„Sie haben Krebs.“
Traurigerweise werden ca. 40 % von uns diese drei Worte in ihrem Leben hören
und die Hälfte wird nicht überleben.
Das heißt, dass zwei von fünf unserer engsten Freunde und Verwandten
mit einer Krebsart diagnostiziert werden
und einer sterben wird.
Neben körperlichen Beschwerden
wird sich ca. ein Drittel der Krebsüberlebenden in den USA
für die Behandlung verschulden.
Außerdem ist es 2,5 Mal wahrscheinlicher, dass sie Insolvenz anmelden
im Vergleich zu denen ohne Krebs.
Diese Krankheit ist tiefgreifend.
Sie ist emotional zehrend
und für viele finanziell zerstörend.
Jedoch muss eine Krebsdiagnose kein Todesurteil sein.
Eine frühzeitige Krebsdiagnose,
zeitnah nach Entstehung,
ist einer der kritischen Faktoren, um die Behandlungschancen zu verbessern,
den seelischen Einfluss zu verringern
und finanzielle Lasten zu minimieren.
Am wichtigsten dabei ist,
dass Krebsfrüherkennung --
was eines der grundlegenden Ziele meiner Forschung ist --
die Überlebenschancen erhöht.
Wenn wir Brustkrebs als Beispiel nehmen,
sehen wir, dass die, die im Stadium 1 diagnostiziert und behandelt werden,
eine Wahrscheinlichkeit von 100 % haben, die nächsten 5 Jahre zu überleben --
eine Chance, die auf 22 % sinkt, wenn die Behandlung im Stadium 4 beginnt.
Es gibt ähnliche Tendenzen bei Dickdarm- und Eierstockkrebs.
Uns allen ist bewusst, dass eine frühe und korrekte Diagnose
entscheidend für das Überleben ist.
Das Problem ist,
dass viele Tools zur Krebsdiagnose
invasiv, teuer und oft ungenau sind,
und es vergeht qualvoll viel Zeit, bis man die Ergebnisse bekommt.
Schlimmer ist es jedoch, dass es bei Krebsarten
wie Eierstock-, Leber- oder Bauchspeicheldrüsenkrebs
keine guten Screeningmethoden gibt.
Daher müssen Menschen oft warten, bis körperliche Symptome auftreten,
welche selbst bereits Indikatoren für ein spätes Stadium sind.
Das ist wie ein Tornado in einem Gebiet, das kein Frühwarnsystem hat.
Es gibt keine Warnung vor der Gefahr,
da die bereits auf Ihrer Türschwelle ist,
wenn die Überlebenschancen extrem gering sind.
Der Komfort und das Vorhandensein von regelmäßigen Screeningmöglichkeiten,
die bezahlbar und nicht-invasiv sind und viel früher Ergebnisse liefern können,
würden uns mit einer beeindruckenden Waffe im Kampf gegen Krebs ausstatten.
Eine frühe Warnung würde uns erlauben, der Krankheit voraus zu sein,
anstatt bloß ihrem schonungslosen Erwachen zu folgen.
Und das ist genau das, was ich mache.
In den letzten 3 Jahren entwickelte ich Technologien,
die Klinikärzten letztendlich
mit schnellen Krebsdiagnosen im Anfangsstadium helfen können.
Und mich treibt eine große wissenschaftliche Neugier an
und der Wille, diese Statistiken zu ändern.
Jedoch wurde letztes Jahr
dieser Kampf viel persönlicher,
als bei meiner Frau Brustkrebs diagnostiziert wurde.
Das war eine Erfahrung, die eine starke und unerwartet emotionale Dimension
zu dieser Arbeit hinzufügte.
Ich weiß aus erster Hand, wie lebensverändernd die Behandlung sein kann,
und mir ist das emotionale Chaos sehr bewusst,
das Krebs bei der Familie anrichten kann,
die in unserem Fall zwei junge Töchter einschloss.
Da wir den Krebs zeitig während eines Routine-Mammogramms fanden,
konzentrierten wir uns primär auf Behandlungsoptionen
für den lokalisierten Tumor,
was mir erneut bestätigte, wie wichtig eine frühe Diagnose ist.
Anders als bei anderen Krebsarten,
sind Mammogramme für Brustkrebs eine Screeningoption des Anfangsstadiums.
Dennoch lässt sie nicht jeder machen
oder sie entwickeln Brustkrebs,
bevor das empfohlene mittlere Alter für Mammogramme erreicht ist.
