Return to Video

Новая нанотехнология для раннего выявления рака

  • 0:04 - 0:07
    «У вас рак».
  • 0:09 - 0:13
    К сожалению, примерно 40% из нас
    услышат эти слова в течение своей жизни,
  • 0:14 - 0:16
    и половина из них не выживет.
  • 0:17 - 0:21
    То есть у двоих из пяти ваших
    ближайших друзей и родственников
  • 0:21 - 0:23
    будет диагностирована
    та или иная форма рака,
  • 0:23 - 0:25
    и один из них умрёт.
  • 0:27 - 0:29
    Помимо физических страданий,
  • 0:29 - 0:32
    примерно треть из выживших
    после рака здесь, в США,
  • 0:32 - 0:34
    влезут в долги из-за лечения.
  • 0:34 - 0:37
    Среди них вероятность банкротства
    как минимум в 2,5 раза выше,
  • 0:37 - 0:39
    чем среди тех, у кого не было рака.
  • 0:40 - 0:42
    Эта болезнь влияет на все аспекты жизни.
  • 0:42 - 0:44
    Она эмоционально изнуряющая
  • 0:44 - 0:45
    и для многих
  • 0:45 - 0:46
    финансово разрушительная.
  • 0:48 - 0:51
    Но диагноз рака не должен быть
    смертным приговором.
  • 0:52 - 0:54
    Раннее обнаружение рака,
  • 0:54 - 0:55
    вскоре после его зарождения, —
  • 0:55 - 0:59
    один из важнейших факторов
    улучшения возможностей лечения,
  • 0:59 - 1:01
    снижения эмоциональной нагрузки
  • 1:01 - 1:03
    и уменьшения финансового бремени.
  • 1:04 - 1:05
    Что важнее всего,
  • 1:05 - 1:06
    раннее обнаружение рака —
  • 1:06 - 1:09
    а это одна из основных целей
    моего исследования —
  • 1:09 - 1:11
    значительно повышает шансы на выживание.
  • 1:12 - 1:15
    Если, например, взглянуть
    на этот случай рака груди,
  • 1:15 - 1:18
    видно, что у тех, у кого диагностика
    и лечение проведены на первой стадии,
  • 1:18 - 1:22
    коэффициент 5-летней выживаемости
    почти 100% —
  • 1:23 - 1:27
    и этот шанс снижается до всего 22%,
    если лечение начато на четвёртой стадии.
  • 1:28 - 1:32
    Схожие тенденции обнаруживают
    для рака прямой кишки и яичников.
  • 1:34 - 1:39
    Итак, мы знаем, что ранняя
    и точная диагностика
  • 1:39 - 1:42
    критически важна для выживания.
  • 1:44 - 1:47
    Проблема в том, что многие
    методы диагностики рака инвазивны,
  • 1:47 - 1:49
    дороги,
  • 1:49 - 1:50
    часто неточны
  • 1:50 - 1:54
    и могут требовать чудовищного количества
    времени для получения результатов.
  • 1:55 - 1:57
    Что ещё хуже, для некоторых форм рака,
  • 1:57 - 2:01
    таких как рак яичников, печени
    или поджелудочной железы,
  • 2:01 - 2:04
    хороших методов скрининга
    просто не существует,
  • 2:05 - 2:09
    то есть часто люди ждут, пока не проявятся
    физические симптомы,
  • 2:09 - 2:12
    которые служат показателями
    уже поздних стадий заболевания.
  • 2:14 - 2:17
    Это как ураган в местности, где нет
    системы раннего предупреждения:
  • 2:18 - 2:19
    отсутствует предостерегающий сигнал
  • 2:19 - 2:22
    об опасности, которая
    уже у вашего крыльца,
  • 2:22 - 2:25
    и ваши шансы на выживание сильно понижены.
  • 2:27 - 2:32
    Если бы у нас были удобные методы
    для регулярного скрининга —
  • 2:32 - 2:37
    недорогие, неинвазивные
    и дающие результаты намного быстрее —
  • 2:37 - 2:41
    то мы получили бы грозное оружие
    для борьбы с раком.
