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.
โรคมะเร็งส่งผลกระทบต่อพวกเราทุกคน -- โดยเฉพาะผู้ป่วยที่กลับมาเป็นซํ้าแล้วซํ้าเล่า ผู้ป่วยที่โรคลุกลามไปมากและดื้อยา ผู้ป่วยที่ขัดขืนการรักษาทางเวชกรรม แม้ว่าเราจะโยนยาที่ดีที่สุดของเราไปให้พวกเขา ส่วนวิศวกรก็ปฏิบัติงานที่ระดับโมเลกุล ทำงานกับสัดส่วนขนาดที่เล็กที่สุด สามารถเอื้อให้มีวิธีการใหม่ ๆ ที่น่าตื่นเต้นขึ้นมาได้ เพื่อสู้กับรูปแบบของมะเร็ง ที่ลุกลามอย่างรวดเร็วที่สุด
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.
มะเร็งเป็นโรคที่ฉลาดมาก ๆ มีรูปแบบของมะเร็งบางชนิด ที่นับว่าโชคดี เราได้เรียนรู้ วิธีที่จะจัดการกับมันค่อนข้างดี ด้วยยาและการผ่าตัดที่เป็นที่รู้จัก และยอมรับกัน แต่ก็ยังมีรูปแบบของมะเร็งบางชนิด ที่ไม่ตอบสนองกับวิธีการต่าง ๆ เหล่านี้ และเนื้องอกนั้นก็ไม่ตาย หรือไม่ก็กลับมาอีก แม้กระทั่ง หลังการโจมตีทำลายล้างของยา
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.
เราสามารถคิดถึงรูปแบบของมะเร็ง ที่ลุกลามรวดเร็วมากเหล่านี้ได้ ว่าคล้ายกับตัวยอดวายร้าย ในหนังสือการ์ตูน พวกมันฉลาด พวกมันปรับตัวได้ และพวกมันก็เก่งมากที่จะดำรงชีวิตอยู่ได้ และก็เหมือนกับตัววายร้ายส่วนมากในปัจจุบัน อำนาจที่ยิ่งใหญ่ของมันนั้นได้มาจาก การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม ยีนที่ถูกเปลี่ยนแปลงไป ในเซลล์เนื้องอกเหล่านี้ สามารถเข้ารหัสเป็นรูปของการอยู่รอด แบบใหม่ซึ่งเราคาดไม่ถึง ทำให้เซลล์มะเร็งรอดชีวิตมาได้ แม้จากการรักษาด้วยยาเคมีบำบัด ที่ดีที่สุดของเรา
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.
ยกตัวอย่างหนึ่ง คือ เล่ห์กล ที่ยีนยอมให้เซลล์ตัวหนึ่ง แม้ขณะที่ยาเข้าไปใกล้เซลล์ ให้ผลักดันยาออกไป ก่อนที่ยาจะสามารถทำให้เกิดผลใด ๆ ขึ้นได้ ลองนึกดูซิคะ -- เซลล์พ่นยาให้พ้นออกไป อย่างได้ผล นี่เป็นเพียงตัวอย่างเดียวของเล่ห์กล มากมายหลายอย่าง ที่อยู่ในถุงของยอดวายร้าย มะเร็ง ทั้งหมดนี้ เนื่องมาจากยีนที่กลายพันธุ์ไป
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.
ดังนั้น เราจึงมียอดวายร้ายที่มีพลังอำนาจ อย่างเหลือเชื่อ และเราจำต้องมีแบบของการโจมตี ที่ใหม่และทรงพลัง แท้จริงแล้วเราสามารถปิดสวิตช์ยีน ไปเสียก็ได้ กุญแจสำคัญคือ ชุดของโมเลกุล ที่รู้จักกันว่า siRNA siRNA นั้น คือลำดับสั้น ๆ ของรหัสพันธุกรรม ที่นำทางให้เซลล์ไปสกัดกั้นยีนบางตัวไว้ โมเลกุลของ siRNA แต่ละตัวนั้น สามารถปิดสวิตช์ยีนเฉพาะบางตัว ภายในเซลล์ได้ เวลานานหลายปีแล้วตั้งแต่การค้นพบเรื่องนี้ นักวิทยาศาสตร์ตื่นเต้นกันมาก เกี่ยวกับวิธีที่เราสามารถนำยีนสกัดกั้นนี้ มาใช้ทางการแพทย์
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.
