Тема раку турбує усіх нас -
особливо ті його типи, що повертаються знову та знову --
особливо агресивні та стійки до терапії,
ті, що ігнорують медичне лікування,
навіть коли ми атакуємо їх найкращими медикаментами.
Інженерія на молекулярному рівні,
що має справу з найменшими частинками,
може надати нові захоплюючі методи
боротьби з найбільш агресивними формами раку.
Рак - дуже розумна хвороба.
Є декілька її різновидів,
які, на щастя, ми навчилися лікувати відносно добре
з використанням відомих та надійних медикаментів та хірургії.
Але є деякі форми,
не чутливі до традиційного лікування,
і пухлина виживає або повертається
навіть після потужної атаки ліками.
Ці агресивні форми раку можна собі уявити
як суперзлодіїв з книжки коміксів.
Вони розумні, вони вміють пристосовуються,
і виживати.
І, як у більшості суперзлодіїв сьогодення,
їхня суперсила походить від генетичних мутацій.
Гени, що змінюються всередині клітин пухлини,
можуть уможливити та зашифрувати нечувані способи виживання,
даючи раку змогу вижити
навіть під час найпотужніших хіміотерапій.
Наприклад, трапляється навіть таке, що ген дозволяє клітині,
навіть коли ліки дісталися цієї клітини,
відштовхнути медикамент
до того, як він почне діяти.
Уявіть собі - клітина може ефективно відштовхнути ліки.
І це лише один приклад із багатьох генетичних витівок,
яких повно в кишенях нашого суперзлодія, раку.
І все завдяки генам, що мутують.
Тож маємо суперзлодія з неймовіною суперсилою.
І маємо винайти новий та потужний метод атаки.
Насправді ми можемо вимкнути ген.
Ключ до цього - малі інтерферуючі РНК.
Малі інтерферуючі РНК - це послідовність генетичного коду,
що дає клітині змогу заблокувати певний ген.
Кожна мала інтерферуюча РНК молекула може вимкнути певний ген
всередині клітини.
Впродовж багатьох років після її відкриття
вчені наполегливо працюють над тим,
як застосувати ці блокатори генів у медицині.
Але є проблема.
Мала інтерферуюча РНК гарно працює всередині клітини.
Але якщо її застосувати до ферментів,
що знаходяться в нашому кровообігу або тканинах,
вони руйнуються впродовж секунд.
Вони мають бути упаковані, захищені під час подорожі тілом,
дорогою до кінцевої точки всередині ракової клітини.
Ось наша стратегія.
Спочатку наситити ракову клітину малими інтерферуючими РНК, блокаторами гену,
і вимкнути ті гени, що вижили,
а тоді винищити її за допомогою хімії.
Але як це здійснити?
Використовуючи молекулярну інженерію,
ми можемо розробити суперзброю,
що зможе подорожувати кров’яним потоком.
Вона має бути достатньо маленька, аби мати змогу просуватися ним,
і достатньо маленька, аби проникнути в тканини пухлини,
а звідти в середину ракової клітини.
Щоб зробити роботу добре,
її розмір має бути 0,01 від розміру людської волосини.
Давайте розглянемо, як побудовані ці наночастинки.
Почнемо з ядра.
Це крихітна капсула, що містить хіміотерапевтичні ліки.
Саме вони мають остаточно вбити клітину.
Це ядро ми загорнемо у дуже тонку,
нанометрично тонку ковдру з малих інтерферуючих РНК.
Це блокатор гену.
Малі інтеферуючі РНК мають сильний негативний заряд,
ми можемо захистити їх
шаром позитивно зарядженого полімеру.
Дві протилежно заряджені молекули тримаються купи завдяки
взаємному тяжінню зарядів,
і це дає нам захисний шар, що запобігає
руйнуванню малих інтерферуючих РНК у кров’яному потоці.
Ми майже закінчили.
(Сміх)
Але є ще більша перешкода, над якою варто замислитися.
Насправді, найбільша проблема.
Як доправити цю супер зброю?
Я маю на увазі, що кожна зброя має мати гарний приціл.
Ми маємо її націлити на клітини-злодії,
що живуть в середині пухлини.
Але наші тіла мають імунну систему захисту:
це клітини, що живуть в кров’яному потоці
і виявляють те, чого у ньому не повинно бути,
щоби зруйнувати або знешкодити.
І знаєте що?! Вони вважають наші наночастинки сторонніми об’єктами.
