TED日本語 - ホルヘ・ソト: 早期癌検出の将来は?

TED日本語

TED Talks(英語 日本語字幕付き動画)

TED日本語 - ホルヘ・ソト: 早期癌検出の将来は?

TED Talks

早期癌検出の将来は?
The future of early cancer detection?
ホルヘ・ソト
Jorge Soto

内容

ホルヘ・ソトは、科学者と技術者達から成るチームと共に、様々な癌の初期の兆候を捉えるために、オープンソースで、シンプルであり非侵襲的な検出方法を生み出しました。TEDGlobal 2014のステージで、このモバイル・プラットフォームの実用モデルを初めて披露します。

Script

Almost a year ago, my aunt started suffering back pains. She went to see the doctor and they told her it was a normal injury for someone who had been playing tennis for almost 30 years. They recommended that she do some therapy, but after a while she wasn't feeling better, so the doctors decided to do further tests. They did an x-ray and discovered an injury in her lungs, and at the time they thought that the injury was a strain in the muscles and tendons between her ribs, but after a few weeks of treatment, again her health wasn't getting any better. So finally, they decided to do a biopsy, and two weeks later, the results of the biopsy came back. It was stage 3 lung cancer.

Her lifestyle was almost free of risk. She never smoked a cigarette, she never drank alcohol, and she had been playing sports for almost half her life. Perhaps, that is why it took them almost six months to get her properly diagnosed.

My story might be, unfortunately, familiar to most of you. One out of three people sitting in this audience will be diagnosed with some type of cancer, and one out of four will die because of it. Not only did that cancer diagnosis change the life of our family, but that process of going back and forth with new tests, different doctors describing symptoms, discarding diseases over and over, was stressful and frustrating, especially for my aunt. And that is the way cancer diagnosis has been done since the beginning of history. We have 21st-century medical treatments and drugs to treat cancer, but we still have 20th-century procedures and processes for diagnosis, if any.

Today, most of us have to wait for symptoms to indicate that something is wrong. Today, the majority of people still don't have access to early cancer detection methods, even though we know that catching cancer early is basically the closest thing we have to a silver bullet cure against it. We know that we can change this in our lifetime, and that is why my team and I have decided to begin this journey, this journey to try to make cancer detection at the early stages and monitoring the appropriate response at the molecular level easier, cheaper, smarter and more accessible than ever before.

The context, of course, is that we're living at a time where technology is disrupting our present at exponential rates, and the biological realm is no exception. It is said today that biotech is advancing at least six times faster than the growth rate of the processing power of computers. But progress in biotech is not only being accelerated, it is also being democratized. Just as personal computers or the Internet or smartphones leveled the playing field for entrepreneurship, politics or education, recent advances have leveled it up for biotech progress as well, and that is allowing multidisciplinary teams like ours to try to tackle and look at these problems with new approaches.

We are a team of scientists and technologists from Chile, Panama, Mexico, Israel and Greece, and based on recent scientific discoveries, we believe that we have found a reliable and accurate way of detecting several types of cancer at the very early stages through a blood sample. We do it by detecting a set of very small molecules that circulate freely in our blood called microRNAs.

To explain what microRNAs are and their important role in cancer, I need to start with proteins, because when cancer is present in our body, protein modification is observed in all cancerous cells. As you might know, proteins are large biological molecules that perform different functions within our body, like catalyzing metabolic reactions or responding to stimuli or replicating DNA, but before a protein is expressed or produced, relevant parts of its genetic code present in the DNA are copied into the messenger RNA, so this messenger RNA has instructions on how to build a specific protein, and potentially it can build hundreds of proteins, but the one that tells them when to build them and how many to build are microRNAs. So microRNAs are small molecules that regulate gene expression. Unlike DNA, which is mainly fixed, microRNAs can vary depending on internal and environmental conditions at any given time, telling us which genes are actively expressed at that particular moment. And that is what makes microRNAs such a promising biomarker for cancer, because as you know, cancer is a disease of altered gene expression. It is the uncontrolled regulation of genes. Another important thing to consider is that no two cancers are the same, but at the microRNA level, there are patterns. Several scientific studies have shown that abnormal microRNA expression levels varies and creates a unique, specific pattern for each type of cancer, even at the early stages, reflecting the progression of the disease, and whether it's responding to medication or in remission, making microRNAs a perfect, highly sensitive biomarker.