แต่มันก็มีปัญหา siRNA นั้น ทำงานได้อย่างดีภายในเซลล์ แต่ถ้ามันไปสัมผัสกับเอนไซม์ ที่อยู่ในกระแสเลือดหรือเนื้อเยื่อ ของเราแล้ว มันก็จะเสื่อมสภาพไปภายในไม่กี่วินาที มันจึงต้องถูกห่อหุ้มปกป้องไว้ ตลอดการเดินทางของมันไปทั่วร่างกาย บนเส้นทางของมันไปสู่เป้าหมายปลายทาง ภายในเซลล์มะเร็ง
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.
ดังนั้น นี่คือกลยุทธ์ของเรา อันดับแรก เราจะให้ siRNA หรือตัวสกัดกั้นยีนนี้กับเซลล์มะเร็ง ทำให้ยีนที่ยังรอดอยู่นั้นอยู่นิ่ง แล้วเราก็จะทุบตีมันอย่างแรง ด้วยยาเคมีบำบัด แต่เราจะทำวิธีการนั้นอย่างไรหรือ การใช้วิศวกรรมเชิงโมเลกุลนั้น เราสามารถออกแบบอาวุธชั้นยอด ขึ้นได้จริง ๆ ที่จะสามารถเดินทางไปตามกระแสเลือด ได้ตลอด มันต้องเล็กจิ๋วจนพอที่จะผ่านเข้าไป ตามกระแสเลือดได้ตลอด มันต้องเล็กพอที่จะผ่านทะลุเข้าไป ในเนื้อเยื่อของเนื้องอกนั้น และมันจะต้องเล็กจิ๋วพอที่จะยังคงอยู่ได้ ภายในเซลล์มะเร็ง และเพื่อที่จะทำงานนี้ได้อย่างดี มันจะต้องมีขนาดประมาณเศษหนึ่งส่วนร้อย ของเส้นผมของมนุษย์
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.
เอาละ เรามาดูกันใกล้ ๆ กว่านี้ ถึงวิธีที่เราสามารถสร้างอนุภาคนาโนนี้ได้ อันดับแรก เรามาเริ่มต้นกัน ด้วยแกนอนุภาคนาโนนั้น มันเป็นแคปซูลเล็กจิ๋ว ที่บรรจุตัวยาเคมีบำบัด นี่เป็นยาพิษที่จะปลิดชีวิตของเซลล์เนื้องอก ได้จริง ๆ รอบ ๆ แกนนี้ เราจะห่อหุ้มไว้ด้วย แผ่นชั้นที่บางมาก ๆ ของ siRNA ที่บางขนาดนาโนเมตร นี่เป็นตัวสกัดกั้นยีนของเรา เพราะว่า siRNA นั้น มีประจุเป็นลบอย่างแรง เราจึงสามารถปกป้องมันได้ ด้วยแผ่นชั้นป้องกันโพลิเมอร์อย่างดี ที่อัดประจุบวกไว้ โมเลกุลสองชนิดมีประจุไฟฟ้าตรงกันข้ามกัน ติดแน่นเข้าด้วยกัน โดยการดึงดูดของประจุไฟฟ้า และนั่นทำให้เราได้มีชั้นป้องกัน ที่กัน siRNA นั้น ไม่ให้เสื่อมสภาพไป ในกระแสเลือด เราทำเกือบจะเสร็จแล้ว
(Laughter)
(เสียงหัวเราะ)
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.
แต่มีอุปสรรคใหญ่อีกเรื่องหนึ่ง ที่เราจะต้องคิด ที่จริง มันอาจจะเป็นอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุด ในทั้งหมด คือ เราจะนำอาวุธชั้นยอดนี้ ไปใช้อย่างไร ดิฉันหมายถึง อาวุธที่ดีทุกชนิดนั้น จำต้องเล็งไปที่เป้า เราต้องเล็งอาวุธชั้นยอดนี้ ไปที่เซลล์ยอดวายร้าย ที่อยู่ในเนื้องอกนั้น
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.
แต่ร่างกายของเรามีระบบภูมิคุ้มกัน เพื่อป้องกันตามธรรมชาติ เซลล์ทั้งหลายที่อยู่ในกระแสเลือดนั้น และค้นหาจนพบสิ่งต่าง ๆ ที่แปลกปลอม เพื่อที่มันจะสามารถทำลาย หรือขจัดสิ่งเหล่านั้นไป และลองเดาซิคะ อนุภาคนาโนของเรานั้น ก็ถือได้ว่าเป็นวัตถุแปลกปลอม เราต้องให้อนุภาคนาโนของเรา หลบหลีกผ่านระบบป้องกันของเนื้องอกนั้น เราต้องทำให้มันผ่านกลไก ของการกำจัดวัตถุแปลกปลอมนี้ไป ด้วยการปลอมตน
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.