Es gibt also sehr viel Verbesserungspotenzial,
sogar für Krebsarten mit Screeningmöglichkeiten
und natürlich erhebliche Vorteile
für die ohne.
Eine Hauptaufgabe der Krebsforscher ist es also,
Methoden zu entwickeln,
die regelmäßige Screenings für viele Krebsarten
viel zugänglicher machen.
Stellen Sie sich ein Szenario vor,
in dem der Arzt
während einer Routineuntersuchung eine einfache, nicht-invasive Urinprobe
oder andere Flüssigkeiten entnimmt
und die Ergebnisse präsentiert, noch bevor Sie das Zimmer verlassen.
Solch eine Technologie könnte die Zahl der Menschen,
die durch das Netz einer frühen Diagnose fallen, drastisch reduzieren.
Mein Forschungsteam aus Ingenieuren und Biochemikern
arbeitet an genau dieser Herausforderung.
Wir arbeiten an einer Lösung für eine regelmäßige frühe Krebswarnung,
indem wir Screenings etablieren, die beginnen, wenn eine Person gesund ist,
damit Maßnahmen getroffen werden können, um den Krebs beim Auftreten zu stoppen,
noch bevor er über das Anfangsstadium hinauswächst.
Die Wunderwaffe sind hier winzige Vesikel,
kleine Rettungskapseln, die von Zellen mit dem Namen Exosomen stammen.
Exosomen sind wichtige Biomarker,
die ein Frühwarnsystem für die Krebsentwicklung bieten.
Weil sie im Übermaß vorhanden sind, in ungefähr jeder Körperflüssigkeit
einschließlich Blut, Urin und Speichel,
eignen sie sich hervorragend für nicht-invasive Biopsien von Flüssigkeiten.
Es gibt nur ein Problem.
Ein automatisches System, das diese Biomarker schnell sortiert
ist momentan nicht vorhanden.
Wir entwickelten eine Technologie, die wir Nano-DLD nennen
und die genau das kann:
das automatische Isolieren von Exosomen,
um schnelle Krebsdiagnosen zu fördern.
Exosomen sind so gesehen die neusten Frühwarnmittel
im Bereich der Flüssigkeitenbiopsie.
Sie sind sehr, sehr klein.
Der Durchmesser beträgt 30 bis 150 Nanometer.
Das ist so klein,
dass ca. 1 Million davon in nur ein rotes Blutkörperchen passen.
Das ist der Unterschied zwischen einem Golfball
und einem feinem Sandkorn.
Einst als kleine Abfalleimer für unerwünschten zellularen Müll abgetan,
weiß man nun,
dass Zellen wirklich kommunizieren,
in dem sie Exosomen produzieren und absorbieren,
die Oberflächenrezeptoren,
Proteine und anderes Erbgut aus der Ursprungszelle beinhalten.
Bei der Aufnahme durch eine Nachbarzelle
geben Exosomen ihre Inhalte in die absorbierende Zelle frei
und können fundamentale Änderungen in der Exprimierung bewirken --
einige sind gut
und andere, wie Krebs,
sind schlecht.
Weil sie vom Material der Mutterzelle umgeben sind
und eine Probe der Umgebung beinhalten,
liefern sie eine genetische Momentaufnahme der Zellgesundheit und ihrer Herkunft.
All diese Eigenschaften machen Exosomen zu unbezahlbaren Boten,
die es Ärzten potentiell erlauben,
den Gesundheitsstand auf zellularer Ebene einzusehen.
Um Krebs jedoch früh zu erkennen,
muss man diese Botschaften regelmäßig abhören,
um festzustellen, wann im Körper krebserregende Störenfriede entscheiden,
einen Coup zu starten.
Darum sind regelmäßige Screenings wichtig
und deshalb entwickeln wir Technologien, die das ermöglichen.
Obwohl exosomenbasierte Diagnostika dieses Jahr auf den Markt kamen,
sind sie noch kein Bestandteil des regulären Gesundheitswesens.
Zusätzlich zu ihrer jungen Entstehung
ist ein weiterer Aspekt, der die umfassende Einführung begrenzt,
dass es momentan kein automatisches System zur Isolierung von Exosomen gibt,
das ein regelmäßiges Screening kostengünstig verfügbar macht.
Der momentane Maßstab in Sachen Exosomenisolierung
beinhaltet Ultrazentrifugation,
ein Prozess, der teures Laborequipment,
einen geübten Laboranten
und ca. 30 Stunden benötigt, um eine Probe zu bearbeiten.
Wir entwickelten eine andere Methode für eine automatisierte Exosomenisolation
etwa einer Urinprobe.
