סרטן משפיע על כולנו -
במיוחד אלה ששבים וחוזרים,
הפולשנים מאוד ועמידים לתרופות
אלה שעמידים לטיפול רפואי,
גם כאשר אנחנו זורקים לעברם את התרופות הטובות ביותר שלנו.
הנדסה ברמה המולקולרית,
כשעובדים בקנה מידה הקטן ביותר,
יכולה לספק דרכים חדשות ומלהיבות
להילחם בצורות הכי אגרסיביות של סרטן.
הסרטן הוא מחלה מאוד חכמה.
ישנם כמה סוגים של סרטן,
שלמרבה המזל, למדנו כיצד לטפל בצורה טובה יחסית
עם תרופות וניתוחים ידועים ומבוססים.
אבל יש כמה סוגים של סרטן
שלא מגיבים לגישות אלו,
והגידול שורד, או חוזר,
גם לאחר מתקפה של תרופות.
אנחנו יכולים לחשוב על צורות מאוד אגרסיביות אלו של סרטן
כעל סוג של נבל-על בספר קומיקס.
הם פיקחים, הם סתגלנים,
והם טובים מאוד בלהישאר בחיים.
וכמו רוב נבלי-העל בימים אלה,
כוחות העל שלהם מגיעים ממוטציה גנטית.
הגנים שמשתנים בתוך תאים סרטניים אלה
יכולים לאפשר ולקודד עבור מצבי הישרדות חדשים שלא ייאמנו,
המאפשרים לתא הסרטני לחיות אפילו
דרך הטיפולים הכימותרפיים הטובים ביותר שלנו.
דוגמא אחת היא טריק בו גן מאפשר לתא,
גם כאשר התרופה מתקרבת לתא,
לדחוף את התרופה החוצה,
לפני שהתרופה יכולה להשפיע.
דמיינו - התא יורק החוצה את התרופה ביעילות.
זוהי רק דוגמה אחת לטריקים הגנטיים הרבים
באמתחתו של הארכי-נבל, הסרטן,
הכול בגלל גנים מוטנטיים.
אז יש לנו ארכי-נבל עם כוחות-על מדהימים.
ואנחנו זקוקים לסוגי התקפה חדשים ועוצמתיים.
למעשה, אנחנו יכולים לכבות גן.
המפתח הוא סדרה של מולקולות המכונה siRNA.
siRNA הם רצפים קצרים של קוד גנטי
שמנחים תא לחסום גן מסוים.
כל מולקולת siRNA יכולה לכבות גן ספציפי
בתוך התא.
במשך שנים רבות מאז גילויה,
מדענים מאוד התלהבו
מהאפשרות כיצד ליישם ברפואה חוסמי גנים אלה.
אבל, ישנה בעיה.
siRNA פועלת היטב בתוך התא.
אבל אם היא נחשפת לאנזימים
שנמצאים בתוך זרם הדם או הרקמות שלנו,
היא מתדרדרת בתוך שניות.
היא חייבת להיות ארוזה, מוגנת בעת מסעה בגוף
בדרכה ליעד הסופי בתוך התא הסרטני
אז, הנה האסטרטגיה שלנו.
ראשית, ניתן מנהלתא הסרטני של siRNA חוסמת הגן,
ונשתיק את אותם גנים השרדותיים,
ואז נכה אותם בחוזקה עם תרופה כימותרפית.
אבל איך נוכל לבצע את זה?
באמצעות הנדסה מולקולרית,
אנחנו יכולים בעצם לעצב נשק-על
שיכול לנסוע דרך מחזור הדם.
זה חייב להיות זעיר מספיק כדי לעבור דרך מחזור הדם,
זה חייב להיות קטן מספיק כדי לחדור את רקמת הגידול,
וזה חייב להיות זעיר מספיק כדי להילקח לתוך התא הסרטני.
