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.
Ракот влијае на сите нас, посебно оние кои се враќаат назад одново и одново, високо инванзивните и оние отпорни на лекови, оние кои му пркосат на медицинскиот третман дури и кога ги напаѓаме со најдобрите лекови. Инжинерството на молекуларно ниво, работата во најмалите размери може да овозможи возбудливи нови начини за борба против најагресивните форми на рак.
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.
Ракот е многу паметна болест. Има некои форми на рак, кои, за среќа имаме релативно добро научено како да ги третираме со докажани лекови и хирушки зафати. Но, има некои видови на рак кои не реагираат на овие пристапи, и туморот преживува или се враќа назад, дури и по жесток напад со лекови.
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.
Овие многу агресивни форми на рак се како главните негативци од стриповите. Тие се паметни, прилагодливи и многу добро знаат како да опстанат. Како и повеќето денешни негативци, нивните супермоќи се резултат на генетска мутација. Внатре во овие туморозни клетки, гените мутирале на таков начин што овозможува незамисливи начини на преживување, и со тоа му помага на ракот да ги преживее дури и нашите најдобри хемотерапевтски третмани.
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.
Еден пример е генот кој ѝ овозможува на клетката да го оттурне лекот кој се приближува кон неа, пред лекот да може да има ефект. Замислете--клетката ефикасно го исфрла лекот. Ова е само еден пример од многуте генетски трикови, кои во ракавот ги има нашиот негативец, ракот. Сè поради мутирани гени.
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.
Значи, имаме негативец со неверојатни супермоќи. Затоа ни треба нов, силен начин на напад. Всушност, можеме да исклучиме ген. Клучот е во групата молекули позната како siRNA. siRNA се кратки секвенци од генетски код кои ѝ кажуваат на клетката кој ген да го блокира. Секојa siRNA молекулa може да исклучи одреден ген внатре во клетката. Во годините после нивното откривање, научниците беа многу возбудени за примената на овие блокатори, во медицината.
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.
Но, има проблем. siRNA работи добро внатре во клетката. Меѓутоа ако биде изложена на ензимите кои се во нашите ткива и крвоток, се распаѓа за неколку секунди. Треба да се спакува и да се заштити додека патува низ телото, одејќи кон нејзината крајна цел, во канцерогената клетка.
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.
Еве ја нашата стратегија. Прво ќе ја дозираме канцерогената клетка со siRNA, блокаторот на гени, така ќе ги стишиме гените за преживување, и на крај ќе ја збришеме со хемотерапијата. Но, како да го изведеме ова? Преку молекуларен инженеринг, всушност можеме да направиме супероружје кое може да минува низ нашиот крвоток. Треба да биде доволно мало за да мине низ крвотокот, доволно мало за да пенетрира низ ткивото на туморот, и доволно мало за да биде внесено во канцерогената клетка. За да ја изврши оваа работа правилно треба да биде колку една стотина од човечко влакно.
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.
Да видиме одблизу како можеме да изградиме ваква наночестичка. Прво, да почнеме со нејзиното јадро. Тоа е мала капсула која содржи хемотерапевтски лек. Ова е отровот кој ќе го сопре животот на туморозната клетка. Јадрото ќе го обвиткаме со многу тенок нанометарски тенок слој од siRNA. Ова е нашиот блокатор на гени. Бидејќи siRNA e силно негативно наелектризирана, неа можеме да ја заштитиме со фин, заштитен слој од позитивно наелектризиран полимер. Двете спротивно наелектризирани молекули се привлекуваат и така се држат заедно, а тоа ни дава заштитен слој кој не ѝ дозволува на siRNA да се распадне во крвотокот. Скоро завршивме.
(Laughter)
(Смеа)
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.
Има уште една голема пречкa на коja треба да мислиме. Всушност, можеби и најголемата пречка од сите. Како да го поставиме ова супероружје? Секое добро оружје треба да биде насочено, а ова треба да го насочиме кон суперзлосторничките клетки кои се во туморот.
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.
Но нашите тела имаат природен имуно-одбрамбен систем. Клетки што се наоѓаат во крвотокот. Тие го препознаваат она што не припаѓа таму, а потоа го уништуваат или го елиминираат. Погодете што? Нашата наночестичка ја препознаваат како туѓо тело. Затоа мораме да ја протнеме без да ја забележи одбрамбениот систем на туморот. Треба да ја протнеме така што ќе ја замаскираме.
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.
