I want to talk to you about one of the biggest myths in medicine, and that is the idea that all we need are more medical breakthroughs and then all of our problems will be solved. Our society loves to romanticize the idea of the single, solo inventor who, working late in the lab one night, makes an earthshaking discovery, and voila, overnight everything's changed. That's a very appealing picture, however, it's just not true. In fact, medicine today is a team sport. And in many ways, it always has been. I'd like to share with you a story about how I've experienced this very dramatically in my own work.
Jag vill prata med er om en av läkarvetenskapens största myter och det är tanken om att vi bara behöver fler genombrott, att det skulle lösa våra problem. Vårt samhälle romantiserar tanken om den ensamma uppfinnaren som arbetar ensam i labbet och upptäcker något världsomvälvande, och voila, allt förändras över en natt. Det är en väldigt tilltalande idé, men den är inte sann. Idag är läkarvetenskapen en lagsport. Och på många sätt har den alltid varit det. Jag skulle vilja berätta för er om hur jag har upplevt det här väldigt dramatiskt i mitt eget arbete.
I'm a surgeon, and we surgeons have always had this special relationship with light. When I make an incision inside a patient's body, it's dark. We need to shine light to see what we're doing. And this is why, traditionally, surgeries have always started so early in the morning -- to take advantage of daylight hours. And if you look at historical pictures of the early operating rooms, they have been on top of buildings. For example, this is the oldest operating room in the Western world, in London, where the operating room is actually on top of a church with a skylight coming in. And then this is a picture of one of the most famous hospitals in America. This is Mass General in Boston. And do you know where the operating room is? Here it is on the top of the building with plenty of windows to let light in.
Jag är kirurg, och vi kirurger har alltid haft ett speciellt förhållande till ljus. När jag skär i en patients kropp är det mörkt. För att se vad vi gör måste vi ha ljus. Och det är därför operationer alltid har startat så tidigt på morgonen, för att kunna använda dagsljuset. Och om man tittar på gamla bilder av tidiga operationssalar har de legat längst upp i byggnader. Här är är till exempel västvärldens äldsta operationssal, i London. Operationssalen är längst upp i en kyrka med ett takfönster. Och här är en bild på en av USA:s mest berömda sjukhus. Mass General i Boston. Vet ni var operationssalen ligger? Här är den längst upp i byggnaden med gott om fönster som släpper in ljus.
So nowadays in the operating room, we no longer need to use sunlight. And because we no longer need to use sunlight, we have very specialized lights that are made for the operating room. We have an opportunity to bring in other kinds of lights -- lights that can allow us to see what we currently don't see. And this is what I think is the magic of fluorescence.
Så nuförtiden i operationssalarna behöver vi inte använda solljus. Och eftersom vi inte behöver använda solljus har vi väldigt specialiserade lampor som är gjorda för operationssalar. Vi har möjlighet att ta in andra sorters ljus, ljus som låter oss se det vi inte ser nu. Och det tycker jag är det magiska med fluorescens.
So let me back up a little bit. When we are in medical school, we learn our anatomy from illustrations such as this where everything's color-coded. Nerves are yellow, arteries are red, veins are blue. That's so easy anybody could become a surgeon, right? However, when we have a real patient on the table, this is the same neck dissection -- not so easy to tell the difference between different structures. We heard over the last couple days what an urgent problem cancer still is in our society, what a pressing need it is for us to not have one person die every minute. Well if cancer can be caught early, enough such that someone can have their cancer taken out, excised with surgery, I don't care if it has this gene or that gene, or if it has this protein or that protein, it's in the jar. It's done, it's out, you're cured of cancer.
Låt mig gå tillbaka en bit. När vi går läkarutbildningen lär vi oss anatomi från illustrationer där allt är färgkodat. Nerver är gula, artärer är röda, vener är blåa. Så enkelt att vem som helst kunde bli kirurg, eller hur? Men när vi har en riktig patient på bordet, det här är samma halsdissektion, är det inte så lätt att se skillnad mellan olika delar. Vi har hört under de senaste dagarna om vilket akut problem cancer fortfarande är, hur viktigt det är att inte en person dör varje minut. Om cancer kan hittas tidigt, tidigt nog för att man ska kunna operera bort den bryr jag mig inte om vilka gener den har eller vilka proteiner, nu ligger den i en burk. Klart, slut, din cancer är botad.
