10:43
TED Talks Live

Paula Hammond: A new superweapon in the fight against cancer

ポーラ・ハモンド: 癌との闘いに新たな強力な武器を

Filmed:

癌は非常に賢く、順応性の高い病気です。医学研究者であり教育者でもあるポーラ・ハモンドは、癌を倒すために、私たちは新たに強力な攻撃手法を必要としていると語ります。ハモンドがMITの同僚達と共に研究しているのは、悪性度が高く薬剤耐性のある癌も治療が可能な、人間の髪の毛の百分の一サイズの「ナノ粒子」を分子レベルで操作する手法。この特殊な分子武器についてもっと学び、私たち皆に影響を与え得る病気と闘う、ハモンドの冒険の旅へ加わってみましょう。

- Medical researcher and educator
Paula Hammond, head of MIT's Department of Chemical Engineering, is developing new technologies to kill cancer cells. Full bio

Cancer affects all of us --
癌は私たち皆に影響を与えます
00:12
especially the ones that come
back over and over again,
何度も何度も
再発するタイプのもの
00:15
the highly invasive
and drug-resistant ones,
浸潤性の高いもの
薬剤耐性のあるもの
00:18
the ones that defy medical treatment,
考え得る最良の薬剤を用いた治療も
00:21
even when we throw our best drugs at them.
ものともしない癌などは特にそうです
00:23
Engineering at the molecular level,
そこで 分子レベルで操作を行い
00:27
working at the smallest of scales,
最も小さな規模での
アプローチにより
00:30
can provide exciting new ways
最も攻撃的なタイプの
癌との闘いにおいて
00:32
to fight the most aggressive
forms of cancer.
胸を躍らせるような
新しい方法がもたらされるのです
00:35
Cancer is a very clever disease.
癌はとても賢い病気です
00:39
There are some forms of cancer,
幸運なことに
00:42
which, fortunately, we've learned
how to address relatively well
いくつかの癌についての対処法は
00:43
with known and established
drugs and surgery.
すでに確立された薬剤や手術により
比較的よくわかっています
00:48
But there are some forms of cancer
しかし これらのアプローチに反応せず
00:52
that don't respond to these approaches,
抗がん剤による猛攻撃の後でさえ
00:54
and the tumor survives or comes back,
生き延びたり 再発するような
00:56
even after an onslaught of drugs.
種類の癌もあるのです
00:59
We can think of these
very aggressive forms of cancer
このようなとても攻撃的な癌は
01:02
as kind of supervillains in a comic book.
漫画の超悪玉に例えられるでしょう
01:06
They're clever, they're adaptable,
賢く 適応性が高く
01:09
and they're very good at staying alive.
しぶとく生き続けることが大得意なのです
01:12
And, like most supervillains these days,
最近の超悪玉がそうであるように
01:15
their superpowers come
from a genetic mutation.
彼らの特殊な力は
遺伝子の突然変異により生まれました
01:18
The genes that are modified
inside these tumor cells
遺伝子が腫瘍細胞の中で変異し
01:24
can enable and encode for new
and unimagined modes of survival,
新たなそして想像もしなかった
生存方式をがん細胞に与え
01:27
allowing the cancer cell to live through
最良の抗がん剤を投与しても
01:32
even our best chemotherapy treatments.
がん細胞が生き延びることを
可能にしているのです
01:35
One example is a trick
in which a gene allows a cell,
一つの例としては 
がん細胞へ抗がん剤が働きかけようとも
01:38
even as the drug approaches the cell,
何らかの影響がある前に
01:43
to push the drug out,
抗がん剤を追い出すという
01:46
before the drug can have any effect.
遺伝子による策略です
01:49
Imagine -- the cell effectively
spits out the drug.
想像してみてください
細胞が巧みに抗がん剤を吐き出すところを
01:52
This is just one example
of the many genetic tricks
これは 単に悪玉である
癌の手中にある
01:56
in the bag of our supervillain, cancer.
遺伝的策略の一例に過ぎません
01:59
All due to mutant genes.
すべて遺伝子の突然変異のためです
02:01
So, we have a supervillain
with incredible superpowers.
とてつもない特殊能力を持った
超悪玉がいるのです
02:04
And we need a new and powerful
mode of attack.
私たちは新たに強力な攻撃の方法を
必要としているのです
02:09
Actually, we can turn off a gene.
実は遺伝子はスイッチを
オフにすることが出来るのです
02:13
The key is a set of molecules
known as siRNA.
鍵となるのは分子のセットとして知られる
siRNAです
02:17
siRNA are short sequences of genetic code
siRNAとは細胞に
特定の遺伝子をブロックさせる
02:21
that guide a cell to block a certain gene.
遺伝子コードの短い配列のことです
02:25
Each siRNA molecule
can turn off a specific gene
どのsiRNA分子も細胞中の特定の遺伝子を
オフにさせることが出来るのです
02:28
inside the cell.
どのsiRNA分子も細胞中の特定の遺伝子を
オフにさせることが出来るのです
02:32