כדי לעשות את העבודה הזאת היטב,
זה חייב להיות כמאית אחת מגודל של שערת אדם,
בואו נסתכל מקרוב כיצד אנו יכולים לבנות ננו-חלקיק זה.
ראשית, בואו נתחיל עם ליבת הננו-חלקיק.
זוהי קפסולה זעירה שמכילה את התרופה הכימותרפית.
זהו הרעל שיגרום למעשה לסיים את חיי התא הסרטני.
סביב הליבה הזו, נעטוף שמיכה
דקיקה מאוד בעובי ננומטר של siRNA,
זהו חוסם הגן שלנו.
כי siRNA הוא בעל טעינה שלילית חזקה,
אנחנו יכולים להגן עליו
בשכבת מגן נחמדה של פולימר בעל טעינה חיובית.
שתי המולקולות המנוגדות נדבקות זו לזו
באמצעות משיכת מטען חשמלי,
וזה מספק לנו שכבת מגן
שמונעת את התדרדרות ה siRNA בזרם הדם.
כמעט סיימנו.
(צחוק)
אבל יש מכשול אחד גדול נוסף שאנחנו צריכים לחשוב עליו.
למעשה, זה עשוי להיות המכשול הגדול מכולם.
כיצד אנו יכולים לפרוס נשק על זה?
אני מתכוונת, כל נשק טוב חייב להיות מכוון ליעד,
עלינו לכוון נשק-על זה לתאי הארכי-נבל
ששוכן בגידול.
אבל לגוף שלנו יש מערכת הגנה חיסונית טבעית
תאים שנמצאים בזרם הדם
ובוררים החוצה דברים שאינם שייכים,
כך שהיא תוכל להרוס או לחסל אותם.
ונחשו מה? הננו-החלקיקים שלנו נחשבים חפץ זר.
עלינו להגניב את הננו-חלקיק אל מעבר מערכת הביטחון של הגידול.
עלינו להעביר אותו דרך המנגנון שנפטר מאובייקט זר
על ידי כך שנסווה אותו.
אז נוסיף עוד שכבה אחת בעלת מטען שלילי
סביב ננו-חלקיק זה.
שמשרתת שתי מטרות.
ראשית, שכבה חיצונית זו היא אחת שטעונה באופן טבעי,
רב-סוכרים רוויים שנמצאים בגופנו.
זה יוצר ענן של מולקולות מים סביב הננו-חלקיק
שנותן אפקט של מעטה של אי-נראות
מעטה אי-הנראות מאפשר לננו-חלקיק
לנוע דרך זרם הדם
ארוך ורחוק מספיק כדי להגיע לגידול,
מבלי שיחוסל על ידי הגוף.
שנית, שכבה זו מכילה מולקולות
שנקשרות ספציפית לתאי הסרטן שלנו.
וכאשר הוא נקשר, התא הסרטני לוקח את הננו-חלקיק,
וכעת יש לנו את הננו-חלקיק שלנו בתוך תא הסרטן
ומוכן להיערכות,
בְּסֵדֶר! אני מרגישה אותו הדבר. בוא נמשיך!
(תשואות)
ה-siRNA נפרסת ראשונה.
היא פועלת במשך שעות
נותנת מספיק זמן להשתיק ולחסום את אותם גנים של הישרדות.
עכשיו השבתנו את כוחות העל הגנטיים.
מה שנותר הוא תא סרטני ללא הגנות מיוחדות.
לאחר מכן, תרופה כימותרפית יוצאת מהליבה
והורסת לחלוטין וביעילות את תאי הגידול.
עם מספיק חוסמי גנים,
אנחנו יכולים לטפל בסוגים רבים של מוטציות,
שמאפשרים הזדמנות לטאטא החוצה גידולים,
מבלי להשאיר מאחור דברים רעים.
אז, איך האסטרטגיה שלנו עובדת?
