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.
Kanser hepimizi etkilemekte-- özellikle tekrar tekrar ortaya çıkan oldukça etkili ve ilaca dirençli olanları, en tesirli ilaçlarımızı kullansak bile tıbbi müdahalelere karşı koyan kanserler. En küçük ölçeklerle çalışan, moleküler seviye mühendisliği kanserin en azılı türlerini defetmek için bize ilginç yeni çözümler sağlayabilir.
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.
Kanser son derece zeki bir hastalıktır. Kanserin bazı türleri, neyse ki, bilinen tedavilerle ve ameliyatlarla nasıl tedavi uygulayacağımızı bildiğimiz türden. Ama ilaçların etkisinden sonra bile bu tedavilere yanıt vermeyen ve tümörün ölmediği ya da tekrar geldiği bazı kanser türleri var.
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.
Kanserin bu kötü huylu türlerini bir çeşit çizgi romandaki kötü karakterler olarak düşünebiliriz. Bu tümörler zekidir, ortama uyum sağlarlar ve hayatta kalma konusunda çok iyidirler. Ve günümüzün çoğu kötü kahramanları gibi süper güçleri genetik mutasyonla oluşur. Tümör hücrelerinin içinde değişim geçiren bu genler en iyi kemoterapi tedavilerimizde bile kanser hücresinin hayatta kalmasını mümkün kılan yeni ve umulmadık sağ kalma kodunu kodlayabilir.
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.
İlaç hücreye yaklaştığında bile ilaç etkisini göstermeden önce hücrenin ilacı savurması genin hücreye kazandırdığı hileye bir örnektir. Düşünsenize-- hücreler ilaçları tükürüyor. Bu, süper kötünün, kanserin sahip olduğu genetik hilelerden sadece bir örnek. Bütün bunların sorumlusu mutant genler.
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.
Yani, kötü adamımız inanılmaz ve yeni ve güçlü saldırı tekniklerine ihtiyacımız var. Aslında, geni kapatabiliriz. Kilit ise siRNA olarak bilinen bir molekül dizilimi. siRNA, belirli bir geni kapamak için hücreyi yöneten genetik kodun kısa dizimidir. Her sİRNA molekülü hücredeki belli bir geni kapatabilir. Bilim insanları, bu molekülün keşfinden yıllar sonra bile bu gen bloke edicilerin tıpta nasıl kullanılacağı hususunda çok heyecanlılar.
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.
Ancak, bir sorun var. sİRNA hücrede iyi çalışır. Ama kan dolaşımındaki ya da dokulardaki enzimlere maruz kalırsa saniyeler içinde azalır. Kanser hücresindeki nihai hedefine kadar vücutta seyahati boyunca, paketlenmesi ve korunması gerekir.
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.
Yani, stratejimiz şöyle. İlk olarak, kanser hücresine, siRNA, gen engelleyicisi vereceğiz ve kanser genlerini susturacağız, ardından kemo ilaçlarıyla vuracağız. Ama bunu nasıl yapacağız? Moleküler mühendisliği kullanarak. Aslında damarlarımızda dolaşan bir süper silah tasarlayabiliriz. Kan dolaşımı boyunca gidebilmesi için yeterli küçüklükte, tümör dokusuna girebilecek kadar küçük ve kanser hücrelerine sızabilmek için yeterince ufak olmalıdır. Bu işi başarabilmek için saç telinin yüzde biri boyutunda olmalı.
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.
Bu nano partikülü nasıl yapacağımıza yakından bakalım. Önce, nano parçacığın çekirdeğiyle başlayalım. Bu kemoterapi ilacı içeren küçük bir kapsül. Bu aslında tümör hücresini öldürecek olan zehirdir. Bu çekirdeğin dışını, nanometre kalınlığında siRNA örtüsüyle çok ince kaplayacağız. Bu bizim gen engelleyicimiz. siRNA güçlü negatif yüklü olduğundan, ince, pozitif yüklü polimer koruyucu katmanla bu molekülü koruyabiliriz. Zıt yüklü yüklerin çekimi sayesinde, iki molekül sıkı tutunur ve siRNA'nın kan dolaşımında azalmasını engelleyeci koruyucu bir tabakayı bize sağlar. Neredeyse hallettik sayılır.
(Laughter)
(Gülüşmeler)
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.
Ama düşünmemiz gereken büyük bir engel var. Aslında, bu en büyük engel sayılabilir. Bu süper silahı nasıl uygulayacağız? Demek istediğim; her iyi silahın hedeflenmesi gerekir, bu süper silahları, tümörün içinde barınan süper kötü hücrelere hedeflemeliyiz.
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.
Fakat vücudumuz doğal bir bağışlık-savunma sistemine sahip: Kanda konumlanan ve kendisine ait olmayan şeyleri atan hücreler bunları yok edebilir ya da saf dışı edebilir. Tahmin edin ne olur? Nano parçacığımız yabancı bir madde olarak algılanır. Nano parçacığımızın tümörün savunma sistemini atlatmasını sağlamalıyız. Yabancı maddeleri ayrıştırıp uzaklaştıran bu mekanizmayı bu molekülü gizleyerek atlatmak gerekiyor.
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.