  • 2:43 - 2:46
    А ранее оповещение об опасности
    позволило бы опережать болезнь,
  • 2:46 - 2:49
    а не просто следовать
    за её неумолимым развитием.
  • 2:49 - 2:51
    Именно этим я и занимаюсь.
  • 2:51 - 2:54
    В течение последних 3 лет
    я разрабатываю технологии,
  • 2:54 - 2:55
    которые смогут помочь врачам
  • 2:56 - 2:58
    проводить быструю диагностику рака
    на ранних этапах.
  • 2:59 - 3:03
    Мною движет глубокая научная
    любознательность
  • 3:03 - 3:05
    и страстное желание изменить
    эту статистику.
  • 3:07 - 3:08
    Однако в последний год
  • 3:09 - 3:11
    борьба стала намного более личной,
  • 3:12 - 3:14
    когда у моей жены
    диагностировали рак груди.
  • 3:16 - 3:20
    Этот опыт добавил сильную
    и неожиданную эмоциональную окраску
  • 3:20 - 3:21
    моим попыткам.
  • 3:23 - 3:27
    Я по своему опыту знаю, насколько лечение
    может изменить образ жизни,
  • 3:28 - 3:30
    и я знаком с эмоциональным опустошением,
  • 3:30 - 3:32
    которое рак может вызвать в семье
  • 3:33 - 3:35
    и которое в нашем случае затронуло
    наших двух дочерей.
  • 3:36 - 3:40
    Поскольку мы обнаружили болезнь рано,
    с помощью рядовой маммограммы,
  • 3:40 - 3:43
    то смогли сфокусироваться
    на вариантах лечения
  • 3:43 - 3:45
    локализованной опухоли,
  • 3:45 - 3:49
    что ещё больше убедило меня
    в важности ранней диагностики.
  • 3:51 - 3:52
    В отличие от других форм рака,
  • 3:53 - 3:57
    рак груди действительно можно выявлять
    рано с помощью маммограммы.
  • 3:57 - 3:59
    Но не всем её делают,
  • 3:59 - 4:01
    или рак груди может развиться
  • 4:01 - 4:04
    до того возраста, когда рекомендуется
    делать маммограмму.
  • 4:06 - 4:08
    Так что возможностей
    для улучшений достаточно,
  • 4:08 - 4:10
    даже если для рака есть методы скрининга,
  • 4:10 - 4:13
    и, конечно же, если для рака
    таких методов нет.
  • 4:14 - 4:16
    Основная задача для исследователей рака —
  • 4:16 - 4:18
    разработать методы,
  • 4:18 - 4:21
    которые сделают регулярный скрининг
    на множество типов рака
  • 4:21 - 4:23
    намного более доступным.
  • 4:24 - 4:27
    Представьте, что
    во время регулярной проверки
  • 4:27 - 4:30
    врач сможет взять образец, не требующий
    проникновения в организм, —
  • 4:30 - 4:32
    образец мочи или биоптат другой жидкости —
  • 4:33 - 4:36
    и выдать вам результаты ещё до того
    как вы покинете его кабинет.
  • 4:37 - 4:40
    Такая технология могла бы
    резко сократить количество людей,
  • 4:40 - 4:44
    у которых рак не был выявлен
    на ранних стадиях.
  • 4:45 - 4:48
    Моя исследовательская команда
    инженеров и биохимиков
  • 4:48 - 4:50
    работает именно над этой задачей.
  • 4:50 - 4:55
    Мы работаем над методами повышения частоты
    раннего предупреждения об опасности рака
  • 4:55 - 5:00
    с помощью проведения регулярных скринингов
    с момента, когда человек ещё здоров,
  • 5:00 - 5:04
    чтобы можно было принять меры для
    остановки рака в момент его возникновения,
  • 5:04 - 5:07
    до того как опухоль
    начнёт прогрессировать.
  • 5:09 - 5:12
    Наши «серебряные пули» —
    это крошечные частицы,
  • 5:12 - 5:16
    маленькие спасательные капсулы, постоянно
    выделяемые клеткой, — экзосомы.
