Co próbuje nam powiedzieć polewa z cukru na komórce

Komórki pokryte są cukrami, które przechowują informacje i mówią sekretnym językiem. Co próbują nam powiedzieć? Na przykład jaką masz grupę krwi, ale też to, że możesz mieć raka. Chemik i biolog Carolyn Bertozzi bada oddziaływanie (i czasem oszustwa) cukrów komórkowych wobec systemu odpornościowego. Dowiedz się więcej o tym, jak ciało wykrywa raka i jak najnowsze lekarstwa anty-rakowe mogą wspomóc system odpornościowy w pokonaniu choroby.

Ta prelekcja jest o cukrze i raku.

Zainteresowałam się cukrem jako studentka.

Nie tym rodzajem cukru.

Cukrem, o którym uczyli nas
profesorowie biologii,

mówiąc, czym pokryte są komórki.

Może nie wiecie,
ale komórki pokrywa cukier.

Też tego nie wiedziałam

przed podjęciem studiów,

ale wtedy,

powiedzmy gdzieś w latach 80.,

ludzie za bardzo nie wiedzieli,
dlaczego komórki pokrywa cukier.

Kiedy wertowałam notatki,
zauważyłam swój komentarz,

że warstwa cukru na komórkach
jest jak cukrowa polewa

na drażach M&M's.

Ludzie myśleli, że cukier
pokrywający komórki

jest jak powłoka ochronna,

która je jakoś wzmacnia.

Teraz, po wielu dekadach, wiemy,

że jest to bardziej skomplikowane,

a cukry na komórkach są bardzo złożone.

Gdyby się skurczyć do rozmiarów
miniaturowego samolotu

i przelecieć nad powierzchnią komórek,

wyglądałoby to trochę

jak te elementy krajobrazu.

Cukry złożone to krzewy i drzewa,

wierzby płaczące kołysane wiatrem

i falami.

Kiedy zaczęłam myśleć o cukrach złożonych,

które są jak liście na komórkach,

ten temat stał się jednym
z najbardziej interesujących,

jakie napotkałam jako biolog i chemik.

Obecnie najczęściej myślimy o cukrach

pokrywających powierzchnię komórek,

jak o języku.

Ich złożone struktury
przechowują mnóstwo informacji.

Ale co próbują nam powiedzieć?

Część informacji, którą posiadamy

i która pochodzi z cukrów,

okazała się niezwykle ważna

w świecie medycyny.

Na przykład, cukry mówią nam,

jaką mamy grupę krwi.

Czerwone krwinki są pokryte cukrami,

a ich struktura chemiczna
determinuje grupę krwi.

Przykładowo moja grupa krwi to 0.

Kto jeszcze ma grupę 0, ręka w górę.

Jest bardzo częsta.

Tylko kilka uniesionych rąk.

Albo nie słuchacie,
albo nie znacie swojej grupy krwi.

Tak czy inaczej jest źle.

(Śmiech)

Osoby z tą samą grupą krwi co ja

mają taką oto strukturę chemiczną

na powierzchni czerwonych krwinek.

Trzy cukry proste
połączone w jeden złożony.

To definiuje grupę krwi 0.

Kto ma grupę krwi A?

Tutaj.

To oznacza, że macie w komórkach enzym,

który dodaje kolejny fragment,

czerwony cukier,

tworząc bardziej złożoną strukturę.

Kto ma grupę krwi B?

Całkiem sporo.

Macie trochę inny enzym
od ludzi z grupą A,

więc budujecie trochę inną strukturę.

Ci, którzy mają grupę AB,

dostają jeden enzym
od matki, a drugi od ojca

i mają, mniej więcej,
obie struktury proporcjonalne.

To odkrycie

dokonane w poprzednim stuleciu

umożliwiło jeden z najważniejszych
zabiegów w medycynie,

czyli transfuzję krwi.

Jeżeli ktoś zna swoją grupę krwi

i potrzebuje transfuzji, może się upewnić,

że dawca ma tę samą grupę krwi,

żeby organizm nie wykrył obcych cukrów,

które na pewno odrzuci.

Co jeszcze mogą nam przekazać
cukry na powierzchni komórek?

Mogą powiedzieć, że masz raka.

Kilka dekad wcześniej

zauważono pewne korelacje
podczas analizy tkanki nowotworowej.

Zazwyczaj gdy u pacjenta
wykrywa się nowotwór,

pobiera się tkankę do biopsji

i wysyła na badanie histopatologiczne,

czyli analizę zmian chemicznych w tkance,

co może pomóc onkologowi dobrać leczenie.

W trakcie tych badań odkryto,

że cukry ulegają zmianie,

kiedy komórka ze zdrowej
zmienia się w chorą.

Te korelacje pojawiały się raz za razem.

Pytanie dlaczego.

Dlaczego komórki raka mają inne cukry
i jaka jest waga tego odkrycia?

Dlaczego tak się dzieje
i co można zrobić, jeśli okaże się,

że ma to związek z przebiegiem choroby?

Jedną ze zmian, które badamy,

jest zwiększenie gęstości pewnego cukru,

który nazywa się kwasem sjalowym.

