یک سلاح جدید فوق‌العاده در جنگ با سرطان

سرطان همه ما را تحت تاثیر قرار می‌دهد -- به خصوص آنها که دوباره و دوباره باز می‌گردند، گونه‌های به شدت مهاجمو مقاوم در برابر دارو، گونه‌هایی که درمان دارویی را پس می‌زنند، حتی زمانی که بهترین داروهایمان رادر برابر آنها به کار می‌بریم. مهندسی در سطح مولکولی، کار کردن در سطح کوچک ترین ابعاد، می‌تواند راه‌های هیجان انگیزی را برای مقابله با بدخیم‌ترین سرطان‌هاارائه دهد.
سرطان بیماری بسیار باهوشی است. گونه‌هایی از سرطان هستند، که، خوشبختانه، نسبتاً خوب یاد گرفته‌ایم با استفاده از داروها و جراحی‌هایشناخته شده و ثبت شده، آنها را درمان کنیم. اما گونه‌هایی از سرطان هستند که به این روش‌ها پاسخ نمی‍دهند، و تومور باقی می‌ماند و یا برمی‌گردد، حتی بعد از یورش داروها.
می‌توانیم به این گونه‌هایبسیار بدخیم سرطان مثل شخصیت‌های شرور کتاب‌های مصور نگاه کنیم. آنها باهوش هستند، وفق‌پذیر هستند، و در زنده ماندن مهارت زیادی دارند. و مثل اکثر شخصیت‌های شرور امروزی، نیروی مافوق بشری آنهاناشی از یک جهش ژنتیکی است. ژن‌هایی که درون این سلول‌های سرطانیتغییر یافته‌اند می‌توانند راه‌های جدید و غیر قابل تصوریبرای بقا پیدا و رمزگذاری کنند، که به سلول سرطانی اجازه می‌دهد حتی در مقابل بهترین شیمی درمانی‎های مامقاومت کند.
یک مثال از این روش‌ها حقه‌ای است که از طریق آن ژن سلول را قادر می کند، حتی وقتی که دارو به سلول رسیده است، سلول دارو را بیرون براند، قبل از آنکه دارو بتواند اثری بگذارد. فکرش را بکنید -- سلول به شکلی موثردارو را تف می‌کند بیرون. این تنها یک مثال ازحقه‌های ژنتیکی زیادی است که در چنته شخصیت شرور ما است،سرطان. همگی ناشی از ژن جهش یافته.
پس ما یک شخصیت اهریمنی باقدرتهای مافوق بشری باورنکردنی داریم. و به یک روش حمله جدید وتوانمند نیاز داریم. در واقع، می‌توانیم یک ژن را خاموش کنیم. کلید این خاموش کردن یک سری از مولکول‌هابه نام siRNA هستند. siRNA توالی‌های کوتاهی ازکدهای ژنتیکی هستند که سلول را برای مسدود کردن یک ژن خاصهدایت می‌کند. هر مولکول siRNA می‌تواندیک ژن خاص را درون سلول خاموش کند. برای سال‌های زیادی پس از کشف آن، دانشمندان خیلی هیجان‌زده بوده‌اند برای پی بردن به اینکه چگونه می‌توان این مسدودکننده‌های ژن را در داروها به کار برد.
اما یک مشکل وجود دارد. siRNA داخل سلول به خوبی کار می‌کند. اما اگر با آنزیم‌هایی که در جریان خون و بافت‌های ماوجود دارند، برخورد کند در عرض چند ثانیه متلاشی می‌شود. باید آن را بسته بندی کرده و از آن درطول سفرش در بدن، مراقبت کنیم تا زمانی که به هدف نهایی خود درونسلول سرطانی برسد.
پس، استراتژی ما این است. ابتدا، سلول سرطانی را با siPNA،مسدودگر ژن، مداوا می‌کنیم، و ژن‌های نجات دهنده سلول را خاموش می‌کنیم، سپس با داروی شیمی درمانیبه آن حمله می‌کنیم. اما این کار را چگونه انجام دهیم؟ با استفاده از مهندسی مولکولی، در حقیقت ما می‌توانیمیک سلاح فوق‌العاده طراحی کنیم که بتواند در جریان خون سفر کند. باید به اندازه کافی کوچک باشدتا بتواند در جریان خون حرکت کند، باید به اندازه ای کوچک باشد تا بتواندبه بافت سلول سرطانی داخل شود، و به اندازه ای کوچک باشد که سلول سرطانی آن را جذب کند. برای انجام این کار، باید ابعادی در حدود یک صدمضخامت موی انسان داشته باشد.
