Cancer affects all of us -- especially the ones that come back over and over again, the highly invasive and drug-resistant ones, the ones that defy medical treatment, even when we throw our best drugs at them. Engineering at the molecular level, working at the smallest of scales, can provide exciting new ways to fight the most aggressive forms of cancer.
Le cancer nous affecte tous -- en particulier ceux qui reviennent encore et encore, ceux qui sont très invasifs et résistent aux médicaments, ceux qui défient les traitements médicaux, même lorsque l'on utilise nos meilleurs médicaments. L'ingénierie à l'échelle moléculaire, le travail à la plus petite échelle, peut fournir d'excitantes nouvelles façons de combattre les formes les plus agressives de cancer.
Cancer is a very clever disease. There are some forms of cancer, which, fortunately, we've learned how to address relatively well with known and established drugs and surgery. But there are some forms of cancer that don't respond to these approaches, and the tumor survives or comes back, even after an onslaught of drugs.
Le cancer est une maladie très intelligente. Il y a des formes de cancer, contre lesquelles, heureusement, nous avons appris à agir plutôt bien avec des médicaments et des chirurgies établies et validées. Mais il y a des formes de cancer qui ne répondent pas à ces approches, et la tumeur survit ou revient, même après des traitements agressifs.
We can think of these very aggressive forms of cancer as kind of supervillains in a comic book. They're clever, they're adaptable, and they're very good at staying alive. And, like most supervillains these days, their superpowers come from a genetic mutation. The genes that are modified inside these tumor cells can enable and encode for new and unimagined modes of survival, allowing the cancer cell to live through even our best chemotherapy treatments.
Nous pouvons voir ces formes de cancer très agressives comme des super-méchants de bandes dessinées. Ils sont intelligents, ils s'adaptent et arrivent très bien à rester en vie. Et comme la majorité des super-méchants de nos jours, leurs super-pouvoirs viennent d'une mutation génétique. Les gènes qui sont modifiés dans ces cellules cancéreuses peuvent contenir le code de nouveaux modes de survie inimaginables, permettant aux cellules cancéreuses de survivre à nos meilleurs traitements de chimiothérapie.
One example is a trick in which a gene allows a cell, even as the drug approaches the cell, to push the drug out, before the drug can have any effect. Imagine -- the cell effectively spits out the drug. This is just one example of the many genetic tricks in the bag of our supervillain, cancer. All due to mutant genes.
Un exemple de ruse utilisée par un gène permet à la cellule, même à l'approche du médicament, d'éjecter le médicament avant même qu'il n'agisse. Imaginez, la cellule recrache vraiment le médicament. Ce n'est qu'un exemple des nombreuses ruses génétiques que notre super-méchant, le cancer, a dans son sac. Toutes dues à des gènes mutants.
So, we have a supervillain with incredible superpowers. And we need a new and powerful mode of attack. Actually, we can turn off a gene. The key is a set of molecules known as siRNA. siRNA are short sequences of genetic code that guide a cell to block a certain gene. Each siRNA molecule can turn off a specific gene inside the cell. For many years since its discovery, scientists have been very excited about how we can apply these gene blockers in medicine.
Ainsi nous avons un super-méchant avec des super-pouvoirs incroyables. Et nous avons donc besoin d'un nouveau mode d'attaque puissant. En fait, nous pouvons désactiver un gène. La clé est un ensemble de molécules connues sous le nom d'ARNsi. ARNsi sont de courtes séquences de code génétique qui aident la cellule à bloquer un certain gène. Chaque molécule ARNsi peut désactiver un gène en particulier à l'intérieur de la cellule. Depuis leur découverte il y a des années, les scientifiques ont été très excités de la possibilité d'utiliser ces gènes bloqueurs en médecine.
But, there is a problem. siRNA works well inside the cell. But if it gets exposed to the enzymes that reside in our bloodstream or our tissues, it degrades within seconds. It has to be packaged, protected through its journey through the body on its way to the final target inside the cancer cell.
