-
Titel:
Nová nanotechnologie pro časné zachytávání rakoviny
-
Beschreibung:
Co kdybychom měli doma systém včasného varování pro detekci výskytu rakoviny? Výzkumník Joshua Smith vyvíjí nanobiotechnologii nazvanou "rakovinový poplach", který hledá stopy nemoci ve formě speciálních biomarkerů zvaných exozomy. V této vizionářské přednášce s námi sdílí svůj sen o tom, jak můžeme zrevolucionalizovat detekci rakoviny a nakonec i zachraňovat životy.
-
Sprecher:
Joshua Smith
-
"Máte rakovinu."
-
Za život bohužel 40 % z nás
uslyší tato slova
-
a polovina nepřežije.
-
Znamená to, že dvěma z pěti vašich
nejbližších přátel a příbuzných
-
bude diagnostikována rakovina
-
a jeden zemře.
-
Nad rámec fyzických obtíží
-
se zhruba třetina přeživších v USA
-
kvůli léčbě zadluží.
-
S 2,5krát větší pravděpodobností
vyhlásí osobní bankrot
-
než ti bez rakoviny.
-
Tato nemoc je pronikavá.
-
Je emocionálně vysilující
-
a pro mnohé
-
i finanční zhoubou.
-
Ale diagnóza rakoviny nemusí
znamenat rozsudek smrti.
¶
-
Brzké zjištění rakoviny,
-
blízko jejímu vzniku,
-
je jedním z kritických faktorů
zlepšujících možnosti léčby,
-
redukuje emoční důsledky
-
a minimalizuje finanční břemeno.
-
Co je ale nejdůležitější,
-
brzké objevení rakoviny -
-
jeden z hlavních cílů mého výzkumu -
-
vysoce zvyšuje šance na přežití.
-
Když se podíváme na rakovinu prsu,
-
ti, kteří jsou diagnostikováni
a léčeni v první fázi
-
přežijí pět let v téměř 100 % případů -
-
pravděpodobnost se snižuje ke 22 %,
pokud je léčena fáze čtyři.
-
Podobná čísla platí
u rakovin konečníku a vaječníků.
-
Všichni víme, že včasná a přesná diagnóza
¶
-
je klíčová pro přežití.
-
Problém je, že mnoho přístrojů
na diagnózu rakoviny
-
je invazivních, nákladných,
-
často jsou nepřesné,
-
a trvá neuvěřitelně dlouho
získat výsledky.
-
Ještě hůře, pro některé formy rakoviny,
-
jako rakovina vaječníků,
jater nebo slinivky,
-
neexistují dobré screeningové metody,
-
lidé většinou čekají,
až se objeví fyzické příznaky,
-
které jsou indikátory postupu
dalších stádií.
-
Jako při úderu tornáda v oblasti bez
systému včasného varování
-
jsou šance na přežití dost snížené,
-
když neexistuje hlásič,
který by nás varoval ve chvíli,
-
kdy se objeví nebezpečí.
-
Mít k dispozici pravidelný screening,
-
dostupný, neinvazní a poskytující
výsledky dříve,
-
by nám poskytlo mocnou zbraň
v boji proti rakovině.
-
Brzké varování by nám umožnilo
předběhnout nemoc
¶
-
namísto následování nelítostných dopadů.
-
A to je přesně to, co dělám.
-
Poslední tři roky vyvíjím technologie,
-
které mohou pomoci lékařům
-
s rychlou, včasnou diagnózou rakoviny.
-
Jsem poháněn vědeckou zvědavostí a vášní
-
změnit ty statistiky.
-
-
se tento boj stal mnohem osobnějším,
-
když mé ženě zjistili rakovinu prsu.
-
Je to zkušenost, která dodala silnou
a nečekanou emoční dimenzi
-
mému úsilí.
-
Vím z první ruky, jak léčba změní život
-
a jsem si dobře vědom emočních zmatků,
-
kterými rakovina může narušit rodinu,
-
což se v našem případě týkalo
dvou malých dcer.
-
Díky včasnému zjištění
pomoci běžného mamogramu
-
jsme se zaměřili primárně
-
na léčebné možnosti
lokalizovaného tumoru,
-
což mi potvrdilo důležitost
včasné diagnózy.
-
Na rozdíl od ostatních forem rakoviny,
-
mamogramy umožňují screening
raných stádií rakoviny prsu.