בדקנו מבנה ננו-חלקיקים אלה בחיות
תוך שימוש בצורה אגרסיבית מאוד של סרטן שד תלת-שלילי
סרטן שד תלת-שלילי זה מציג את הגן
שיורק החוצה תרופה נגד סרטן ברגע שהיא מועברת.
בדרך כלל, דוקסורוביצין - בוא נקרא לה "dox" היא התרופה לסרטן
שהיא קו הטיפול הראשון בסרטן השד.
אז ראשית טיפלנו בחיות שלנו בליבת dox בלבד.
תאי הגידול האט את קצב הצמיחה שלהם,
אך הם עדיין גדלו במהירות,
הכפילו את גודלם תוך שבועיים.
אז, ניסינו את נשק-העל המשולב שלנו
חלקיק ננו-שכבה עם siRNA כנגד משאבת הכימותרפיה,
בנוסף לכך, יש לנו את ה DOX בליבה.
וראו -- מצאנו שלא רק שהגידולים הפסיקו לגדול
הם למעשה ירדו בגודל
וחוסלו במקרים אחדים.
הגידולים למעשה היו ברגרסיה.
(תשואות)
מה שמצוין בגישה זו זה שהיא יכולה להיות מתואמת אישית.
אנחנו יכולים להוסיף הרבה שכבות שונות של siRNA
לטפל במוטציות שונות ומנגנוני הגנה של גידולים.
ואנחנו יכולים לשים תרופות שונות לתוך ליבת הננו-חלקיק.
כשרופאים לומדים כיצד לבדוק חולים
ולהבין סוגים גנטיים מסוימים של גידולים,
הם יעזרו לנו לקבוע מי מהnולים יוכל להפיק תועלת מאסטרטגיה זו
ובאילו חוסמי גנים אנו יכולים להשתמש.
סרטן שחלות פורט אצלי על מיתר מיוחד.
זה סרטן מאוד אלים,
בין השאר משום שהוא מתגלה בשלבים מאוחרים מאוד,
כאשר הוא מתקדם מאוד
ויש מספר מוטציות גנטיות.
אחרי הסיבוב הראשון של כימותרפיה,
סרטן זה חוזר ב 75 אחוז מהחולים.
והוא בדרך כלל חוזר בצורה עמידה לתרופות.
סרטן שחלות בדרגה גבוהה
הוא אחד מהארכי-נבלים הגדולים ביותר.
ואנחנו מכוונים כעת את נשק העל שלנו
כדי להביס אותו.
כחוקרת,
לא יוצא לי בדרך כלל לעבוד עם חולים.
אבל לאחרונה פגשתי אם
שהיא ניצולת סרטן שחלות, מימי, ובתה, פייג'.
קיבלתי השראה רבה מהאופטימיות והכוח
שהן האם והן בתה הפגינו
ומסיפורן של אומץ ותמיכה.
באירוע זה, דיברנו על הטכנולוגיות השונות
שמכוונות כנגד הסרטן.
ומימי בכתה בדמעות
כשהסברתי כיצד לימוד של המהלכים האלה
נותן לה תקווה עבור הדורות הבאים
כולל בתה שלה.
זה באמת נגע בי.
זה לא רק על כיצד לבנות מדע ממש אלגנטי
זה על לשנות חיים של אנשים.
זה על הבנת כוחה של הנדסה
בקנה מידה של מולקולות
אני יודע שכשסטודנטים כמו פייג' מתקדמים בקריירות שלהם,
הם יפתחו אפשרויות חדשות
בהתמודדות עם אחדות מבעיות הבריאות הגדולות בעולם --
כולל סרטן שחלות, הפרעות נוירולוגיות, מחלות זיהומיות --
בדיוק כמן שהנדסה כימית מצאה דרך לפתוח דלתות בשבילי,
וסיפקה דרך הנדסית
בקנה המידה הזעיר ביותר, זה של המולקולות,
לרפא על קנה המידה האנושי.
תודה
(תשואות)