Mais il y a un problème. L'ARNsi fonctionne bien dans la cellule. Mais s'il est exposé aux enzymes contenues dans notre sang ou nos tissus, il se dégrade en quelques secondes. Il doit donc être emballé, protégé lors de son voyage dans le corps vers sa destination finale dans la cellule cancéreuse.
So, here's our strategy. First, we'll dose the cancer cell with siRNA, the gene blocker, and silence those survival genes, and then we'll whop it with a chemo drug. But how do we carry that out? Using molecular engineering, we can actually design a superweapon that can travel through the bloodstream. It has to be tiny enough to get through the bloodstream, it's got to be small enough to penetrate the tumor tissue, and it's got to be tiny enough to be taken up inside the cancer cell. To do this job well, it has to be about one one-hundredth the size of a human hair.
Voici notre stratégie : d'abord, nous allons noyer la cellule cancéreuse d'ARNsi, le gène bloqueur, faire taire ces gènes de survie, puis nous l'écraserons avec un agent chimiothérapeutique. Mais comment réaliser cela ? Grâce à l'ingénierie moléculaire. Nous pouvons créer une super-arme qui peut voyager dans le sang. Elle doit être assez petite pour passer dans les veines, assez petite pour pénétrer les tissus tumoraux, et elle doit être assez petite pour entrer dans la cellule cancéreuse. Pour réussir cela, elle doit faire environ un centième de la taille d'un cheveu humain.
Let's take a closer look at how we can build this nanoparticle. First, let's start with the nanoparticle core. It's a tiny capsule that contains the chemotherapy drug. This is the poison that will actually end the tumor cell's life. Around this core, we'll wrap a very thin, nanometers-thin blanket of siRNA. This is our gene blocker. Because siRNA is strongly negatively charged, we can protect it with a nice, protective layer of positively charged polymer. The two oppositely charged molecules stick together through charge attraction, and that provides us with a protective layer that prevents the siRNA from degrading in the bloodstream. We're almost done.
Regardons de plus près comment nous pouvons créer cette nanoparticule. Tout d'abord, commençons par son noyau. C'est une petite capsule qui contient l'agent chimiothérapeutique. C'est le poison qui tuera la tumeur. Autour de ce noyau, nous emballerons d'une très fine couche d'ARNsi de quelques nm d'épaisseur. C'est notre gène bloqueur. Puisque l'ARNsi est fortement chargé négativement, nous pouvons le protéger avec une couche protectrice de polymères chargés positivement. Les deux molécules de charges opposées se collent ensemble grâce à l'attraction des charges, et cela nous fournit une couche protectrice qui empêche la dégradation de l'ARNsi dans le courant sanguin. Nous avons presque terminé.
(Laughter)
(Rires)
But there is one more big obstacle we have to think about. In fact, it may be the biggest obstacle of all. How do we deploy this superweapon? I mean, every good weapon needs to be targeted, we have to target this superweapon to the supervillain cells that reside in the tumor.
Mais nous devons réfléchir à un dernier gros obstacle. Peut-être même le plus gros obstacle. Comment déployer cette super-arme ? Chaque bonne arme doit pouvoir viser, avec cette super-arme, nous devons viser les cellules super-méchantes qui résident dans la tumeur.
But our bodies have a natural immune-defense system: cells that reside in the bloodstream and pick out things that don't belong, so that it can destroy or eliminate them. And guess what? Our nanoparticle is considered a foreign object. We have to sneak our nanoparticle past the tumor defense system. We have to get it past this mechanism of getting rid of the foreign object by disguising it.
Mais nos corps ont un système de défense immunitaire naturel : des cellules qui sont dans notre sang et qui détectent celles qui ne devraient pas être là pour pouvoir les détruire ou les éliminer. Et devinez : notre nanoparticule est considérée comme un corps étranger. Notre nanoparticule doit se faufiler à travers les défenses du corps. Nous devons l'emmener au-delà du mécanisme éliminant ces corps étrangers en la déguisant.