For many years since its discovery,
その発見から何年もの間
02:35
scientists have been very excited
科学者たちはこの遺伝子ブロッカーを
02:37
about how we can apply
these gene blockers in medicine.
いかに医学の分野に適用できるかという事に
とても熱心でしたが
02:39
But, there is a problem.
そこにはある問題がありました
02:43
siRNA works well inside the cell.
siRNAは細胞の中でよく働きますが
02:44
But if it gets exposed to the enzymes
私たちの体内の血流や組織の中に
02:47
that reside in our bloodstream
or our tissues,
存在する酵素に晒されると
02:50
it degrades within seconds.
数秒以内に分解されてしまいます
02:53
It has to be packaged, protected
through its journey through the body
体内での旅路では
最終的な目的地である がん細胞の中まで
02:55
on its way to the final target
inside the cancer cell.
何かに包まれて
保護されなければならないのです
03:00
So, here's our strategy.
そして これが私たちの戦略です
03:03
First, we'll dose the cancer cell
with siRNA, the gene blocker,
まずは がん細胞に遺伝子ブロッカーである
siRNAを投与することにより
03:06
and silence those survival genes,
生存遺伝子を抑制します
03:10
and then we'll whop it with a chemo drug.
それから抗がん剤で完全に打ちのめすのです
03:11
But how do we carry that out?
ですが どう成し遂げるのでしょう?
03:14
Using molecular engineering,
分子工学を用い
03:16
we can actually design a superweapon
実際に 血流を進んでいくことが可能な
03:19
that can travel through the bloodstream.
強力な武器を
デザインすることが出来るのです
03:23
It has to be tiny enough
to get through the bloodstream,
血流を通るのに十分なほど
とても小さくなければいけないし
03:25
it's got to be small enough
to penetrate the tumor tissue,
腫瘍組織に浸透するのに十分なほど
小さくなければなりません
03:28
and it's got to be tiny enough
to be taken up inside the cancer cell.
そして がん細胞に取り込まれるように
とても小さいものなのです
03:32
To do this job well,
この仕事をうまくやるためには
03:37
it has to be about one one-hundredth
the size of a human hair.
粒子は人間の髪の毛の約百分の一ほどの
サイズでなければならないのです
03:38
Let's take a closer look
at how we can build this nanoparticle.
では どのようにこのナノ粒子を
作り上げているのかよく見てみましょう
03:44
First, let's start
with the nanoparticle core.
初めに ナノ粒子の
核から始めましょうか
03:49
It's a tiny capsule that contains
the chemotherapy drug.
化学療法の薬を内包した
とても小さなカプセルがあります
03:51
This is the poison that will
actually end the tumor cell's life.
これは実際に腫瘍の命を絶つ毒なのです
03:56
Around this core, we'll wrap a very thin,
この核の周りを
とても薄いナノメートル級の
04:00
nanometers-thin blanket of siRNA.
siRNAブランケットで包んでいきます
04:03
This is our gene blocker.
これが我々の遺伝子ブロッカーです
04:06
Because siRNA is strongly
negatively charged,
siRNAは強く負に帯電しているため
04:09
we can protect it
正電荷を帯びた
04:12
with a nice, protective layer
of positively charged polymer.
ポリマーの層により核を保護します
04:14
The two oppositely charged
molecules stick together
この2つの反対の電荷をもつ分子は
04:19
through charge attraction,
引きつけ合いくっつきます
04:22
and that provides us
with a protective layer
これにより 保護層はsiRNAが
04:24
that prevents the siRNA
from degrading in the bloodstream.
血流の中で分解してしまうことを防ぐ
保護層を作るのです
04:26
We're almost done.
さぁ もう少しで完成ですよ
04:30
(Laughter)
(笑)
04:31
But there is one more big obstacle
we have to think about.
ですが もう一つ考えなければいけない
大きな障害があるのです
04:32
In fact, it may be the biggest
obstacle of all.
事実上
一番大きな障害であると言えるでしょう
04:37
How do we deploy this superweapon?
この強力な武器をどう配備するのか?
04:39
I mean, every good weapon
needs to be targeted,
どんな有効な武器も
標的に照準を向けなければ―
04:41
we have to target this superweapon
to the supervillain cells
我々はこの強力な武器の照準を
腫瘍に巣くっている悪玉細胞に
04:44
that reside in the tumor.
合わせなければなりません
04:48
But our bodies have a natural
immune-defense system:
しかし 私たちの身体には自然の
免疫防御システムが備わっており
04:50
cells that reside in the bloodstream
細胞が血流にのって巡り
04:53
and pick out things that don't belong,
よそ者を見つけ出し
04:55
so that it can destroy or eliminate them.
破壊し除去するのです
04:58
And guess what? Our nanoparticle