However, the problem with microRNAs is that we can not use existing DNA-based technology to detect them in a reliable way, because they are very short sequences of nucleotides, much smaller than DNA. And also, all microRNAs are very similar to each other, with just tiny differences. So imagine trying to differentiate two molecules, extremely similar, extremely small.

We believe that we have found a way to do so, and this is the first time that we've shown it in public. Let me do a demonstration. Imagine that next time you go to your doctor and do your next standard blood test, a lab technician extracts a total RNA, which is quite simple today, and puts it in a standard 96-well plate like this one. Each well of these plates has specific biochemistry that we assign, that is looking for a specific microRNA, acting like a trap that closes only when the microRNA is present in the sample, and when it does, it will shine with green color. To run the reaction, you put the plate inside a device like this one, and then you can put your smartphone on top of it. If we can have a camera here so you can see my screen. A smartphone is a connected computer and it's also a camera, good enough for our purpose. The smartphone is taking pictures, and when the reaction is over, it will send the pictures to our online database for processing and interpretation. This entire process lasts around 60 minutes, but when the process is over, wells that shine are matched with the specific microRNAs and analyzed in terms of how much and how fast they shine. And then, when this entire process is over, this is what happens. This chart is showing the specific microRNAs present in this sample and how they reacted over time. Then, if we take this specific pattern of microRNA of this person's samples and compare it with existing scientific documentation that correlates microRNA patterns with a specific presence of a disease, this is how pancreatic cancer looks like. This inside is a real sample where we just detected pancreatic cancer.

(Applause)

Another important aspect of this approach is the gathering and mining of data in the cloud, so we can get results in real time and analyze them with our contextual information. If we want to better understand and decode diseases like cancer, we need to stop treating them as acute, isolated episodes, and consider and measure everything that affects our health on a permanent basis. This entire platform is a working prototype. It uses state-of-the-art molecular biology, a low-cost, 3D-printed device, and data science to try to tackle one of humanity's toughest challenges. Since we believe early cancer detection should really be democratized, this entire solution costs at least 50 times less than current available methods, and we know that the community can help us accelerate this even more, so we're making the design of the device open-source.

(Applause)

Let me say very clearly that we are at the very early stages, but so far, we have been able to successfully identify the microRNA pattern of pancreatic cancer, lung cancer, breast cancer and hepatic cancer. And currently, we're doing a clinical trial in collaboration with the German Cancer Research Center with 200 women for breast cancer.

(Applause) This is the single non-invasive, accurate and affordable test that has the potential to dramatically change how cancer procedures and diagnostics have been done. Since we're looking for the microRNA patterns in your blood at any given time, you don't need to know which cancer you're looking for. You don't need to have any symptoms. You only need one milliliter of blood and a relatively simple array of tools.

Today, cancer detection happens mainly when symptoms appear. That is, at stage 3 or 4, and I believe that is too late. It is too expensive for our families. It is too expensive for humanity. We can not lose the war against cancer. It not only costs us billions of dollars, but it also costs us the people we love. Today, my aunt, she's fighting bravely and going through this process with a very positive attitude. However, I want fights like this to become very rare. I want to see the day when cancer is treated easily because it can be routinely diagnosed at the very early stages, and I'm certain that in the very near future, because of this and other breakthroughs that we are seeing every day in the life sciences, the way we see cancer will radically change. It will give us the chance of detecting it early, understanding it better, and finding a cure.

Thank you very much.

(Applause)

ほぼ一年前 私の叔母は腰痛に 苦しみ始めました 彼女は医者に行き 医師たちの診断は 30年近くもテニスを してきた人に よくあることだ ということでした 彼女はいくつかの治療を 勧められましたが しばらくたっても叔母の 具合は好転せず 医師たちはさらに 検査を行うことにしました レントゲンが撮られ 彼女の肺に損傷を発見しました 同時に医師達はそれは 肋骨間の筋肉や腱に無理をした その結果だと考えましたが 数週間の治療後に 彼女の状態は まだ好転していませんでした 最終的に彼らは 生検を行うことを決め 2週間後 生検の結果が戻ってきました ステージ3の肺癌でした