So we add one more negatively charged layer around this nanoparticle, which serves two purposes. First, this outer layer is one of the naturally charged, highly hydrated polysaccharides that resides in our body. It creates a cloud of water molecules around the nanoparticle that gives us an invisibility cloaking effect. This invisibility cloak allows the nanoparticle to travel through the bloodstream long and far enough to reach the tumor, without getting eliminated by the body.
Nous ajoutons donc, autour de cette nanoparticule, une autre couche chargée négativement qui a deux fonctions. Premièrement, cette couche externe est naturellement chargée, composée de polysaccharides hydratés présents dans le corps. Elle crée un nuage de molécules d'eau autour de la nanoparticule, qui agit comme un bouclier et la rendant invisible. Ce bouclier d'invisibilité permet à la nanoparticule de voyager dans le sang assez longtemps et assez loin pour atteindre la tumeur, sans être éliminée par le corps.
Second, this layer contains molecules which bind specifically to our tumor cell. Once bound, the cancer cell takes up the nanoparticle, and now we have our nanoparticle inside the cancer cell and ready to deploy.
Secondement, cette couche contient des molécules qui se lient spécifiquement à la cellule tumorale. Une fois liée, la cellule cancéreuse assimile la nanoparticule, et nous avons ainsi notre nanoparticule à l'intérieur de la cellule cancéreuse, prête à être déployée.
Alright! I feel the same way. Let's go!
Très bien ! Je ressens la même chose. Allons-y !
(Applause)
(Applaudissements)
The siRNA is deployed first. It acts for hours, giving enough time to silence and block those survival genes. We have now disabled those genetic superpowers. What remains is a cancer cell with no special defenses. Then, the chemotherapy drug comes out of the core and destroys the tumor cell cleanly and efficiently. With sufficient gene blockers, we can address many different kinds of mutations, allowing the chance to sweep out tumors, without leaving behind any bad guys.
L'ARNsi est déployé en premier. Il agit pendant des heures, fournissant assez de temps pour faire taire et bloquer ces gènes de survie. Nous avons alors désactivé ces super-pouvoirs génétiques. Ce qu'il reste est une cellule cancéreuse sans défenses particulières. Puis, l'agent chimiothérapeutique sort du noyau et détruit la cellule tumorale proprement et efficacement. Avec suffisamment de gènes bloqueurs, nous pouvons traiter de nombreux types de mutations, permettant de détruire des tumeurs sans laisser de méchants derrière nous.
So, how does our strategy work? We've tested these nanostructure particles in animals using a highly aggressive form of triple-negative breast cancer. This triple-negative breast cancer exhibits the gene that spits out cancer drug as soon as it is delivered.
Donc, comment fonctionne notre stratégie ? Nous avons testé ces nanoparticules sur des animaux en utilisant une forme très agressive de cancer du sein triple négatif. Ce cancer du sein triple négatif possède le gène qui recrache les médicaments dès qu'ils arrivent.
Usually, doxorubicin -- let's call it "dox" -- is the cancer drug that is the first line of treatment for breast cancer. So, we first treated our animals with a dox core, dox only. The tumor slowed their rate of growth, but they still grew rapidly, doubling in size over a period of two weeks.
En général, la doxorubicine, ou dox, est le médicament donné en premier pour le cancer du sein. Nous avons commencé par traiter les animaux avec un noyau de dox uniquement. La tumeur a ralenti sa croissance, mais grossissait toujours rapidement, doublant de taille en l'espace de deux semaines.
Then, we tried our combination superweapon. A nanolayer particle with siRNA against the chemo pump, plus, we have the dox in the core. And look -- we found that not only did the tumors stop growing, they actually decreased in size and were eliminated in some cases. The tumors were actually regressing.
Puis, nous avons essayé notre super-combinaison. Une nano-couche d'ARNsi contre la pompe à chimio, plus de la dox dans le noyau. Regardez -- nous avons découvert que les tumeurs n'arrêtaient pas juste leur croissance mais rétrécissaient et étaient, dans certains cas, éliminées. Les tumeurs régressaient.