is considered a foreign object.
おわかりでしょうか 我々のナノ粒子は
異物として認識されてしまうのです
05:00
We have to sneak our nanoparticle
past the tumor defense system.
そのため腫瘍の防御システムをくぐり抜け
忍び込ませる必要があります
05:05
We have to get it past this mechanism
of getting rid of the foreign object
ナノ粒子を変装させることにより
この異物を取り除こうとするメカニズムを
05:09
by disguising it.
通過させなくてはなりません
05:16
So we add one more
negatively charged layer
そこで我々はナノ粒子の周りに
もう一枚の負電荷を帯びた層を
05:17
around this nanoparticle,
足すことにしました
05:21
which serves two purposes.
2つの点で役に立ちます
05:23
First, this outer layer is one
of the naturally charged,
1つ目は この外層は 体内に在る
水分を多く保持する多糖類で
05:25
highly hydrated polysaccharides
that resides in our body.
もともと負電荷を帯びているものの一つであり
05:29
It creates a cloud of water molecules
around the nanoparticle
これが ナノ粒子の周りに
水分子の膜を作り出し
05:33
that gives us an invisibility
cloaking effect.
覆い隠し見えなくする 効果を与えるのです
05:38
This invisibility cloak allows
the nanoparticle
この見えないコートは
ナノ粒子が血流を通じ
05:42
to travel through the bloodstream
身体から除去されることなく
05:44
long and far enough to reach the tumor,
腫瘍にたどり着くまで長く遠く
05:46
without getting eliminated by the body.
旅することを可能にします
05:49
Second, this layer contains molecules
2つ目は この層は特異的に腫瘍細胞と
05:52
which bind specifically to our tumor cell.
結びつく分子を内包しているため
05:56
Once bound, the cancer cell
takes up the nanoparticle,
一度結合されるとがん細胞は
ナノ粒子を取り込み
06:00
and now we have our nanoparticle
inside the cancer cell
がん細胞の中にナノ粒子が入ります
06:04
and ready to deploy.
これで闘う準備が出来ました
06:09
Alright! I feel the same way. Let's go!
ええ!私も同じ気持ちです
さあ やりましょう!
06:11
(Applause)
(拍手)
06:13
The siRNA is deployed first.
siRNAが初めに作用し
06:20
It acts for hours,
数時間ほどで
06:24
giving enough time to silence
and block those survival genes.
がん細胞の生存遺伝子を抑制しブロックします
06:25
We have now disabled
those genetic superpowers.
我々は今や遺伝子の
特殊能力を抑制しました
06:31
What remains is a cancer cell
with no special defenses.
何が残ったかというと
特別な防御システムもないがん細胞です
06:35
Then, the chemotherapy drug
comes out of the core
その後 抗がん剤治療の薬剤が核から出現し
06:38
and destroys the tumor cell
cleanly and efficiently.
腫瘍細胞を手際よく効果的に
破壊するのです
06:41
With sufficient gene blockers,
十分な遺伝子ブロッカーがあれば
06:46
we can address many
different kinds of mutations,
様々な種類の突然変異に
対処することができ
06:48
allowing the chance to sweep out tumors,
どんな悪者も残すことなく
06:51
without leaving behind any bad guys.
腫瘍を一掃できるチャンスがくるのです
06:54
So, how does our strategy work?
では 我々の戦略は
どのように働くのでしょう?
06:56
We've tested these nanostructure
particles in animals
私たちはこれらのナノ構造粒子を
浸潤性が非常に強いタイプの
07:01
using a highly aggressive form
of triple-negative breast cancer.
トリプルネガティブ乳がんで
動物実験をしました
07:05
This triple-negative breast cancer
exhibits the gene
このトリプルネガティブ乳癌には
抗がん剤が届き次第
07:09
that spits out cancer drug
as soon as it is delivered.
細胞がすぐに吐き出してしまう
遺伝子があります
07:11
Usually, doxorubicin -- let's call
it "dox" -- is the cancer drug
たいていは ドキソルビシン―
「ドックス」としましょうか
07:15
that is the first line of treatment
for breast cancer.
これが 乳がん治療の第一選択肢です
07:20
So, we first treated our animals
with a dox core, dox only.
まず 私たちは動物たちを
ドックスの核、ドックスだけで治療しました
07:24
The tumor slowed their rate of growth,
腫瘍の成長する速度は遅くなりましたが
07:30
but they still grew rapidly,
まだ急速に成長を続け
07:32
doubling in size
over a period of two weeks.
二週間ほどで倍のサイズになりました
07:34
Then, we tried
our combination superweapon.
その後 私たちの
強力な武器を組み合わせて試しました
07:37
A nanolayer particle with siRNA
against the chemo pump,
siRNAを含む ナノ層の粒子を用い
07:41
plus, we have the dox in the core.
それに加え 核にはドックスを
07:45
And look -- we found that not only
did the tumors stop growing,