  • 5:17 - 5:19
    Экзосомы — важные биомаркеры,
  • 5:19 - 5:23
    обеспечивающие систему раннего
    предупреждения о развитии рака.
  • 5:24 - 5:27
    И поскольку их очень много
    практически в любой жидкости организма,
  • 5:27 - 5:30
    в том числе в крови, моче и слюне,
  • 5:30 - 5:34
    они весьма привлекательные объекты
    для неинвазивной биопсии жидкостей.
  • 5:35 - 5:37
    Есть только одна проблема.
  • 5:37 - 5:41
    Автоматизированной системы для быстрой
    сортировки этих важных биомаркеров
  • 5:41 - 5:43
    в настоящее время нет.
  • 5:44 - 5:47
    Мы создали технологию,
    которую называем nano-DLD
  • 5:47 - 5:49
    и которая может делать следующее:
  • 5:50 - 5:53
    автоматизированное выделение экзосом
  • 5:53 - 5:55
    для быстрой диагностики рака.
  • 5:56 - 5:59
    Экзосомы — новейшее оружие
    раннего предупреждения, если хотите,
  • 5:59 - 6:02
    которое появится на переднем крае
    биопсии жидкостей.
  • 6:02 - 6:04
    И они очень-очень маленькие.
  • 6:04 - 6:08
    Их диаметр всего 30–150 нанометров.
  • 6:08 - 6:10
    Это так мало,
  • 6:10 - 6:13
    что в один эритроцит может поместиться
    примерно миллион экзосом.
  • 6:14 - 6:16
    Это разница примерно
    как между мячиком для гольфа
  • 6:16 - 6:18
    и маленькой песчинкой.
  • 6:19 - 6:23
    Хотя считалось, что они представляют собой
    мини-ведёрки для отходов клетки,
  • 6:23 - 6:26
    было обнаружено,
    что клетки активно общаются,
  • 6:26 - 6:29
    выделяя и поглощая эти экзосомы,
  • 6:29 - 6:31
    которые содержат поверхностные рецепторы,
  • 6:31 - 6:35
    белки и другой генетический материал
    той клетки, в которой образовались.
  • 6:37 - 6:39
    После поглощения соседней клеткой
  • 6:39 - 6:43
    экзосомы высвобождают своё содержимое
    в принимающую клетку
  • 6:43 - 6:46
    и могут дать начало фундаментальным
    изменениям экспрессии генов —
  • 6:46 - 6:47
    иногда хорошим,
  • 6:48 - 6:49
    и вот здесь, где возникает рак,
  • 6:49 - 6:51
    плохим.
  • 6:51 - 6:55
    Поскольку они окружены
    мембраной материнской клетки
  • 6:55 - 6:57
    и содержат частицу её содержимого,
  • 6:57 - 7:02
    они дают генетический «снимок», отражающий
    здоровье и происхождение той клетки.
  • 7:03 - 7:06
    Все эти качества делают экзосомы
    бесценными источниками информации,
  • 7:06 - 7:08
    которые, возможно, позволят врачам
  • 7:08 - 7:11
    изучить ваше здоровье на клеточном уровне.
  • 7:12 - 7:14
    Однако, чтобы рано обнаружить рак,
  • 7:14 - 7:17
    вы должны часто улавливать эту информацию,
  • 7:17 - 7:20
    чтобы определить, когда вызывающие рак
    смутьяны в вашем организме
  • 7:20 - 7:22
    решат начать «государственный переворот»,
  • 7:22 - 7:25
    именно поэтому так важен
    регулярный скрининг,
  • 7:25 - 7:28
    и поэтому мы разрабатываем технологии,
    которые позволят его проводить.
  • 7:29 - 7:35
    Хотя первые методы диагностики на основе
    экзосом появились на рынке в этом году,
  • 7:35 - 7:38
    они ещё мало распространены
    в здравоохранении.