(Applause)
(Applaudissements)
What's great about this approach is that it can be personalized. We can add many different layers of siRNA to address different mutations and tumor defense mechanisms. And we can put different drugs into the nanoparticle core. As doctors learn how to test patients and understand certain tumor genetic types, they can help us determine which patients can benefit from this strategy and which gene blockers we can use.
Ce qui est génial avec cette approche est qu'elle peut être personnalisée. Nous pouvons ajouter différentes couches d'ARNsi pour adresser différentes mutations et différents mécanismes tumoraux. Et nous pouvons mettre différents médicaments dans le noyau aussi. Alors que les docteurs apprennent à tester leurs patients et à comprendre certains types de tumeurs génétiques, ils peuvent nous aider à déterminer quels patients bénéficieront de cette stratégie et quels gènes bloqueurs nous pouvons utiliser.
Ovarian cancer strikes a special chord with me. It is a very aggressive cancer, in part because it's discovered at very late stages, when it's highly advanced and there are a number of genetic mutations. After the first round of chemotherapy, this cancer comes back for 75 percent of patients. And it usually comes back in a drug-resistant form. High-grade ovarian cancer is one of the biggest supervillains out there. And we're now directing our superweapon toward its defeat.
Le cancer des ovaires touche une corde sensible pour moi. C'est un cancer très agressif, en partie du fait de sa découverte à des stages très tardifs, lorsqu'il est très avancé, et qu'il y a de nombreuses mutations génétiques. Après la première chimiothérapie, ce cancer revient chez 75% des patientes. Et il revient souvent sous une forme résistante aux médicaments. Le cancer ovarien de haut grade est un de ces super-méchants. Nous utilisons maintenant notre super-arme pour le battre.
As a researcher, I usually don't get to work with patients. But I recently met a mother who is an ovarian cancer survivor, Mimi, and her daughter, Paige. I was deeply inspired by the optimism and strength that both mother and daughter displayed and by their story of courage and support. At this event, we spoke about the different technologies directed at cancer. And Mimi was in tears as she explained how learning about these efforts gives her hope for future generations, including her own daughter. This really touched me. It's not just about building really elegant science. It's about changing people's lives. It's about understanding the power of engineering on the scale of molecules.
En tant que chercheuse, je ne travaille pas souvent avec des patients. Mais j'ai récemment rencontré une mère qui a survécu à un cancer des ovaires, Mimi, et sa fille, Paige. J'ai été profondément inspirée par l'optimisme et la force dont la mère et la fille faisaient preuve et par leur histoire de courage et de soutien. Lors de cet événement, nous avons parlé des différentes technologies dirigées contre le cancer. Et Mimi était en larmes quand elle a expliqué qu'entendre parler de ces efforts lui donne de l'espoir pour les générations futures, y compris pour sa fille. Cela m'a vraiment touchée. Il n'est pas juste question de faire de la science très élégante mais de changer des vies. Il est question de comprendre le pouvoir de l'ingiénerie à l'échelle moléculaire.
I know that as students like Paige move forward in their careers, they'll open new possibilities in addressing some of the big health problems in the world -- including ovarian cancer, neurological disorders, infectious disease -- just as chemical engineering has found a way to open doors for me, and has provided a way of engineering on the tiniest scale, that of molecules, to heal on the human scale.
Je sais qu'alors que des étudiants comme Paige avancent dans leur carrière, ils ouvriront de nouvelles possibilités pour adresser les grands problèmes de santé du monde -- incluant le cancer des ovaires, les troubles neuronaux, les maladies infectieuses -- tout comme l'ingénierie chimique m'a ouvert des portes et a fourni un moyen de faire de l'ingénierie à la plus petite échelle, celle des molécules, pour guérir à l'échelle humaine.
Thank you.
Merci.
(Applause)
(Applaudissements)