見てください―
腫瘍が成長を止めただけでなく
07:48
they actually decreased in size
実際にサイズが縮小したのです
07:53
and were eliminated in some cases.
いくつかのケースでは除去されました
07:55
The tumors were actually regressing.
腫瘍は本当に消失したのです
07:58
(Applause)
(拍手)
08:01
What's great about this approach
is that it can be personalized.
このアプローチの素晴しさは
個別化が出来るところにあります
08:09
We can add many different layers of siRNA
様々な突然変異や
腫瘍の防御メカニズムに対処するため
08:13
to address different mutations
and tumor defense mechanisms.
沢山の異なるsiRNAの層を
足していくことが可能です
08:16
And we can put different drugs
into the nanoparticle core.
違う種類の薬剤を
ナノ粒子の核に入れることも可能です
08:20
As doctors learn how to test patients
医師が癌の検査の仕方を学び
08:23
and understand certain
tumor genetic types,
腫瘍の遺伝子型を理解するにつれて
08:27
they can help us determine which patients
can benefit from this strategy
この戦略が効果的な患者や
利用できる遺伝子ブロッカーについて
08:30
and which gene blockers we can use.
分かってくるでしょう
08:34
Ovarian cancer strikes
a special chord with me.
卵巣がんには特別な思いがあります
08:38
It is a very aggressive cancer,
これはとても浸潤性の強い癌です
08:41
in part because it's discovered
at very late stages,
一つには非常に進行した段階で
発見されるからでもあります
08:43
when it's highly advanced
卵巣がんがかなり進行した時は
08:46
and there are a number
of genetic mutations.
かなりの遺伝的な突然変異があります
08:47
After the first round of chemotherapy,
抗がん剤治療の1クール目の後
08:50
this cancer comes back
for 75 percent of patients.
卵巣がんは75%の確率で再発し
08:53
And it usually comes back
in a drug-resistant form.
通常 再発した時には
薬剤耐性を持っています
08:58
High-grade ovarian cancer
悪性度の高い卵巣がんは
09:02
is one of the biggest
supervillains out there.
最もたちの悪い
超悪玉の一つなのです
09:03
And we're now directing our superweapon
今や私たちはこの強力な武器で
09:06
toward its defeat.
立ち向かっています
09:08
As a researcher,
いち研究者として
09:11
I usually don't get to work with patients.
通常 患者に接することはあまりないのですが
09:12
But I recently met a mother
最近 卵巣がんのサバイバーである
09:16
who is an ovarian cancer survivor,
Mimi, and her daughter, Paige.
ある母親に出会いました
ミミです 娘さんはペイジといいました
09:18
I was deeply inspired
by the optimism and strength
私は母と娘の双方が見せた
楽観主義と強さに
09:24
that both mother and daughter displayed
彼女達の勇気と支え合う物語に
09:28
and by their story of courage and support.
非常に感銘を受けました
09:31
At this event, we spoke
about the different technologies
このイベントでは 癌治療の為の
様々なテクノロジーについての
09:35
directed at cancer.
お話をしました
09:38
And Mimi was in tears
ミミはこうした治療法の存在を知り
09:40
as she explained how learning
about these efforts
いかに彼女の娘を含む
未来の世代への
09:41
gives her hope for future generations,
希望をもつことが出来たかということを
09:44
including her own daughter.
涙ながらに語ってくれました
09:46
This really touched me.
これには本当に感動しました
09:49
It's not just about building
really elegant science.
この研究は高尚な科学を
作り上げていくだけではないのです
09:51
It's about changing people's lives.
人々の人生を変えることなのです
09:55
It's about understanding
the power of engineering
分子規模での工学の力を
09:58
on the scale of molecules.
理解することなのです
10:01
I know that as students like Paige
move forward in their careers,
ペイジのような学生がキャリアを積み
10:03
they'll open new possibilities
卵巣癌や 神経疾患
10:07
in addressing some of the big
health problems in the world --
感染症のような
世界の大きな健康問題に取り組み
10:09
including ovarian cancer, neurological
disorders, infectious disease --
新たな可能性が開けていくのです
10:12
just as chemical engineering has
found a way to open doors for me,
化学工学がまさに
私に道を開き
10:18
and has provided a way of engineering
最も小さな分子規模の方法を用いて
10:22
on the tiniest scale,
that of molecules,
人間規模で治療する方法を
10:25
to heal on the human scale.
開発させてくれたように
10:28
Thank you.
ありがとうございました
10:31
(Applause)
(拍手)
10:32
Translated by Mai Ohta
Reviewed by Eriko T.