بیایید نگاه دقیق‌تری بیندازیم به اینکهچگونه می‌توانیم این ذره نانو را بسازیم. اول، بیایید با هسته این ذره نانو شروع کنیم. این یک محفظه کوچک است که دارویشیمی درمانی را در خود جای داده است. این درواقع سمی است کهبه زندگی سلول سرطانی خاتمه می‌دهد. اطراف این هسته با روکشی بسیار نازک از siRNA با ضخامت نانومتری، پوشانده می شود. این متوقف کننده ژن ما است. از آنجا که siRNA به شدت بار الکتریکی منفی دارد، ما می‌توانیم با یک لایه خوشگل از پلیمر با بار مثبتاز آن محافظت کنیم. مولکول‌ها با بار الکتریکی مخالفبه خاطر کشش بین مولکولی به هم می‌چسبند، و این یک لایه محافظ را برای مافراهم می‌کند که از فروپاشیدن مولکول siRNAدر جریان خون جلوگیری می‌کند. کار ما تقریبا تمام است.
(خنده)
اما هنوز یک مانع بزرگ هستکه باید آن را برطرف کنیم. در واقع، این مسئله بزرگترین مانعموجود بر سر راه است. این سلاح فوق‌العاده را چگونه آزاد کنیم؟ منظور من این است که، هر سلاح خوبیباید به دقت هدف گیری شود، باید این سلاح فوق‌العاده رابه سمت سلول‌های شروری که در تومور اقامت دارند،هدف بگیریم.
اما بدن ما یک سیستم دفاعی طبیعی دارد: سلول‌‎هایی در جریان خون هستند که اجسام خارجی را بر می‌دارند، تا بتوانند آنها را نابود یا حذف کنند. و حدس بزنید چه اتفاقی می افتد؟نانو ذره ما یک جسم خارجی تلقی می‌شود. باید نانو ذره خود رااز سیستم دفاعی تومور رد کنیم. برای عبور دادن آن از مکانیسماز بین برنده اجسام خارجی باید آن را پنهان کنیم.
پس یک لایه دیگر با بار الکتریکی منفی به اطراف نانو ذره اضافه می‌کنیم، به دو هدف، اول، این لایه یکی ازپلی ساکاریدهای به شدت مرطوب موجود در بدن ما است کهبه صورت طبیعی دارای بار الکتریکی است. این ماده ابری از مولکول‌های آب رااطراف نانو ذره به وجود می‌آورد که مانند یک کنندهاثر می‌کنند. این شنل نامرئی کننده به نانو ذرهاجازه می‌دهد تا در جریان خون مسیریدور و دراز را سپری کند تا بالاخره به تومور برسد، بدون اینکه توسط بدن از بین برود.
دوم، این لایه حاوی مولکول‎هایی است که دقیقاً با سلول‌هایتومور پیوند مولکولی برقرار می‎کنند. به محض اتصال،سلول سرطانی نانو ذره را جذب می‌کند، و حالا نانو ذره ما به درون سلول سرطانی راه یافته و آماده رها سازی است.
خیلی خوب! من هم همین حس را دارم.بزن بریم!
(تشویق)
ابتدا siRNA آزاد می‌شود. به مدت چند ساعت عمل می‌کند، تا زمان کافی برای خاموش کردن ومتوقف کردن ژن‌های نجات دهنده در اختیار باشد. حالا دیگر آن نیروهای مافوق طبیعی ژنیتیکی را غیر فعال کرده‌ایم. آنچه باقی می‌ماند سلول سرطانی بی دفاع است. پس از آن داروی شیمی درمانیاز هسته بیرون می‌آید و تومور را خیلی تمیز و موثر از بین می‌برد. با وجود متوقف کننده‌های ژن کافی، می‌توانیم انواع مختلف جهش را مداوا کنیم، و پاکسازی تومورها را بدون باقی گذاشتن ذره‌ای از آن آدم بدها انجام دهیم.
