids as the box and the bubble wrap for the mRNA, and the PEG as the packing tape. You may have heard in the news about a tiny fraction of people that have allergic responses to the vaccine. There is some evidence that PEG could be contributing to these allergic reactions. And that's because people are routinely exposed to PEG in cosmetic and household products, and some people have already developed antibodies against PEG. But why would this happen to some people and not to others? It turns out that every person's immune system is different, and just the same way that some people are allergic to latex, other people are allergic to PEG. It's important to keep in mind, however, that PEG has had a long history of safe use as part of FDA-approved drug formulations, and these vaccine allergies could be caused by things other than PEG. More research is needed to get to the bottom of these side effects.
Наконец, ещё один компонент. Это полимер под названием полиэтиленгликоль. Будем называть его ПЭГ, так проще. ПЭГ — это молекула, имеющая сродство к воде. То есть ПЭГ окружает липидную наночастицу и обеспечивает её целостность. Представьте, что три описанных липида — это коробка и воздушно-пузырчатая плёнка для мРНК, а ПЭГ — это упаковочный скотч. Возможно, вы слышали в новостях о небольшой доле населения, у которого бывает аллергическая реакция на вакцину. Есть свидетельства, что ПЭГ может быть одной из причин этой реакции. Связано это с тем, что люди часто сталкиваются с ПЭГ при использовании косметической продукции и хозяйственных товаров, и у некоторых уже выработались к ПЭГ антитела. Но почему у одних людей реакция возникает, а у других — нет? Оказывается, каждый человек обладает уникальной иммунной системой, и так же, как у некоторых людей возникает аллергия на латекс, у других появляется реакция на ПЭГ. Однако важно помнить, что ПЭГ давно и безопасно используется в составе многих лекарств, одобренных Управлением США по санитарному надзору (FDA), а аллергию на вакцины может вызвать не только ПЭГ. Для полного понимания побочных эффектов нужны дополнительные исследования.
All right, so let's take a step back and look at our whole nanoparticle. Beautiful, right? When these ingredients all fit together nicely, the result is a deliverywoman's dream. In the case of the vaccines, after these nanoparticles get injected into our muscle, they take the mRNA into our cells. There, the mRNA acts like an instruction manual that tells our cells to make a foreign protein, in this case, the coronavirus spike protein. When our immune cells see the spike protein, they rush to protect us from it, and they teach themselves to remember it, so that they can kill it if it ever returns. As we speak, the mRNA vaccines are out there saving lives from the coronavirus. They were our first and best tool to combat this nightmare, and they are our best hope of responding swiftly to viral variance because we can keep our lipid nanoparticle packaging the same, and all we have to do is swap out the mRNA that's inside.
А теперь давайте сделаем шаг назад и посмотрим на целую наночастицу. Красиво, правда? Если все эти компоненты сочетаются, то, что получается в результате, — просто мечта почтальона. При вакцинации, как только наночастицы попадают в мышцу, они доставляют мРНК в клетки. Там мРНК служит в качестве инструкции, следуя которой наши клетки синтезируют чужеродный белок, — в данном случае, спайковый белок коронавируса. И как только наши иммунные клетки обнаруживают спайковый белок, они спешат защитить нас и стараются запомнить его, чтобы уничтожить, если он вновь проникнет в организм. И пока я выступаю здесь, на сцене, мРНК-вакцины уже спасают многие человеческие жизни от коронавируса. Они стали нашим первым и лучшим оружием в борьбе с этим кошмаром, и они наша главная надежда на быстрый отпор новым разновидностям вируса — для этого мы используем те же липидные наночастицы как упаковку, заменим только находящуюся внутри мРНК.
But here's the best part: for mRNA therapeutics, these vaccines are only the beginning. mRNA can be used to treat or cure many diseases. So in the future, we will likely have treatments for many terrible diseases, including cystic fibrosis, muscular dystrophy and sickle cell anemia. These diseases are caused by mutated proteins, and we can use mRNA to ask our cells to make the correct version of these proteins. We'll have treatments for cancer -- breast, blood, lungs -- you name it. Here, we'll use mRNA to teach our immune cells how to find and kill cancer cells. And then, if we're lucky, we'll have vaccines against some of the most deadly and feared pathogens across the globe, including malaria, Ebola and HIV. Some of these products are already in clinical trials, and the success of the COVID-19 vaccines will pave the way for future generations of these therapies.
Но самое главное — это то, что эти вакцины являются только первым шагом к разработке мРНК-препаратов. мРНК можно использовать для лечения и полного излечения от многих болезней. И, скорее всего, в будущем у нас появятся препараты для лечения многих ужасных заболеваний, таких как муковисцидоз, мышечная дистрофия и серповидноклеточная анемия. Причинами этих заболеваний являются мутантные белки, и с помощью мРНК мы сможем запрограммировать клетки на создание нормальных белков. Появятся препараты для лечения рака груди, лёгких, крови и других заболеваний. При этом с помощью мРНК мы обучим свои иммунные клетки распознавать и убивать раковые клетки. И, если у нас всё получится, появятся вакцины против самых смертоносных и устрашающих патогенов в мире, включая возбудителя малярии, вирус Эбола и ВИЧ. Некоторые из этих препаратов уже проходят клинические испытания, и успех вакцин против COVID-19 проложит путь для будущих поколений этих лекарств.
This is how the pandemic will save the lives of millions. It catalyzed the most rapid vaccine development in history and brought to life a niche, previously unapproved form of technology. And in our desperation, we gave that technology a chance. Now we're collecting long-term safety and efficacy data from hundreds of millions of people. And with these data, interest in the technology, funding for the technology and trust in the technology will continue to grow.
Именно так пандемия спасёт миллионы жизней. Она стала толчком для самой быстрой разработки вакцин в истории человечества и привела к возникновению новой ниши, ранее не одобренному виду технологий. И от безысходности мы дали этой технологии шанс. Сейчас мы собираем данные о долгосрочной безопасности и эффективности вакцины, опробованной сотнями миллионов людей. И благодаря этим данным продолжат расти интерес к этой технологии, финансирование этой технологии и доверие к этой технологии.
Looking ahead, the packaging and delivery of mRNA to the right organs and tissues will continue to be one of the most significant challenges to implementing this technology. And so my colleagues and I are going to be busy for a very long time. Ultimately, I'm here with a message of hope. We are on the cusp of a revolution. mRNA is about to change the world forever, and it's all thanks to these fatty little balls that take this miracle medicine to exactly where it's needed.
В ближайшее время упаковка и доставка мРНК в нужные ткани и органы останется одним из самых главных вызовов при внедрении этой технологии. Поэтому мне и другим учёным ещё многое предстоит сделать. Однако сегодня я хотела бы вселить в вас надежду. Мы находимся в преддверии революции. В скором времени мРНК изменит мир навсегда, и всё благодаря этим маленьким жировым шарикам, доставляющим этот чудесный препарат в точности туда, где он необходим.
Thank you.
Спасибо!
(Applause)
(Аплодисменты)