Myślę, że okaże się najważniejszym cukrem

naszych czasów.

Zachęcam was do zapoznania się z tą nazwą.

Kwas sjalowy to nie cukier spożywczy.

To zupełnie inne cukry.

Ten cukier znajdujemy

w określonym stężeniu
we wszystkich komórkach ciała.

Powszechnie występuje na komórkach.

Z jakiegoś powodu

komórki rakowe, w przypadku
postępującej choroby,

mają zwykle więcej kwasu sjalowego

niż zwykła, zdrowa komórka.

Dlaczego?

Co to oznacza?

Dowiedzieliśmy się,

że ma to związek
z systemem odpornościowym.

Pozwólcie, że powiem trochę
o znaczeniu systemu odpornościowego

w przypadku raka.

To odkrycie często ostatnio
przewija się w mediach.

Ludzie oswajają się z terminem

"immunoterapia raka".

Niektórzy z was mogą nawet znać kogoś,

kto korzysta z nowych metod leczenia raka.

Wiemy już, że komórki odpornościowe,

czyli białe krwinki,
które wędrują w krwiobiegu,

codziennie chronią nas przed usterkami,

wliczając wystąpienie raka.

Na tym obrazku

małe zielone kulki
to komórki odpornościowe,

a duża różowa kulka
to komórka nowotworowa.

Komórki odpornościowe
krążą po ciele i smakują inne komórki.

To ich praca.

Zazwyczaj komórki są smaczne.

Ale raz na jakiś czas
trafia się niesmaczna.

Jak dobrze pójdzie,
będzie to komórka rakowa

i kiedy nie zasmakuje
komórkom odpornościowym,

przypuszczą atak i ją zabiją.

To wiemy.

Wiemy też, że gdyby udało się
nasilić ten zły smak

i zachęcić komórki odpornościowe
do porządnego ugryzienia

komórki rakowej,

udoskonaliłoby to ochronę przed rakiem,

a może nawet wyleczyło z raka.

Obecnie na rynku dostępne są leki

dla pacjentów onkologicznych,

które działają na tej zasadzie.

Aktywizują system odpornościowy,

sprawiając, że energiczniej
chroni nas przed rakiem.

Jedno z tych lekarstw

prawdopodobnie uratowało życie
prezydenta Jimmy'ego Cartera.

Jak pamiętacie, Carter miał czerniaka

z przerzutami do mózgu.

Takiej diagnozie zwykle
towarzyszy prognoza

kilku miesięcy życia.

Zastosowano u niego jeden z nowych
leków stymulujących odporność

i choroba wydaje się być w remisji.

To niesamowite,

biorąc pod uwagę sytuację
sprzed zaledwie kilku lat.

Jest to wręcz tak niesamowite,

że prowokuje stwierdzenia w rodzaju:

"Immunoterapia to
przełom na miarę penicyliny".

Uważam, że to niesamowicie
zuchwałe słowa o chorobie,

z którą od dawna walczymy,

zwykle przegrywając.

To bardzo ekscytujące.

Ale co to ma wspólnego z cukrami?

Już mówię, co odkryliśmy.

Kiedy komórka odpornościowa mości się
obok komórki rakowej, żeby jej posmakować,

szuka śladów choroby,

a jeżeli je znajdzie,

aktywuje się, zabijając chorą komórkę.

Kiedy komórkę rakową pokrywa
gęsty las cukru, czyli kwas sjalowy,

smakuje ona całkiem dobrze.

Komórki odpornościowe mają białko,
które chwyta kwas sjalowy,

a jeśli to białko utknie

między komórką odpornościową a rakową,

usypia komórkę odpornościową.

Kwas sjalowy mówi komórce odpornościowej:

"Hej, ta komórka jest w porządku
i nie ma tu nic ciekawego,

więc leć szukać dalej".

Innymi słowy,

dopóki komórki noszą
gruby płaszcz kwasu sjalowego,

wyglądają świetnie.

To niesamowite.

A gdyby tak zdjąć ten płaszcz

i zabrać cukier?

System odpornościowy

mógłby rozpoznać komórkę rakową

i zrozumieć, że trzeba ją zniszczyć.

To właśnie robi mój zespół badawczy.

Pracujemy nad lekarstwem,

które działa jak kosiarka
na powierzchni komórek.

Molekuły docierają
do powierzchni komórek rakowych

i ścinają kwas sjalowy,

umożliwiając systemowi odpornościowemu
osiągnięcie pełnego potencjału

w eliminacji komórek rakowych.

Na koniec

pozwólcie, że przypomnę.

Komórki są pokryte cukrami,

które mówią sąsiednim komórkom,

czy dana komórka jest dobra czy zła.

To ważne, bo system odpornościowy

musi zostawić dobre komórki w spokoju.

Inaczej rozwiną się
choroby autoimmunologiczne.

Czasem rak potrafi wydzielać takie cukry.

Skoro już rozumiemy,

jak cukry mogą zahipnotyzować
system odpornościowy,

możemy stworzyć lekarstwa,
które obudzą komórki,

mówiąc: "Zignoruj cukry i zjedz komórkę,

to przepyszna przekąska z raka".

Dziękuję.

(Brawa)