Треба да додадеме уште еден негативно наелектризиран слој околу наночестичката кој ќе има две улоги. Прво, надворешниот слој е еден од природно наелектризираните, високо хидрирани полисахариди, кои се наоѓаат во нашите тела. Формира облак од водни молекули околу наночестичката, кој ни дава ефект на невидлива наметка. Оваа невидлива наметка ѝ овозможува на наночестичката да патува низ крвотокот доволно долгo и далеку за да стигне до туморот, без да биде исфрлена од телото.
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.
Второ, овој слој содржи молекули кои на специфичен начин се врзуваат за туморозните клетки. Откако ќе се врзат, клетката на ракот ја зема наночестичката, и таа е сега во внатрешноста на канцерогената клетка и се спрема за напад.
Alright! I feel the same way. Let's go!
Во ред! И јас се чувствувам исто. Одиме!
(Applause)
(Аплауз)
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.
siRNA е првата компонента која напаѓа. Делува со часови, доволно време за да ги пригуши и блокира гените одговорни за преживување. На овој начин ги онеспособуваме генетските супермоќи Останува само канцерогената клетка без некоја особена одбрана. Потоа, хемотерапевтскиот лек излегува од јадрото и ја уништува туморозната клетка чисто и ефикасно. Со доволно генски блокатори, ќе можеме да се справиме со многу различни видови на мутации, овозможувајќи да се збришат туморите, без да се остават некои злосторници.
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.
Како функционира нашата стратегија? Ги тестиравме ваквите наностурктурни честици врз животни, користејќи високо агресивна форма на тројно-негативен рак на дојка. Овој тројно-негативен рак на дојка го содржи токму оној ген кој предизвикува исфрлањето на лекот против ракот.
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.
Обично, доксорубицинот -- ќе го викаме "докс" -- е лекот кој се дава прв при третирање на ракот на дојка. Првично, нашите животни ги третиравме со јадро на докс, единствено докс. Туморот го успори темпото на раст, но сè уште растеше брзо, дуплирајќи ја големината во период од две недели.
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.
Потоа се обидовме со нашето комбинирано супероружје. Честичка од нанослој и siRNA наспроти хемотерапевтската пумпа, плус имаме докс во јадрото Гледајте -- откривме дека не само што туморите престанаа да растат туку и се намалија во големина а во некои случаи дури и беа елиминирани. Туморите всушност се повлекуваа.
(Applause)
(Аплауз)
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.
Овој пристап е одличен бидејќи може да се персонализира. Можеме да додадеме многу различни слоеви на siRNA за да се справиме мутациите и одбрамбените механизми на туморот. Можеме да ставиме различни лекови во јадрото на наночестичката. Како што докторите учат како да ги тестираат пациентите и да разберат одредени генетски видови на тумори, тие можат да ни помогнат да одредиме кои пациенти би имале корист од овој пристап и кои генски блокатори можеме да ги користиме.
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.
Ракот на јајниците е посебен. Многу агресивен вид на рак, делумно затоа што се открива во многу доцна фаза, кога е доста напреднат и откако ќе развие многу генетски мутации. По првата фаза од хемотерапијата, овој рак се враќа кај 75% од пациентите. И обично се враќа во форма која е отпорна на лекови. Не-диференцираниот рак на јајници е еден од најголемите негативци што постојат. И сега ние го насочуваме нашето супероружје за да го поразиме.
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.
Како истражувач, обично не работам со моите пациенти. Но неодамна сретнав една мајка, која го победила ракот на јајници, Мими и ќерка ѝ Пејџ. Бев длабоко инспирирана од оптимизмот и силата која и двете, мајката и ќерката ја демонстрираа и од нивната приказна за храброст и поддршка. На овој настан, зборувавме за разни технологии против ракот. Мими беше облеана во солзи додека кажуваше како напорите кои ги правиме ѝ даваат надеж за идните генерации, вклучувајќи ја и нејзината ќерка. Ова навистина ме трогна. Не се работи само градење на елегантна наука. Се работи за менување на човечки животи. Се работи за разбирањето на моќта на инженерингот на молекуларно ниво.
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.
Студентите како Пејџ напредувајќи во своите кариери, ќе отворат нови можности за решавање на некои од големите светски здравствени проблеми -- вклучувајќи ги и ракот на јајниците, невролошките пореметувања, заразните болести -- исто како што хемискиот инжинеринг мене ми ја отвори вратата и овозможи да се врши инженеринг на најситното ниво, молекуларното, за да лечиме на човечко ниво.
Thank you.
Ви Благодарам.
(Applause)
(Аплауз)