This is how we excise cancers. We do our best, based upon our training and the way the cancer looks and the way it feels and its relationship to other structures and all of our experience, we say, you know what, the cancer's gone. We've made a good job. We've taken it out. That's what the surgeon is saying in the operating room when the patient's on the table. But then we actually don't know that it's all out. We actually have to take samples from the surgical bed, what's left behind in the patient, and then send those bits to the pathology lab. In the meanwhile, the patient's on the operating room table. The nurses, anesthesiologist, the surgeon, all the assistants are waiting around. And we wait. The pathologist takes that sample, freezes it, cuts it, looks in the microscope one by one and then calls back into the room. And that may be 20 minutes later per piece. So if you've sent three specimens, it's an hour later. And very often they say, "You know what, points A and B are okay, but point C, you still have some residual cancer there. Please go cut that piece out." So we go back and we do that again, and again.
Det är så vi tar bort cancer. Vi gör vårt bästa, baserat på utbildningen och hur cancer ser ut och känns och dess förhållande till andra delar och all vår erfarenhet, vi säger: vet du, cancern är borta. Vi har gjort ett bra jobb. Vi har tagit bort den. Så säger kirurgen i operationssalen när patienten ligger på bordet. Men då vet vi inte säkert att den är helt borta. Vi måste ta prover från operationen, det som finns kvar i patienten, och skicka dem till patologilabbet. Under tiden ligger patienten på operationsbordet. Sjuksköterskorna, narkosläkaren, kirurgen, alla assistenter står och väntar. Och väntar. Patologen tar provet, fryser det, skär i det, tittar på varje del i mikroskop, och ringer tillbaka till rummet. Det kan ta 20 minuter per del. Så om man har skickat tre prover, har det gått en timme. Och de säger ofta: "Punkt A och B är okej," "men det finns cancer kvar vid punkt C." "Skär ut den delen." Så vi går och gör det igen och igen.
And this whole process: "Okay you're done. We think the entire tumor is out." But very often several days later, the patient's gone home, we get a phone call: "I'm sorry, once we looked at the final pathology, once we looked at the final specimen, we actually found that there's a couple other spots where the margins are positive. There's still cancer in your patient." So now you're faced with telling your patient, first of all, that they may need another surgery, or that they need additional therapy such as radiation or chemotherapy. So wouldn't it be better if we could really tell, if the surgeon could really tell, whether or not there's still cancer on the surgical field? I mean, in many ways, the way that we're doing it, we're still operating in the dark.
Och hela den här processen: "Okej, färdigt." "Vi tror att hela tumören är borta." Men ofta händer det att flera dagar senare när patienten åkt hem, får vi ett samtal: "Tyvärr," "när vi tittade på patologirapporten," "när vi tittade på provet," "hittade vi faktiskt några andra ställen," "där marginalerna är positiva." "Patienten har fortfarande cancer." Nu måste man först berätta för patienten att de kan behöva ännu en operation, eller mer behandling som strålbehandling eller kemoterapi. Vore det inte bättre om vi kunde avgöra, om kirurgen kunde avgöra, ifall cancern är kvar under operationen? På många sätt arbetar vi fortfarande i mörker.
So in 2004, during my surgical residency, I had the great fortune to meet Dr. Roger Tsien, who went on to win the Nobel Prize for chemistry in 2008. Roger and his team were working on a way to detect cancer, and they had a very clever molecule that they had come up with. The molecule they had developed had three parts. The main part of it is the blue part, polycation, and it's basically very sticky to every tissue in your body.
2004, under min kirurgpraktik, hade jag tur nog att jag fick träffa dr Roger Chen som senare vann nobelpriset i kemi 2008. Roger och hans medarbetare försökte hitta ett sätt att upptäcka cancer och de hade en smart molekyl som de hade uppfunnit. Molekylen de hade utvecklat var tredelad. Huvuddelen är den blå delen, polycation och den kletar fast sig på all vävnad i kroppen.
So imagine that you make a solution full of this sticky material and inject it into the veins of someone who has cancer, everything's going to get lit up. Nothing will be specific. There's no specificity there. So they added two additional components. The first one is a polyanionic segment, which basically acts as a non-stick backing like the back of a sticker. So when those two are together, the molecule is neutral and nothing gets stuck down. And the two pieces are then linked by something that can only be cut if you have the right molecular scissors -- for example, the kind of protease enzymes that tumors make. So here in this situation, if you make a solution full of this three-part molecule along with the dye, which is shown in green, and you inject it into the vein of someone who has cancer, normal tissue can't cut it. The molecule passes through and gets excreted. However, in the presence of the tumor, now there are molecular scissors that can break this molecule apart right there at the cleavable site. And now, boom, the tumor labels itself and it gets fluorescent.