Wir nutzen eine chipbasierte, kontinuierlich fließende Teilungsmethode,
Deterministic Lateral Displacement.
Damit machten wir das,
was die Halbleiterindustrie so erfolgreich in den letzten 50 Jahren machte.
Wir schrumpften die Dimensionen dieser Technologie
vom Mikrometermaßstab zum echten Nanomaßstab.
Wie funktioniert das?
Kurz gefasst
wird eine Reihe kleiner Säulen, getrennt von nanoskopischen Lücken,
so angeordnet,
dass sie die Flüssigkeit in Stromlinien teilt,
sodass die größeren, Krebs-assoziierten Nanopartikel
durch eine Weiterleitung von kleineren, gesunden Partikeln getrennt werden.
Diese können sich
mit einer Zickzack-Bewegung um die Säulen herum
in Fliessrichtung bewegen.
Das Ergebnis ist eine komplette Trennung dieser beiden Partikelgruppen.
Vorstellen können Sie sich diese Teilung
wie den Verkehr auf einer Schnellstraße, die sich in zwei Straßen aufteilt.
Eine davon führt
in einen niedrigen Tunnel unter einem Berg
und die andere Straße führt drumherum.
Die kleineren Autos können durch den Tunnel fahren,
während die größeren Lastwagen, mit potentiell gefährlichem Material,
die Umleitung nehmen müssen.
Der Verkehr wird so effektiv nach Größe und Ladung geteilt,
ohne den Fluss zu behindern.
Genau so funktioniert unser System in einem sehr viel kleineren Rahmen.
Die Idee dahinter ist, dass der Teilungsprozess für Screenings
genauso einfach wie das Auswerten einer Urin-, Blut- oder Speichelprobe ist,
was eine kurzfristige Möglichkeit innerhalb der nächsten Jahre ist.
Letztendlich könnte es zur Isolation und Erkennung von Exosomen genutzt werden,
die mit einer bestimmten Krebsart in Verbindung gebracht werden,
indem ihre Präsenz innerhalb von Minuten aufgespürt und mitgeteilt wird.
Das würde schnelle Diagnosen nahezu mühelos machen.
Vereinfacht gesagt
würde die Möglichkeit der Teilung und Anreicherung von Biomarkern,
mit nanoskaliger Präzision und automatisiert,
die Tür für ein besseres Verständnis solcher Krankheiten wie Krebs öffnen --
mit Einsatzbereichen von Probenpräparation über Diagnostik
und von Arzneimittelresistenzüberwachung bis zur Therapeutik.
Sogar bevor meine Frau Krebs entwickelte,
war es mein Traum, die Automatisierung dieses Prozesses zu vereinfachen,
um regelmäßige Screenings erschwinglicher zu machen,
ähnlich wie Henry Ford das Automobil
für die Allgemeinheit bezahlbar machte,
indem er das Fliessband entwickelte.
Automatisierung ist der Schlüssel für Zugänglichkeit.
Im Geiste des Hoover-Traums
„Ein Huhn in jedem Topf und ein Auto in jeder Garage“
entwickeln wir eine Technologie,
die letztendlich ein Krebs-Früherkennungssystem
in jedes Zuhause bringen könnte.
Das würde jedem Mann, jeder Frau und jedem Kind
die Möglichkeit regelmäßiger Tests geben, während sie noch gesund sind,
und Krebs beim ersten Auftreten erkennen.
Es ist meine Hoffnung und mein Traum,
Menschen weltweit zu helfen, hohe Kosten zu vermeiden --
physische, finanzielle und seelische --
denen sich Krebspatienten heute gegenüber sehen.
Schwierige Umstände, die ich gut kenne.
Ich freue mich auch mitzuteilen, dass aufgrund der frühen Krebsdiagnose
die Behandlung meiner Frau erfolgreich war
und sie jetzt krebsfrei ist.
(Applaus)
Dieses Ergebnis würde ich gerne bei jedem mit einer Krebsdiagnose sehen.
Mit der Arbeit, die mein Team
bei der nanoskaligen Biomarkertrennung
für eine frühe Krebsdiagnose geleistet hat,
bin ich optimistisch, dass diese Technologie
innerhalb des nächsten Jahrzehnts verfügbar sein wird,
um unsere Freunde, Familie und zukünftige Generationen zu schützen.
Sogar wenn wir das Pech haben, Krebs diagnostiziert zu bekommen,
wird diese frühe Warnung ein Hoffnungsschimmer sein.
Danke.
(Applaus)