-
Přesto, ne všichni to dělají
-
nebo se rakovina prsu
u nich vyvine před věkem,
-
kdy je mamogram doporučován.
-
Stále je zde mnoho prostoru pro zlepšení
-
i pro rakoviny, kde screening je možný,
-
a samozřejmě pro ty, kde možný není.
-
Klíčovou výzvou výzkumu rakoviny
¶
-
je vytvoření metod,
-
které pravidelný screening umožňují
-
pro mnoho typů rakoviny.
-
Představte si scénář, kde v rámci
pravidelné prohlídky
-
vám lékař odebere neinvazním způsobem
vzorek moči
-
nebo jinou tělní tekutinu
-
a ukáže vám výsledky ještě
než opustíte ordinaci.
-
Taková technologie by mohla dramaticky
zredukovat počet lidí,
-
kteří propadnou sítem při diagnostice
raných stádií rakoviny.
-
Můj výzkumný tým inženýrů a biochemiků
¶
-
pracuje přesně na této výzvě.
-
Pracujeme na způsobech časté aktivace
upozornění na raná stádia rakoviny
-
pomocí pravidelného screeningu,
který začíná když je člověk zdravý,
-
takže je možné zareagovat ve chvíli,
kdy se rakovina objeví
-
a předtím než se vyvine
z počátečních fází.
-
Stříbrnou kulkou jsou v tomto případě
malé váčky,
-
malé únikové čluny pravidelně
rozšiřované buňkami, exozomy.
-
Exozomy jsou důležité biomarkery,
-
poskytující systém časného varování
při vývoji rakoviny.
-
A protože se hojně vyskytují
téměř v každé tělesné tekutině,
-
včetně krve, moči a slin,
-
jsou extrémně zajímavé
pro neinvazní tekuté biopsie.
-
Je zde ale jeden problém.
¶
-
V současnosti není k dispozici
systém rychlého třídění
-
těchto významných biomarkerů.
-
Vyvinuli jsme technologii,
kterou nazýváme nano-DLD,
-
schopnou přesně tohoto:
-
automatizovaná izolace exozomů
-
pomáhající v rychlém zjištění rakoviny.
-
Exozomy jsou nejnovější zbraní
včasného varování,
-
objevených v oblasti tekutých biopsií.
-
A jsou opravdu velmi malé.
-
Měří od 30 do 150 nanometrů v průměru.
-
Jsou tak malé,
-
že by se jich vešlo milion
do jedné červené krvinky.
-
Je to přibližně rozdíl
mezi golfovým míčkem
-
a zrnkem písku.
-
Kdysi byly považovány za odpadkové koše
nežádoucího buněčného odpadu.
¶
-
Bylo ale zjištěno,
že buňky spolu komunikují
-
produkcí a absorpcí těchto exozomů,
-
které obsahují povrchové receptory,
-
proteiny a další genetický materiál,
posbíraný z původních buněk.
-
Když jsou pohlceny sousední buňkou,
-
exozomy vypustí svůj obsah
do přijímající buňky
-
a uvedou do pohybu základní změny
genové exprese --
-
některé dobré,
-
některé špatné
-
a zde se objevuje rakovina.
-
Protože jsou zahaleny v materiálu
mateřské buňky
-
a obsahují vzorky svého okolí,
-
poskytují genetickou momentku
zdraví a původu buňky.
-
Všechny tyto kvality činí z exozomů
neocenitelné poslíčky,
-
kteří potenciálně dovolují lékařům
-
sledovat vaše zdraví na buněčné úrovni.
-
Abychom zachytili rakovinu včas
a určili původce,
¶
-
způsobující v těle rakovinu,
-
kteří se chystají vyvolat převrat,
-
musíme tyto zprávy zachycovat často,
-
což je důvod, proč je
pravidelný screening kritický,
-
a důvod, proč vytváříme technologie,
které toto umožňují.
-
První diagnostika založená na exozomech
se na trhu objevila tento rok,
-
nejsou ještě běžnou součástí
lékařské praxe.
-
Kromě jejich nedávného objevení,
-
existuje ještě další faktor
limitující jejich široké přijetí,
-
a to že neexistuje v současnosti
automatický systém isolace exozomů,
-
který by učinil pravidelný screening
finančně dostupným.