彼女の生活様式には癌になるリスクが 殆どありませんでした タバコを吸ったこともなく お酒も飲みませんでした そして彼女は ほぼ人生の半分 スポーツをしていました それが多分彼女が 正しく診断されるまでに ほぼ半年もかかってしまった 理由なのでしょう

この様な話は 残念ながら 殆ど誰でも身辺によくある話で 皆様の3人のうち1人は なにかしらの癌と診断され 4人のうち1人は 癌で命を落とす事となるでしょう その癌という診断が私たちの家族の 人生をも変えてしまっただけでなく あれこれと 新しい検査を受け 何人もの医師に症状を説明し 病名を次から次に変えられ 多大のストレスから 苛々が募りました 特に私の叔母にはそうでした 癌の診断過程は 昔からのままで 未だに変わっていません 癌を治療するための 21世紀の医療と薬はありますが 手続きや診断過程は 今以て前世紀のままです

今日私たちのほとんどが 症状が出て初めて 病気だと診断されます 今日 殆どの人は 癌の早期発見方法が 手に入らないままです 早期に癌を検出することが 今ある最も特効薬に近いものだと わかっていてもです 私たちで これを 変えることが出来ると思い 私たちチームは この研究に取り組む事を決めたのです それは初期段階の癌を 分子レベルで その反応を的確にモニターし より簡単に、安価に そしてスマートに 検出し易くするための研究です

これを可能にする背景には 私達が生きる今は テクノロジーが爆発的な速度で 全てを革新する時代で 生物学分野も例外ではない ということがあります 今日 バイオテクノロジーは コンピュータ処理能力の 成長率の6倍もの速度で 進歩している といわれています そして その進歩は 加速しているだけでなく 民主化されています パーソナルコンピュータや インターネット またはスマートフォンの 起業、政治、教育の場での 活用が広まったように その影響は最近 バイオテクノロジーまでにも及び それが 私達のような多角的な学術チームが 新たなアプローチでこの問題に 取り組むことを可能にしました

私たちチリ、パナマ、メキシコ イスラエル、ギリシャ出身の 科学者と技術者達から 成るチームは 最近の科学的発見に 基づいて 血液サンプルから 非常に初期の段階で いくつかの種類の 癌を検知できる 信頼性の高い正確な方法を 発見したと確信しています 私たちはマイクロ(mi)RNA と呼ばれる 血液中を自由に 循環している 低分子miRNA抽出で それを行います

miRNAが何か そして 癌におけるその 重要な役割を説明するために タンパク質の説明から 始める必要があります 癌が私たちの体に 存在しているとき すべての癌細胞で タンパク質の変異が 観察されます ご存知かもしれませんが タンパク質は体内で 異なる働きを持つ 生物学的高分子で 代謝反応を触媒したり 刺激に反応したり DNAを複製したりします しかしタンパク質の 発現、合成の前に その遺伝子コードの DNAに存在する重要な情報は メッセンジャー(m)RNAに転写され このmRNAは 特定のタンパク質に 翻訳される情報を持ち 何百もの蛋白質を 合成する可能性があり その合成のタイミングと量を 指令するのは マイクロ(mi)RNAの役目です miRNAは 遺伝子発現を 調節する小分子です 主に変化しないDNAとは異なり miRNAはいつでも 内部と環境条件に応じて 形態を変えることができ その特定の時点でどの遺伝子が活発に 発現しているのかを教えてくれます こうしてmiRNAが有望な 癌のバイオマーカーとなるのは ご存知の通り 癌は遺伝子発現の変異により 遺伝子が制御されず 生じる疾患だからです もう1つ考慮すべき重要なことは ひとつとして同じ癌は 存在しないのですが miRNAレベルでは パターンがあるということです いくつかの科学的研究では miRNA発現異常のレベルは様々で 癌ごとにユニークな 特定のパターンを 初期の段階に於いてでさえ 作る事が分っています それは疾患の進行 薬物療法の効果や 寛解期などを反映し そうしてmiRNAは完璧な 高感度のバイオマーカーとなるのです

ただし問題は miRNAを 確実に検出するのには 既存のDNAベースの技術が 応用できないことです miRNAはDNAよりも はるかに小さい 非常に短いヌクレオチドの 配列だからです また miRNAは 全て 互いに非常に酷似しているのです 非常によく似た非常に小さい 2つの分子を区別しようと するところを想像してみてください