Tänk er att man gör en lösning med det här klistriga materialet och injicerar den i ådrorna på någon med cancer. Då blir allt upplyst. Inget kommer att vara specifikt. Inget specifikt där. Så de lade till två andra komponenter. Den första är ett polyanioniskt segment, som är icke-häftande ungefär som baksidan på ett klistermärke. När de två är tillsammans är molekylen neutral och inget klistras fast. Och de två delarna länkas samman av något som bara kan klippas med rätt molekylär sax. Till exempel den sorts proteasenzym som tumörer tillverkar. I den här situationen om man gör en lösning med den tredelade molekylen tillsammans med färgämnet som visas i grönt och injicerar det i en ven på någon med cancer, så kan inte normal vävnad klippa sönder det. Molekylen går igenom och töms ut. Men där en tumör finns finns även den molekylära saxen som kan klippa sönder den här molekylen där den är klyvbar. Och pang tumören sätter etikett på sig själv och blir flourescerande.
So here's an example of a nerve that has tumor surrounding it. Can you tell where the tumor is? I couldn't when I was working on this. But here it is. It's fluorescent. Now it's green. See, so every single one in the audience now can tell where the cancer is. We can tell in the operating room, in the field, at a molecular level, where is the cancer and what the surgeon needs to do and how much more work they need to do to cut that out. And the cool thing about fluorescence is that it's not only bright, it actually can shine through tissue. The light that the fluorescence emits can go through tissue. So even if the tumor is not right on the surface, you'll still be able to see it.
Här är ett exempel på en nerv med tumör omkring sig. Ser ni var tumören är? Det kunde inte jag när jag arbetade med det här. Men här är den. Flourescerande. Nu är den grön. Nu kan alla i publiken se vart cancern är. Vi ser den i operationssalen, på fältet, på molekylär nivå, var cancern är och var kirurgen måste göra och hur mycket de måste göra för att kunna skära bort den. Och det häftiga med flourescens är att den inte bara lyser klart utan att den även kan lysa genom vävnad. Det flourescerande ljuset kan gå igenom vävnad. Även om tumören inte är vid ytan, kan man fortfarande se den.
In this movie, you can see that the tumor is green. There's actually normal muscle on top of it. See that? And I'm peeling that muscle away. But even before I peel that muscle away, you saw that there was a tumor underneath. So that's the beauty of having a tumor that's labeled with fluorescent molecules. That you can, not only see the margins right there on a molecular level, but you can see it even if it's not right on the top -- even if it's beyond your field of view. And this works for metastatic lymph nodes also.
I filmen här kan ni se att tumören är grön. Det ligger normal muskelvävnad över. Ser ni? Jag tar bort muskeln. Men innan jag tar bort muskeln, ser ni att det var en tumör under. Det är det fina med en tumör märkt med flourescerande molekyler Man kan inte bara se marginalerna på den molekylära nivån utan även om den inte är precis vid ytan även om den är utanför ens synfält. Det fungerar även med lymfkörtelmetastaser.
Sentinel lymph node dissection has really changed the way that we manage breast cancer, melanoma. Women used to get really debilitating surgeries to excise all of the axillary lymph nodes. But when sentinel lymph node came into our treatment protocol, the surgeon basically looks for the single node that is the first draining lymph node of the cancer. And then if that node has cancer, the woman would go on to get the axillary lymph node dissection. So what that means is if the lymph node did not have cancer, the woman would be saved from having unnecessary surgery.
Dissektion av portvaktskörteln har påverkat hur vi hanterar bröstcancer, melanom. Förr utsattes kvinnor för väldigt tärande ingrepp när alla lymfkörtlar i armhålan skulle tas bort. Men när portvaktslymfkörteln blev del av behandlingsrutinerna letar kirurgen i princip efter den körtel som är cancerns första dränerande lymfkörtel. Och om den körteln har cancer skulle kvinnan fortsätta till dissektion av lymfkörteln i armhålan. Så det betyder att om lymfnoden inte har cancer behöver kvinnan inte genomgå onödiga ingrepp.
But sentinel lymph node, the way that we do it today, is kind of like having a road map just to know where to go. So if you're driving on the freeway and you want to know where's the next gas station, you have a map to tell you that that gas station is down the road. It doesn't tell you whether or not the gas station has gas. You have to cut it out, bring it back home, cut it up, look inside and say, "Oh yes, it does have gas." So that takes more time. Patients are still on the operating room table. Anesthesiologists, surgeons are waiting around. That takes time.