  • 7:39 - 7:41
    Помимо того, что они только появились,
  • 7:41 - 7:45
    их широкому распространению мешает
    ещё один фактор:
  • 7:45 - 7:49
    в настоящее время не существует системы
    автоматизированного выделения экзосом,
  • 7:49 - 7:52
    которая сделала бы регулярный скрининг
    экономически доступным.
  • 7:53 - 7:56
    Сегодняшний «золотой стандарт»
    для выделения экзосом
  • 7:56 - 7:57
    включает ультрацентрифугирование,
  • 7:58 - 8:01
    процесс, требующий дорогого
    лабораторного оборудования,
  • 8:01 - 8:02
    обученных лаборатнов
  • 8:02 - 8:05
    и примерно 30 часов для обработки образца.
  • 8:07 - 8:11
    Мы прибегли к другому подходу
    для автоматизации выделения экзосом
  • 8:11 - 8:13
    из таких образцов, как моча.
  • 8:14 - 8:18
    Мы используем основанную на чипах методику
    непрерывного разделения в потоке,
  • 8:18 - 8:21
    названную методикой детерминированного
    бокового смещения.
  • 8:21 - 8:22
    Нам удалось сделать с ней то,
  • 8:22 - 8:27
    что индустрия полупроводников успешно
    делала в течение последних 50 лет.
  • 8:27 - 8:29
    Мы уменьшили масштаб этой технологии
  • 8:29 - 8:31
    с микронного до истинного нанометрового.
  • 8:33 - 8:34
    Итак, как же она работает?
  • 8:34 - 8:35
    Вкратце,
  • 8:35 - 8:39
    множество крошечных столбиков,
    разделённых нанометровыми промежутками,
  • 8:39 - 8:41
    расположены таким образом,
  • 8:41 - 8:44
    что система делит жидкость на потоки,
  • 8:44 - 8:47
    при этом более крупные, связанные с раком,
    наночастицы отделяются
  • 8:47 - 8:51
    в результате перенаправления их в сторону
    от более мелких, «более здоровых»,
  • 8:51 - 8:53
    которые, в отличие от крупных частиц,
  • 8:53 - 8:55
    огибают столбики
    и двигаются зигзагообразно
  • 8:55 - 8:57
    в направлении потока жидкости.
  • 8:58 - 9:02
    В итоге происходит полное разделение
    частиц двух этих типов.
  • 9:03 - 9:07
    Этот процесс разделения
    можно представить себе
  • 9:07 - 9:11
    как движение по шоссе, которое разделяется
    на две дороги,
  • 9:11 - 9:14
    при этом одна дорога уходит
    в горный тоннель с малым запасом высоты,
  • 9:15 - 9:17
    а другая идёт в обход горы.
  • 9:17 - 9:19
    Здесь маленькие машины могут проходить
    через тоннель,
  • 9:19 - 9:23
    а большие грузовики, возможно,
    везущие опасные материалы,
  • 9:23 - 9:24
    вынуждены ехать по обходной дороге.
  • 9:26 - 9:30
    Поток машин эффективно разделяется
    по размеру и содержимому груза
  • 9:30 - 9:32
    без создания препятствий для этого потока.
  • 9:32 - 9:36
    И именно так работает наша система
    в гораздо меньших масштабах.
  • 9:38 - 9:41
    Идея состоит в том,
    чтобы процесс разделения для скрининга
  • 9:41 - 9:46
    был столь же прост, как обработка
    образца мочи, крови или слюны,
  • 9:46 - 9:49
    и этого реально достичь в течение
    следующих нескольких лет.
  • 9:49 - 9:54
    В конечном счёте это можно применять для
    выделения и обнаружения целевых экзосом,
  • 9:54 - 9:57
    связанных с определённым типом рака,
  • 9:57 - 10:00
    обнаруживая их и сообщая о них
    в течение нескольких минут.
  • 10:01 - 10:04
    Это сделает быструю диагностику
    фактически безболезненной.