خوب، این راهکار ما چگونه عمل می‌کند؟ ما این نانو ذرات را در حیوانات با استفاده از یک نوع بسیار بدخیمسرطان پستان سه گانه منفی، آزمایش کرده‌ایم. این نوع سرطان پستان سه گانه منفیژن‌هایی را ایجاد می‌کند که داروی سرطان را به محضرسیدن به سلول پس می‌زند.
معمولاً، داکسوروبیسین -- به آن بگوییم"داکس" -- داروی سرطانی است که اولین خط درمان سرطان پستان است. پس، ما حیوان خود را ابتدا با هسته داکس،فقط داکس، درمان کردیم. نرخ رشد تومور کاهش پیدا کرد، اما هنوز هم به سرعت در حال گسترش بود، و در مدت حدود دو هفتهبه اندازه دوبرابر رشد کرد.
پس از آن، ما از سلاحترکیبی فوق‌العاده خودمان استفاده کردیم. یک لایه نانو از siRNAبر پمپ شیمی درمانی، به علاوه داروی داکس در هسته. و ببینید -- نه تنها مشاهده کردیم کهرشد تومور متوقف می‌شود، در واقع اندازه آنها هم کاهش پیدا کرده بود و در مواردی حتی از بین هم رفتند. تومورها در حقیقت درحال تحلیل رفتن بودند.
(تشویق)
نکته عالی این روش این است کهمی‌توان آن را شخصی سازی کرد. می‌توانیم لایه‌های گوناگونی از siRNA رابه آن اضافه کنیم تا بتوانیم جهش‌های مختلف و ساز و کارهایدفاعی مختلف تومورها را درمان کنیم. و می‌توانیم داروهای مختلفی را درهسته نانوذره قرار دهیم. با آموزش پزشکان برای آزمایش بیماران و فهمیدن ویژگی‌های ژنیتیکی خاص هر تومور، آنها می‌توانند به ما کمک کنند تا بفهمیمکدام بیماران از این راه درمان سود می‌برند و کدام متوقف کننده‌های ژن رامی‌توانیم استفاده کنیم.
سرطان تخمدان همیشه در گوش من صدا می‌کند. یک سرطان بسیار بدخیم است، تا حدی به این دلیل کهبسیار دیر تشخیص داده می‌شود، وقتی که دیگر خیلی پیشرفت کرده است و تعدادی جهش ژنتیکیدر آن به وجود آمده است. پس از اولین دوره شیمی درمانی، این سرطان در ۷۵ درصد بیماران و معمولاً هم به صورت مقاوم به داروبرمی‌گردد. سرطان تخمدان در سطوح بالا یکی از بزرگترین نیروهای شرور است. و حالا ما سلاح فوق‌العاده خود رابه سمت او هدف گرفته‌ایم تا شکستش دهیم.
به عنوان یک محقق، معمولاً نمی‌توانم با بیماران کار کنم. اما اخیراً مادری را دیدم که یکی از نجات یافتگاناز سرطان تخمدان است، میمی، و دخترش به نام پیج. و عمیقاً تحت تاثیرخوش بینی و قدرتی قرار گرفتم که مادر و دختر هردو نشان می دادند و داستان شهامت و پشتیبانی آنها برای من الهام بخش بود. در این ملاقات، ما درباره فناوری‌های مختلف مرتبط با سرطان صحبت کردیم. و اشک از چشمان میمی جاری شد همانطور که می‌گفت‌چقدر دانستن درباره این تلاش‌ها او را برای نسل آینده امیدوار می کند، که دختر خودش را هم شامل می شود، من واقعاً متاثر شدم. مسئله فقطساختن دانش مدرن نیست. بلکه موضوع درباره عوض کردن زندگی مردم است. درباره درک قدرت مهندسی در ابعاد مولکولی است.
من می‌دانم که با جلو رفتن دانش آموزانی مثل پیج در مسیر حرفه‌ای، آنها راه‌های جدیدی را برای رفع مشکلات عظیم سلامت جهان،هموار خواهند کرد -- مثل سرطان تخمدان، نارسایی های عصبی،بیماری‌های عفونی و مسری -- دقیقاً مثل راهی که مهندسی شیمی برای گشودن درها به من نشان داد و روشی از مهندسی را ارائه کرد که در کوچکترین ابعاد، یعنی ابعاد مولکولی، بتواند در ابعاد انسانیشفابخش باشد.
متشکرم.
(تشویق)