Men portvaktskörteln, så som vi gör idag, är som att ha en karta så att man vet vart man ska. Om man kör på motorvägen och man vill veta var nästa bensinstation ligger har man en karta som säger att den ligger längre bort. Kartan kan inte tala om ifall det finns bensin där. Man måste skära ut den, ta med den hem, skära upp den, titta inuti och säga: "Jo, det finns bensin." Det tar längre tid. Patienten ligger fortfarande i operationssalen. Anestesiologer och kirurger står och väntar. Det tar tid.
So with our technology, we can tell right away. You see a lot of little, roundish bumps there. Some of these are swollen lymph nodes that look a little larger than others. Who amongst us hasn't had swollen lymph nodes with a cold? That doesn't mean that there's cancer inside. Well with our technology, the surgeon is able to tell immediately which nodes have cancer. I won't go into this very much, but our technology, besides being able to tag tumor and metastatic lymph nodes with fluorescence, we can also use the same smart three-part molecule to tag gadolinium onto the system so you can do this noninvasively. The patient has cancer, you want to know if the lymph nodes have cancer even before you go in. Well you can see this on an MRI.
Med vår teknik vet vi på en gång. Man ser flera små runda knölar där. Några av dem är svullna lymfkörtlar som ser lite större ut än de andra. Vem har inte varit förkyld och haft svullna lymfkörtlar? Det betyder inte att vi har cancer. Med vår teknik kan kirurgen direkt se vilka körtlar som har cancer. Jag ska inte gå in på det här men vår teknik, förutom att den kan göra tumörer och lymfkörtelmetastaser flourescerande, kan använda samma smarta tredelade molekyl för att märka systemet med gadolinium så att man kan göra det utan ingrepp. Patienten har cancer man vill veta om lymfkörtlarna har cancer innan man går in. Det kan man se på en MRI.
So in surgery, it's important to know what to cut out. But equally important is to preserve things that are important for function. So it's very important to avoid inadvertent injury. And what I'm talking about are nerves. Nerves, if they are injured, can cause paralysis, can cause pain. In the setting of prostate cancer, up to 60 percent of men after prostate cancer surgery may have urinary incontinence and erectile disfunction. That's a lot of people to have a lot of problems -- and this is even in so-called nerve-sparing surgery, which means that the surgeon is aware of the problem, and they are trying to avoid the nerves.
Under ingreppet måste man veta vad man ska ta bort. Det är lika viktigt att bevara det som är funktionellt viktigt. Så man måste undvika skador. Och det jag pratar om är nerver. Om de skadas kan de orsaka förlamning och smärta. Vad gäller prostatacancer: upp till 60 % av de män som opereras för prostatacancer kan uppleva inkontinens och impotensproblem. Många människor får stora problem och det här är ändå det som kallas nervskonande operation det vill säga att kirurgen är medveten om problemet och försöker undvika nerverna.
But you know what, these little nerves are so small, in the context of prostate cancer, that they are actually never seen. They are traced just by their known anatomical path along vasculature. And they're known because somebody has decided to study them, which means that we're still learning about where they are. Crazy to think that we're having surgery, we're trying to excise cancer, we don't know where the cancer is. We're trying to preserve nerves; we can't see where they are.
Men de här nerverna är så små i kontexten prostatacancer att man aldrig ser dem. De spåras enligt det man känner till om deras anatomi utefter blodkärlen. Man känner till dem för att någon har studerat dem. Vi lär oss alltså fortfarande Var de är. Det är galet att vi opererar, vi försöker ta bort cancer, utan att veta var den är. Vi försöker bevara nerver men kan inte se dem.
So I said, wouldn't it be great if we could find a way to see nerves with fluorescence? And at first this didn't get a lot of support. People said, "We've been doing it this way for all these years. What's the problem? We haven't had that many complications." But I went ahead anyway. And Roger helped me. And he brought his whole team with him. So there's that teamwork thing again. And we eventually discovered molecules that were specifically labeling nerves. And when we made a solution of this, tagged with the fluorescence and injected in the body of a mouse, their nerves literally glowed. You can see where they are.
Därför sa jag: "Vore det inte bra" "om vi kom på ett sätt" "att se nerver med flourescens?" Till att börja med höll inte många med. Folk sa: "Vi har gjort såhär i många år." "Vad är problemet?" "Vi har inte haft så farligt mycket komplikationer." Men jag fortsatte ändå. Och Roger hjälpte mig. Han tog med sig hela sin arbetsgrupp. Lagarbete igen. Till slut upptäckte vi molekyler som märkte nerver. När vi gjorde en lösning av det märkt med flourescensen som vi injicerade i en muskropp så lyste deras nerver. Ni kan se var de är.