Yani iki amaca hizmet eden nano parçacığın etrafına ayrı negatif yüklü bir katman ekleriz. İlk olarak, vücudumuzda bulunan yüksek hidro polisakkaritli bu dış katman doğal yüklü katmanlardan biridir. Nano parça çevresinde bize görünmez pelerin etkisi veren bir su molekülü bulutu yaratır. Bu görünmezlik pelerini nano parçacığa tümöre ulaşıncaya kadar vücut tarafından yok edilmeden kan dolaşımında seyahat etmesini sağlar.
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.
İkinci olarak, bu katman özellikle tümör hücremize bağlanan moleküller içerir. Bir kez bağlanınca, kanser hücresi nano parçacığı içine alır. Nihayet nano parçacığımız kanser hücresinin içinde ve harekete geçmeye hazır.
Alright! I feel the same way. Let's go!
Pekâlâ! Aynı şeyi hissediyoruz. Devam edelim!
(Applause)
(Alkış)
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 ilk önce dağılır. Kanserin savunma genlerini etkisiz hâle getirmesi saatler sürer. Şimdi bu süper güç genleri hizmet dışı bıraktık. Geriye kalan özel bir savunması olmayan kanser hücresidir. Sonra, kemoterapi ilacı sahneye çıkar ve tümör hücresini temiz ve yeterli bir şekilde imha eder. Bu nitelikli gen engelleyicilerle, mutasyonun pek çok türünü hedefleyebilir, arkada kötü adamlar bırakmaksızın tümörü silip süpürme şansımız olabilir.
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.
Yani, stratejimiz nasıl işler? Bu nano parçacıkları oldukça saldırgan üç katlı negatif göğüs kanseri formunu kullanarak hayvanlarda test ettik. Bu üç katmanlı negatif göğüs kanseri ulaştığında kanser ilacını çıkaran gen etkisi sergiler.
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.
Genellikle doxorubicin--buna"dox" diyelim, göğüs kanseri tedavisinde ilk sırada olan bir kanser ilacıdır. Şöyle, hayvanlarımızı ilk önce dox ile tedavi ettik, yalnızca dox ile. İki hafta içinde ebadı iki katı oldu ama tümörün büyümesi yavaşladı, gene de hızlı şekilde büyüdü.
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.
Sonra, süper silah bileşenimizi denedik. Kemo pompaya karşı, siRNA ile bir nano kaplama parçacığı, ayrıca, çekirdeğinde dox'umuz mevcuttu. Ve sonunda-- sadece tümörün büyümesinin yavaşladığını değil, aslında boyutunun da azaldığını gördük ve bazı vakalarda yok oldu. Tümör, gerçekten geriliyordu.
(Applause)
(Alkış)
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.
Bu yaklaşımın harika tarafı kişiselleştirilebilmesidir. Farklı mutasyon ve tümör savunma işleyişine hitap etmek için çok farklı siRNA tabakası ilave edebiliriz. Ve nano parçacığın çekirdeğine farklı ilaçlar yerleştirebiliriz. Doktorlar hastaları nasıl test etmeyi öğrendiklerinde ve belirli tümörün genetik tipini anladıklarında, hangi hastaların bu stratejiden yararlanabileceğine ve hangi gen engelleyicilerini kullanabileceğimiz hakkında bize yardım edebilirler.
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.
Benim, yumurtalık kanseriyle özel bir duygu bağım var. Kısmen hayli ilerlemiş olduğu zaman, geç evrede fark edildiğinden ve çok genetik değişimi olduğu için çok saldırgan bir kanserdir. İlk kemoterapi uygulamasından sonra, bu kanser %75 geri gelir. Genelliklede ilaca dirençli formda geri gelir. Yüksek düzey yumurtalık kanseri en büyük kötü karakterlerden biridir. Biz onu yenmek için süper silahımıza başvururuz.
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.
Bir araştırmacı olarak hastalarla genellikle işim olmaz. Ama geçenlerde, yumurtalık kanserinden kurtulan bir anne Mimi ve kızı Paige ile tanıştım. Anne ve kızının sergilediği iyimserlik ve güç, yüreklilik ve dayanışmalarından derinden etkilendim. Bu karşılaşmada, kansere yönelik farklı teknolojiler hakkında konuştuk. Mimi, kızı da dâhil gelecek nesillere umut veren bu çalışmalar hakkında öğrendiği şeyleri anlattığı zaman gözyaşları içindeydi. Bu beni gerçekten etkiledi. Bu sadece seçkin bir bilim yapmakla ilgili değil. İnsanların hayatını değiştirmekle ilgili. Moleküler düzey mühendisliğinin gücünü kavrama hakkındadır.
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.
Paige gibi öğrencilerin kariyerlerinde ilerlediklerini biliyorum, onlar yumurtalık kanseri, nörolojik, bulaşıcı hastalıklar dâhil kimi büyük sağlık sorunlarında yeni olasılıklara açık olacaklar. Aynen kimya mühendisliğinin bana açtığı ve moleküllerin en küçük boyutuyla insanı iyileştirmek için mühendisliğin bana sağladığı gibi.
Thank you.
Teşekkürler.
(Applause)
(Alkışlar)