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About the Speaker:

Paula Hammond - Medical researcher and educator
Paula Hammond, head of MIT's Department of Chemical Engineering, is developing new technologies to kill cancer cells.

Why you should listen

Professor Paula T. Hammond is the Head of the Department of Chemical Engineering and David H. Koch Chair Professor in Engineering at the Massachusetts Institute of Technology (MIT). She is a member of MIT's Koch Institute for Integrative Cancer Research, the MIT Energy Initiative and a founding member of the MIT Institute for Soldier Nanotechnology. She has recently been named the new head of the Department of Chemical Engineering (ChemE). She is the first woman and the first person of color appointed to the post. She also served as the Executive Officer (Associate Chair) of the Chemical Engineering Department (2008-2011).

Professor Hammond was elected into the 2013 Class of the American Academy of Arts and Sciences. She is also the recipient of the 2013 AIChE Charles M. A. Stine Award, which is bestowed annually to a leading researcher in recognition of outstanding contributions to the field of materials science and engineering, and the 2014 Alpha Chi Sigma Award for Chemical Engineering Research. She was also selected to receive the Department of Defense Ovarian Cancer Teal Innovator Award in 2013. She has been listed in the prestigious Highly Cited Researchers 2014 list, published by Thomson Reuters in the Materials Science category. This list contains the world's most influential researchers across 21 scientific disciplines based on highly cited papers in the 2002-2012 period. She is also included in the report: The World's Most Influential Scientific Minds 2014.

Professor Hammond serves as an Associate Editor of the American Chemical Society journal, ACS Nano. She has published over 250 scientific papers and holds over 20 patents based on her research at MIT. She was named a Fellow of the American Physical Society, the American Institute of Biological and Medical Engineers, and the American Chemical Society Polymer Division. In 2010, she was named the Scientist of the Year by the Harvard Foundation.

Professor Hammond received her B.S. in Chemical Engineering from MIT in 1984, and her M.S. from Georgia Tech in 1988 and earned her Ph.D. in 1993 from MIT.

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