ดังนั้น เราจึงเพิ่มชั้นประจุไฟฟ้าลบ ขึ้นมาอีกหนึ่งชั้น รอบ ๆ อนุภาคนาโนนี้ ซึ่งใช้เพื่อจุดประสงค์ 2 อย่าง อย่างแรก ชั้นด้านนอกนี้ เป็นชั้นที่มีประจุตามธรรมชาติ เป็นพอลิแซ็กคาไรด์ซึ่งมีโมเลกุลของนํ้าสูง ที่อยู่ในร่างกายของเรา มันสร้างเมฆหมอกของโมเลกุลนํ้าขึ้นมา รอบ ๆ อนุภาคนาโนนั้น ซึ่งให้เราได้ผลของการซ่อนตัว ซึ่งทำให้ล่องหนไปได้ การซ่อนตัวที่ทำให้ล่องหนไปได้นี้ ทำให้อนุภาคนาโนนั้น เดินทางไปตามกระแสเลือดได้ตลอด ยาวนานและไกลพอจนไปถึงเนื้องอกนั้น โดยไม่ถูกกำจัดไปเสียก่อนโดยร่างกาย
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.
อย่างที่สอง ชั้นนี้มีโมเลกุล ซึ่งจะไปติดกับเซลล์เนื้องอกของเราโดยเฉพาะ ในทันทีที่เข้าไปติดเซลล์มะเร็ง ก็จะรับเอาอนุภาคนาโนนั้นไว้ และถึงตอนนี้ เราก็มีอนุภาคนาโนของเรา ภายในเซลล์มะเร็ง และพร้อมที่จะใช้งาน
Alright! I feel the same way. Let's go!
ตกลงค่ะ ดิฉันก็รู้สึกเช่นเดียวกัน ลงมือเลย
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
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 นั้น จะถูกใช้งานเป็นลำดับแรก มันจะปฏิบัติงานเป็นเวลาหลายชั่วโมง ให้เวลาเพียงพอเพื่อให้สงบนิ่ง และปิดกั้นยีนที่ยังคงรอดชีวิตอยู่เหล่านั้น ตอนนี้ เราได้ทำให้ยอดพลังยีนเหล่านั้น ไร้ประสิทธิภาพไปแล้ว ที่ยังคงอยู่ คือ เซลล์มะเร็ง ที่ไม่มีการป้องกันเป็นพิเศษ และแล้ว ยาเคมีบำบัดก็ออกมาจากแกน และเข้าทำลายเซลล์เนื้องอกนั้น อย่างสะอาดและอย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อมีตัวสกักกั้นยีนเพียงพอ เราก็สามารถจัดการกับแบบต่าง ๆ มากมาย ของการกลายพันธุ์ได้ ทำให้มีโอกาส ที่จะเก็บกวาดเนื้องอกออกไป โดยไม่ต้องทิ้งตัวการร้ายใด ไว้เบื้องหลัง
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.
ค่ะ ยุทธ์การของเราทำงานอย่างไรหรือ เราได้ทดลองอนุภาคโครงสร้างนาโนเหล่านี้ ในสัตว์ โดยใช้มะเร็งเต้านมชนิดไตรโลปะ (triple-negative) ที่ลุกลามรวดเร็วมาก มะเร็งเต้านมแบบไตรโลปะนี้แสดงให้เห็นยีน ที่ถ่มยามะเร็งออกมาในทันที ที่มันถูกนำเข้าไป
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.
โดยปกติแล้ว ด็อกโซรูบิซิน--เรียกมันว่า "ด็อกซ์" แล้วกัน เป็นยามะเร็ง เป็นยาอันดับแรก ๆ ของการรักษา โรคมะเร็งเต้านม ค่ะ อันดับแรก เราได้รักษาสัตว์ของเรา ด้วยแกนด็อกซ์ ใช้ด็อกซ์เท่านั้นค่ะ เนื้องอกลดอัตราการเติบโตลง แต่มันยังคงโตขึ้นอย่างรวดเร็ว เพิ่มขนาดเป็นสองเท่าในเวลาสองสัปดาห์
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.
แล้วเราจึงลองใช้อาวุธชั้นยอดของเรา ที่ผสมผสานหลายอย่างไว้ อนุภาคชั้นนาโนที่มี siRNA แนบกับเครื่องปั๊มคีโม บวกกับ เรามีด็อกซ์อยู่ในแกน ดูซิคะ -- เราพบว่าไม่เพียงแค่เนื้องอก ที่หยุดเติบโตเท่านั้น จริง ๆ มันยังลดขนาดลงไปด้วย และยังถูกกำจัดไปในบางราย เนื้องอกนั้น จริง ๆ แล้วยังถดถอยลงไป
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
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.