Here you're looking at a sciatic nerve of a mouse, and you can see that that big, fat portion you can see very easily. But in fact, at the tip of that where I'm dissecting now, there's actually very fine arborizations that can't really be seen. You see what looks like little Medusa heads coming out. We have been able to see nerves for facial expression, for facial movement, for breathing -- every single nerve -- nerves for urinary function around the prostate. We've been able to see every single nerve. When we put these two probes together ... So here's a tumor. Do you guys know where the margins of this tumor is? Now you do. What about the nerve that's going into this tumor? That white portion there is easy to see. But what about the part that goes into the tumor? Do you know where it's going? Now you do.
Här ser ni på en ischiasnerv hos en mus och det där stora delen kan ni se väldigt tydligt. Men längst ut där jag dissekerar nu finns det väldigt små förgreningar som inte kan ses. Ni ser det som ser ut som små Medusahuvuden. Vi har kunnat se nerver som styr ansiktsuttryck, ansiktsrörelser, andning ... varenda nerv ... som styr urinfunktionen runt prostatan. Vi har kunnat se varenda nerv. När vi sätter ihop här två sonderna ... Här är en tumör. Vet ni var tumörens marginaler är? Nu gör ni det. Nerven som går in i tumören då? Den vita delen där är lätt att se. Men delen som går in i tumören? Vet ni vart den ska? Nu gör ni det.
Basically, we've come up with a way to stain tissue and color-code the surgical field. This was a bit of a breakthrough. I think that it'll change the way that we do surgery. We published our results in the proceedings of the National Academy of Sciences and in Nature Biotechnology. We received commentary in Discover magazine, in The Economist. And we showed it to a lot of my surgical colleagues. They said, "Wow! I have patients who would benefit from this. I think that this will result in my surgeries with a better outcome and fewer complications."
Vi har helt enkelt kommit på ett sätt att märka vävnad och färgkoda hela operationsområdet. Det var ett litet genombrott. Jag tror att det kommer att ändra hur vi opererar. Vi har publicerat resultaten i Proceedings of the National Academy of Sciences och i Nature Biotechnology. Vi har blivit kommenterade i Discover Magazine, och i The Economist. Vi visade det för många av mina kirurgkollegor. som sa: "Wow!" "Jag har patienter" "som kommer att gynnas av det här." "Jag tror att mina ingrepp kommer att" "bli bättre" "och få färre komplikationer."
What needs to happen now is further development of our technology along with development of the instrumentation that allows us to see this sort of fluorescence in the operating room. The eventual goal is that we'll get this into patients. However, we've discovered that there's actually no straightforward mechanism to develop a molecule for one-time use. Understandably, the majority of the medical industry is focused on multiple-use drugs, such as long-term daily medications. We are focused on making this technology better. We're focused on adding drugs, adding growth factors, killing nerves that are causing problems and not the surrounding tissue. We know that this can be done and we're committed to doing it.
Nu måste vår teknik vidareutvecklas och vi måste utveckla de verktyg som låter oss se den här flourescensen i operationssalen. Det framtida målet är att få in det här i patienter. Men vi har upptäckt att det inte finns något lätt sätt att utveckla en molekyl för engångsanvändning. Det är förståeligt att större delen av läkemedelsindustrin fokuserar på läkemedel med flera användningsområden som långvarig daglig medicin. Vårt mål är att göra tekniken bättre. Vårt mål är att lägga till läkemedel, lägga till tillväxtfaktorer, döda de nerver som orsakar problem och inte vävnaden runtomkring. Vi vet att det är möjligt och vi kommer att göra det.
I'd like to leave you with this final thought. Successful innovation is not a single breakthrough. It is not a sprint. It is not an event for the solo runner. Successful innovation is a team sport, it's a relay race. It requires one team for the breakthrough and another team to get the breakthrough accepted and adopted. And this takes the long-term steady courage of the day-in day-out struggle to educate, to persuade and to win acceptance. And that is the light that I want to shine on health and medicine today.
Jag vill lämna er med en sista tanke. Lyckad innovation är inte ett enskilt genombrott. Det är inte en spurt. Det rör inte bara den ensamma sprintern. Lyckad innovation är en lagsport, en stafett. Det krävs ett lag för genombrottet och ett annat lag som får genombrottet godkänt. Och det krävs långvarigt mod, att kämpa varje dag, för att utbilda, övertyga och bli accepterad. Och det var vad jag ville upplysa om angående hälsa idag.
Thank you very much.
Tack så mycket.
(Applause)
(Applåder)