Ми маємо непомітно доставити нано- частинки повз захисну систему пухлини.
Маємо оминути механізм відкидання сторонніх об’єктів,
маскуючись.
Тож додамо ще один негативно заряджений шар
навколо наночастинки,
що матиме дві задачі.
Перша, це зовнішнє, природньо заряджене покриття
складається з високо гідратованих полісахаридів, які також є в тілі людини.
Воно створює скупчення молекул води навколо наночастинок,
що забезпечує ефект невидимки.
А це в свою чергу дає можливість наночастинкам
подорожувати кров’яним потоком,
аж допоки вони дістануться пухлини,
і тіло їх при цьому не знищить.
По-друге, це покриття містить молекули,
що зв'язуються з клітиною пухлини.
Після зв'язування ракові клітини приймають наночастинки,
і тепер вони всередині клітини,
готові діяти.
Це надзвичайно! Правда?!
(Оплески)
Спочатку діють малі інтерферуючі РНК.
Вони діють впродовж багатьох годин,
даючи можливість заблокувати гени, що вижили.
Тепер ми вимкнули ті генетичні суперсили.
Залишилась лише ракова клітина без спеціального захисту.
Тоді хіміотерапія вивільняється з ядра
і руйнує пухлину охайно та ефективно.
З достатньою кількістю блокаторів гену
ми можемо дістатися до багатьох різних видів мутацій,
даючи шанс видалити пухини,
не залишаючи нічого по собі.
Як працює наша стратегія?
Ми протестували ці наночастинки на тваринах,
на прикладі особливо агресивного раку молочної залози.
Цей вид раку виявляє ген,
що одразу відштовхує ліки.
Зазвичай, доксорубіцин - нехай буде просто докс - ліки проти раку,
це найперша лінія лікування раку грудей.
Спочатку ми лікували звірів доксом, лише ним.
Пухлини сповільнювали швидкість росту,
але все ще росли доволі швидко,
збільшувались вдвічі впродовж лише двох тижнів.
Тоді ми спробували комбінацію зі своєю суперзброєю.
Частинку з наношарами та малими інтерферуючими РНК, хіміо насос
та докс.
І виявили, що пухлина не просто перестала рости,
вона зменшилася в розмірі
і зникла в деяких випадках.
Пухлини регресували.
(Оплески)
Цей спосіб лікування можна персоналізувати.
Ми можемо додати багато різних шарів малих інтерферуючих РНК,
щоб протидіяти різним захисним механізмам пухлин і мутаціям.
І помістити різні ліки у ядро.
Коли лікарі обстежують пацієнтів
та розпізнають певні генетичні типи пухлин,
вони можуть допомогти нам зрозуміти, кому саме ми можемо допомогти
і які блокатори гену використати.
Мені особливо цікавий рак яєчників.
Він надзвичайно агресивний,
частково через те, що його виявляють на дуже пізніх стадіях,
коли він сильно прогресує
і має низку генетичних мутацій.
Після першого циклу хіміотерапії
він повертається до 75% пацієнтів.
І повертається вже стійким до ліків.
Високозлоякісний рак яєчників -
один із найбільших суперзлодіїв.
І ми направляємо свою суперсилу,
щоб його знищити.
Як досліднику
мені не випадає можливість працювати з пацієнтами.
Але нещодавно я зустріла Мімі, матір,
яка вижила після раку яєчників, і її доньку Пейдж.
Оптимізм і сила,
якими були сповнені матір та донька,
їхня мужність та підтримка надихнули мене.
Під час тієї зустрічі ми розмовляли про різні технології,
спрямовані проти раку.
І Мімі, зі сльозами на очах,
пояснила, як ці зусилля, спрямовані на вивчення хвороби,
дають надію для майбутніх поколінь,
зокрема її власній доньці.
Це мене вразило.
Мова йде не тільки про дуже складну науку.
Мова про те, як можна змінити людські життя.
Розуміння сили інженерії
на рівні молекул.
Я знаю, що студенти, такі як Пейдж, просуваються в кар’єрі,
відкривають нові можливості,
ставлять питання щодо великих проблем в світі, пов’язаних зі здоров’ям,
включаючи рак яєчників, неврологічні розлади, інфекційні захворювання -
так само, як хімічна інженерія знайшла спосіб відчинити двері для мене
і надала можливість спроектувати
засіб на рівні молекул,
щоби лікувати на рівні людей.
Дякую.
(Оплески)