-
Současný zlatý standard isolace exozomů
-
zahrnuje ultracentrifugaci,
-
proces vyžadující nákladné
laboratorní vybavení,
-
vyškoleného laboratorního technika
-
a asi 30 hodin na zpracování vzorku.
-
Přišli jsme s jiným přístupem
k dosažení automatické izolace exozomů
-
ze vzorku například moči.
-
Využíváme na čipech založenou separační
techniku nepřetržitého toku zvanou
-
deterministická laterální dislokace.
-
A udělali jsme s ní to,
-
co polovodičový průmysl dělal tak úspěšně
uplynulých 50 let.
-
Zmenšili jsme tuto technologii
-
z mikronové velikosti na nano velikost.
-
-
Zjednodušeně,
-
sada malinkatých pilířů oddělených
nanoskopickými mezerami
-
uspořádaný způsobem,
-
který rozděluje tekutinu na proudnice,
-
a odděluje větší,
s rakovinou spojené nanočástice
-
pomocí procesu přesměrovávání
malých, zdravějších,
-
které se naopak mohou pohybovat
-
cik-cak okolo pilířů
-
ve směru toku tekutiny.
-
Výsledkem je úplné oddělení
těchto dvou populací částic.
-
Tento separační proces
si můžete představit
-
jako rozdělení provozu na dálnici
do dvou cest,
-
s jednou cestou vedoucí do tunelu
se sníženým stropem pod horou
-
a druhou, vedoucí okolo.
-
Zde menší auta jedou tunelem,
-
zatímco větší kamiony,
vezoucí potenciálně nebezpečný materiál,
-
jsou převedeny na okružní trasu.
-
Provoz je účinně oddělen
podle velikosti a obsahu
-
bez ovlivnění jeho toku.
-
A přesně tak v menším měřítku
funguje náš systém.
-
Separační proces pro screening
¶
-
by měl být tak jednoduchý jako
odběr moči, krve nebo slin,
-
což je možné v krátkodobém horizontu
několika příštích let.
-
Nakonec může být použit pro izolaci
a detekci exozomů
-
spojených s určitým typem rakoviny,
-
pro vyhledání a detekci
jejich přítomnosti v minutách.
-
Což by rychlou diagnostiku
udělalo virtuálně bezbolestnou.
-
Obecně řešeno
-
schopnost oddělení a obohacení biomarkerů
-
zautomatizovaným způsobem
s přesností v nanoměřítku
-
otevírá dveře lepšímu pochopení
nemocí jako rakovina,
-
s aplikacemi v rozsahu
od přípravy vzorků až po diagnostiku
-
a od monitorování rezistence léků
k léčebným terapiím.
-
Ještě před rakovinou mé ženy
¶
-
bylo mým snem vést
tento proces automatizace -
-
dosáhnout zpřístupnění
pravidelného screeningu podobně
-
jako Henry Ford zpřístupnil auto
-
běžným lidem
-
díky vyvinutí montážní linky.
-
Automatizace je klíčem k dostupnosti.
-
A v duchu Hooverova snu
-
"slepice v každém hrnci
a auto v každé garáži,"
-
vyvíjíme technologii,
-
která může nakonec zpřístupnit
systém včasné detekce rakoviny
-
každé rodině.
-
Poskytlo by to každému muži,
ženě i dítěti
-
možnost pravidelného testování,
zda jsou stále zdraví,
-
podchycení rakoviny,
když se poprvé objeví.
-
-
pomoci lidem vyhnout se vysokým nákladům -
-
fyzickým, finančním a emocionálním -
-
kterým čelí pacienti s rakovinou,
-
obtíže, se kterými jsem dobře seznámen.
-
Jsem také rád, že mohu říci, že díky
brzkému podchycení rakoviny mé ženy,
-
byla její léčba úspěšná
-
a nyní je, díky bohu, bez rakoviny.
-
-
Je to výsledek, který bych chtěl vidět
u každého s diagnózou rakoviny.
¶
-
S prací, kterou již můj tým vykonal
-
na separaci nanočásticových biomarkerů
-
pro rychlou, brzkou diagnostiku rakoviny,
-
vidím nadějně, že v příští dekádě
-
bude tento typ technologie k dispozici,
-
pomáhat nám ochránit naše přátele,
rodiny a příští generace.
-
I když budeme mít tu smůlu,
že budeme diagnostikování s rakovinou,
-
upozornění v brzkých stádiích
bude svítit silným světlem naděje.
-
-