  • 10:05 - 10:06
    В широком смысле
  • 10:06 - 10:09
    способность разделять
    и концентрировать биомаркеры
  • 10:09 - 10:11
    с наномасштабной точностью
    и в автоматическом режиме
  • 10:12 - 10:16
    открывает возможности для лучшего
    понимания таких болезней, как рак,
  • 10:16 - 10:20
    а применение может быть в диапазоне
    от подготовки образцов до диагностики
  • 10:20 - 10:22
    и от контроля устойчивости
    к препаратам до терапии.
  • 10:23 - 10:25
    Ещё до того как моя жена заболела раком,
  • 10:25 - 10:29
    я мечтал облегчить автоматизацию
    этого процесса,
  • 10:30 - 10:33
    чтобы сделать регулярный скрининг
    доступнее,
  • 10:33 - 10:36
    так же как Генри Форд
    сделал автомобиль доступным
  • 10:36 - 10:37
    широким слоям общества,
  • 10:37 - 10:40
    изобретя конвейерную сборку.
  • 10:40 - 10:42
    Автоматизация — ключ к доступности.
  • 10:44 - 10:46
    По аналогии с мечтой президента Гувера
  • 10:46 - 10:49
    «цыпленка в каждую кастрюлю
    и автомобиль в каждый гараж»,
  • 10:49 - 10:50
    мы разрабатываем технологию,
  • 10:51 - 10:54
    которая могла бы в конечном счёте снабдить
    системой раннего обнаружения рака
  • 10:54 - 10:56
    каждый дом.
  • 10:56 - 10:58
    Это дало бы каждому
    мужчине, женщине и ребёнку
  • 10:58 - 11:02
    возможность регулярно проводить проверку,
    пока они ещё здоровы,
  • 11:02 - 11:05
    и обнаруживать рак,
    когда он только-только появился.
  • 11:05 - 11:07
    На это я надеюсь и об этом мечтаю,
  • 11:07 - 11:11
    чтобы помочь людям во всём мире
    избежать высоких затрат —
  • 11:11 - 11:13
    физических, финансовых и эмоциональных —
  • 11:13 - 11:16
    с которыми сталкиваются
    раковые больные сегодня,
  • 11:16 - 11:18
    тех трудностей,
    с которыми я хорошо знаком сам.
  • 11:19 - 11:24
    Я также рад сообщить, что поскольку у
    моей жены рак обнаружили на раннем этапе,
  • 11:24 - 11:25
    её лечение было успешным,
  • 11:25 - 11:28
    и сейчас, слава богу, у неё нет рака.
  • 11:28 - 11:30
    (Аплодисменты)
  • 11:36 - 11:41
    Это тот исход, которого я желал бы всем,
    у кого диагностирован рак.
  • 11:41 - 11:44
    С учётом той работы,
    которую моя команда уже провела
  • 11:44 - 11:46
    в области разделения биомаркеров
    в наномасштабах
  • 11:46 - 11:49
    для быстрой ранней диагностики рака,
  • 11:49 - 11:52
    я оптимистично полагаю,
    что в течение десяти лет
  • 11:52 - 11:54
    технология такого типа станет доступной,
  • 11:54 - 11:58
    помогая защитить наших друзей,
    наши семьи и будущие поколения.
  • 11:59 - 12:03
    Даже если нам не повезло
    и у нас обнаружили рак,
  • 12:03 - 12:05
    раннее оповещение
    даст надежду на выздоровление.
  • 12:06 - 12:07
    Спасибо!
  • 12:08 - 12:13
    (Аплодисменты)
Titel:
Новая нанотехнология для раннего выявления рака
Sprecher:
Джошуа Смит
Beschreibung:

Что, если бы в каждом доме была система раннего обнаружения рака? Исследователь Джошуа Смит разрабатывает нанобиотехнологию «оповещения о раке», которая выискивает следы заболевания в форме особых биомаркеров, называемых экзосомами. В выступлении он пытается заглянуть в будущее и делится своей мечтой о том, как мы могли бы кардинально изменить процесс выявления рака и в конечном счёте сохранить жизни.

more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Projekt:
TEDTalks
Duration:
12:26

Untertitel in Russian

Revisionen