私たちはその方法を 発見したと信じています これは初公開ですが デモをやってみます 次回 病院で通常の血液検査を する場面を想像してください ラボで技師は 全RNAを抽出して ― 今日これは非常に簡単ですが ― このような 標準96ウェルプレートに血清を入れ これらのプレートの各ウェルで 個別の生化学反応をさせ 特定のmiRNAを探すのです その試料に miRNAが見つかると 罠みたいにmiRNAを捉え 緑色に発光します そのテストを行うには このような装置の 内部にプレートを置き そしてこの上に スマートフォンを置きます これをアップで 映すことが出来れば ― この画面が見えますが ― スマートフォンはネットで 繋がったコンピュータで カメラも内蔵していますから 目的に十分適っています スマートフォンが 写真を撮っています 反応が終わると 写真が送信され 私たちのオンラインデータベースへ届き 処理と解析が行われます このプロセスは60分程かかり そのプロセスが終了すると 発光しているウェルで それぞれのmiRNAが検出され その発光強度と点滅速度で miRNAが解析されます そしてこのプロセス 全体が終了したとき このようになります このチャートは サンプル中に存在する 特定のmiRNAが 時間の経過と共にどのように 反応したかを示しています この人のサンプルから 検出された このmiRNAパターンを ある病気とmiRNAの 相関性を示す 既存の科学的記録と比較すると これが膵臓癌の様子になります この内部にあるのは サンプルその物で これから私たちは今 膵臓癌を検出したのです

(拍手)

このアプローチの もう1つの重要な側面は クラウド上でデータの収集から 傾向を割り出し それでリアルタイムで結果を得て 手元の文脈情報に照らし合わせ それらを分析出来る事です 癌のような疾患を より良く理解するために 解析するには 私たちはそれら疾患を 急性あるいは単発の エピソードと考えるのを止め 私達の健康に影響する全てのものを 継続的に測定し把握するべきです このプラットフォームは 実用モデルです 最先端の分子生物学に基づき 低コストで3Dプリントデバイスそれと データ科学を用いて 人類の最も難解な課題の1つに 取り組もうとしています 私たちは早期癌検出技術は本当に 民主化されるべきだと信じているので この仕組み全体のコストは 現在利用できる方法の 50分の1程しか かかりません コミュニティの人々がこれを更に 加速させてくれることも知っています だから私たちはこのデバイスの設計を オープンソースで公開します

(拍手)

はっきりと申し上げます 私たちは非常に初期の段階にいますが これまでに 膵臓癌、肺癌 乳癌および肝癌の miRNAパターンの 識別に成功しました 現在は乳癌についての臨床試験を ドイツ癌研究センターと 共同で行っており それには200人の 女性が参加しています

(拍手) これは単一の非侵襲的な 正確で安価な検査方法で 癌の診断などの手続きを 劇的に変化させてしまう 可能性があります 私たちはいつでも 血液中にあるmiRNAの パターンを探し 癌の種類を識別できるので 症状が出るまで待つ 必要もありません あなたの血液1ミリリットルだけ それと比較的単純なツール 一式があれば良いのです

今日 癌の検出は主に 症状が現れた場合に行われます その時点で癌はステージ3 または4の段階です それでは遅すぎるのです それは家族にとってあまりにも高価で 人類にとってあまりにも高い代償です しかし私たちは癌との戦いに 屈する訳にはいきません 何十億ドルもの費用がかかるのみならず 私たちが愛する人たちの命がかかっています 私の叔母は今も勇敢に癌と戦っていて 治療のプロセスを非常に 前向きな姿勢で過ごしています でも私は叔母のような戦いを なくしたいのです 私はいつか 日常的にそして非常に 早期に診断することが 出来るので癌が簡単に 治療できる日が来るのを 見てみたいのです 私は確実に 非常に近い将来 こうした またその他の ブレークスルーが 生命科学分野で次から次へと生まれ 私たちの癌の見方が 根本的に変わるだろう と信じています そうして癌は早期に検出され より理解が深まり 更なる治療法が 見つけられる事でしょう

どうもありがとうございました

(拍手)

― もっと見る ―
― 折りたたむ ―

品詞分類

  • 主語
  • 動詞
  • 助動詞
  • 準動詞
  • 関係詞等

関連動画