สิ่งที่ยิ่งใหญ่เกี่ยวกับวิธีการนี้คือ สามารถทำขึ้น ให้เหมาะเฉพาะรายได้ เราสามารถเพิ่มชั้นของ siRNA ต่าง ๆ มากมาย เข้าไปได้ เพื่อให้จัดการกับการแปลงพันธุ์แบบต่าง ๆ และกลไกต่อต้านแบบต่าง ๆ ของเนื้องอก และเราก็สามารถใส่ยาต่าง ๆ เข้าไปในแกนอนุภาคนาโนนั้นได้ เมื่อแพทย์เรียนรู้ถึงวิธีการทดสอบผู้ป่วย และเข้าใจชนิดของยีนเนื้องอกดังกล่าวนั้น ก็สามารถช่วยเราตัดสินได้ว่า ผู้ป่วยคนใด จะได้รับประโยชน์จากยุทธวิธีนี้ และตัวสกัดกั้นยีนตัวใดเราจะสามารถใช้ได้
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.
มะเร็งรังไข่เร้าความสนใจของดิฉัน เป็นพิเศษ เป็นมะเร็งที่ลุกลามรวดเร็วมาก บางส่วนก็เพราะว่า มักจะค้นพบ ในระยะสุดท้ายมาก ๆ เมื่อโรคลุกลามไปมากแล้ว และมีการกลายพันธุ์ของยีนไปหลายอย่าง หลังจากการรักษาด้วยเคมีบำบัดในรอบแรก มะเร็งนี้จะกลับมาอีก ร้อยละ 75 ของผู้ป่วย และมันมักจะกลับมา ในรูปของการดื้อยา มะเร็งรังไข่ที่มีความรุนแรงโรคสูง เป็นยอดวายร้ายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่มีอยู่ ขณะนี้ เรากำลังเล็งอาวุธชั้นยอดของเรา ไปสู่การพ่ายแพ้ของมัน
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.
ในฐานะเป็นนักวิจัย โดยปกติ จึงไม่ได้ทำงานกับผู้ป่วย แต่เมื่อไม่นานมานี้ ดิฉันได้พบกับ ผู้เป็นแม่คนหนึ่ง ซึ่งเป็นผู้ที่รอดชีวิตจากมะเร็งรังไข่ เธอชื่อ มิมี่ และลูกสาวชื่อ เพจ ดิฉันเกิดแรงบันดาลใจอย่างลึกซึ้ง จากการมองโลกในแง่ดีและความแข็งแกร่ง ที่ทั้งผู้เป็นแม่และลูกสาวแสดงออกมา และจากเรื่องราวความกล้าหาญ และการเกื้อกูลกันของพวกเขา ในเหตุการณ์นี้ เราพูดกันถึง เทคโนโลยี่ต่าง ๆ ที่มุ่งมาที่มะเร็ง และมิมี่ถึงกับนํ้าตาไหล เมื่อเธออธิบายว่า การเรียนรู้ เกี่ยวกับความพยายามเหล่านี้ ทำให้เธอมีความหวังสำหรับคนรุ่นต่อไป ในอนาคต รวมทั้งลูกสาวของเธอเองด้วย เรื่องนี้ซึ้งใจดิฉันอย่างมาก มันไม่ได้เป็นแค่การสร้างวิทยาศาสตร์ ที่สวยงามโดยแท้ขึ้นมา มันเกี่ยวกับของการเปลี่ยนชีวิตของผู้คน มันเกี่ยวกับความเข้าใจถึง พลังอำนาจของ งานวิศวกรรม ในเรื่องขนาดของโมเลกุล
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.
ดิฉันรู้ว่า เมื่อนักเรียน เช่น เพจ เดินหน้าไปสู่งานอาชีพของพวกเขา พวกเขาจะเปิดความเป็นไปได้ใหม่ๆ ในการจัดการกับ ปัญหาสุขภาพที่ใหญ่ บางอย่างในโลก-- รวมถึงมะเร็งรังไข่ โรคทางสมอง โรคติดเชื้อ -- ซึ่งก็เหมือนกับวิศวกรรมเคมี ได้พบวิธี เพื่อเปิดประตูให้ดิฉัน และได้ให้วิธีการเชิงวิศวกรรม ในเรื่องสัดส่วนขนาดที่เล็กที่สุด ซึ่งก็คือ ขนาดของโมเลกุล เพื่อจะบำบัดรักษาได้ ในระดับมนุษย์
Thank you.
ขอบคุณค่ะ
(Applause)
(เสียงปรบมือ)