Мина Бисъл: Експерименти, които сочат към ново разбиране на рака

По принцип не харесвам анимациите, не мисля, че повечето от тях са смешни, мисля, че са странни. Но обичам този комикс от "Ню Йоркър",

(Текст: Никога не мисли извън кутията.) (Смях)

И така, мъжът казва на котката: не си позволявай да мислиш извън кутията. Е, опасявам се, че преди аз бях котката. Винаги исках да бъда извън кутията. Отчасти това е защото аз навлязох в тази област от различна среда, като химик и бактериален генетик. И това, което хората ми казваха за причинителите на рака, източниците на рака или, фактически, защо ти си този, който си, нямаше смисъл.

Така че, позволете ми да ви обясня набързо защо си мислих това и как подходих към него. За да започнем, обаче, трябва да ви дам един много, много бърз урок по еволюционна биология, с извинение към тези от вас, които разбират от биология. Така, когато вашите майка и баща са се срещнали е имало оплодена яйцеклетка, това кръгло нещо с този малък израстък. Тя расте и расте и след това образува този красив мъж.

(Аплодисменти)

Този мъж, с всичките клетки в тялото му, всички имат същата генетична информация. И как неговият нос е станал негов нос, как лакътят му е станал лакът и защо не се събужда някоя сутрин и не открива, че носът му се е превърнал в крак? Това може да се случи. Носът му има генетичната информация. Всички помните Доли, тя произлезе от една единствена клетка от млечна жлеза. Тогава защо не става? Познайте колко клетки има той в тялото си. Има някъде между 10 и 70 трилиона клетки в тялото му. Трилиони! И сега, как тези клетки, всички със същия генетичен материал, са направили тези тъкани? Така въпросът, който зададох преди става дори по-интересен, ако мислите за мащаба на това в телата на всички от вас.

Сега доминиращата теория за рака би казала, че има един единствен онкоген в една единствена ракова клетка, който би ви направил жертва на рака. Е, това беше неразбираемо за мен. Вие дори знаете ли как изглежда един трилион? Сега нека го погледнем. Ето го, тези нули, след нули, след нули. Сега, ако 0,0001 от тези клетки мутират и 0,00001 получат рак, ще бъдете бучка рак. Ще имате рак навсякъде. А нямате. Защо не?

И така, аз реших през годините след серия от експерименти, че това е заради условията и архитектурата.

И ми позволете да ви разкажа набързо за важен експеримент, който всъщност успя да покаже това. За начало, аз почнах да работя с този вирус, който причинява този грозен тумор при кокошките. Раус го е открил през 1911. Това е бил първият открит раков вирус и когато го наричам "онкоген", означава "раков ген". Той направил филтрат, взел този филтрат, който представлявал течността, която се получила след като филтрирал тумора, и го инжектирал в друга кокошка и се получил друг тумор.

Учените били много развълнувани и казали, че един онкоген върши всичко. Нужен е само един онкоген. Така, че те култивираха клетките, клетки от кокошки, хвърлиха вируса върху тях, и той образува купчини, и те казваха: това е злокачествено, а това е нормално.

Това отново беше неразбираемо за мен. Поради различни причини ние взехме този онкоген, свързахме го със син маркер и го инжектирахме в ембрионите. Сега вижте това. Ето го това красиво перо в ембриона. Всяка една от тези сини клетки е раков ген в ракова клетка и те са част от перото. Когато разградихме перото и го сложихме в паничка, получихме купчина от сини клетки. Така при кокошката се получава тумор, при ембриона - не, разграждате го, слагате го в паничка и получавате друг тумор. Какво означава това? Това означава, че микросредата и условията, които обграждат тези клетки всъщност казват на раковия ген и на раковата клетка какво да правят.

Сега, нека вземем обичаен пример. За обичаен пример, нека вземем човешката млечна жлеза. Работя върху рака на гърдата. И така, ето една прекрасна човешка гърда. И много от вас знаят как изглежда, само че вътре в тази гърда ги има всички тези хубави, развиващи се, дървовидни структури. Ние решихме, че това, което искаме да направим е да вземем само част от тази млечна жлеза, която се казва "ацинус", където има всички тези малки неща вътре в гърдата където преминава млякото и краят на зърното идва през тази малка тръбичка когато бебето суче.

И казахме, чудесно! Вижте тази красива структура. Ние искаме да направим тази структура и да зададем въпроса: как клетките правят това? Така ние взехме червените клетки - виждате, че червените клетки са заобиколени от синьо - други клетки, които ги притискат и зад него има материя, за която хората мислеха, че е предимно неподвижна и че е просто структура да поддържа формата, така че ние първо я снимахме с електронния микроскоп преди много много години и както виждате, тази клетка всъщност е доста хубава. Има долна част, има горна част, секретира много много мляко, понеже е взета от мишка в ранна бременност.

Взимате тези клетки, слагате ги в паничка, и след три дни те изглеждат така. Те напълно забравят. Изваждате ги, слагате ги в паничка и те не произвеждат мляко. Те забравят всичко. Например, тук отляво има една прекрасна жълта капчица мляко, а отдясно няма нищо. Вижте ядрата. Ядрото в клетката отляво е в животното, това отдясно е в паничка. Те са напълно различни едно от друго.

И какво ви подсказва това? Това ви казва, че тук също така условията доминират. При различни условия клетките правят различни неща. Но какво сигнализират условията? Айнщайн е казал: "Ако първоначално една идея не звучи абсурдно, няма надежда тя да се осъществи." Така че можете да си представите количеството скептицизъм, който аз срещнах - не можех да получа пари, не можех да правя още много други неща, но толкова се радвам, че всичко е наред сега.

Ние направихме разрез на млечната жлеза на мишката и всички тези прекрасни ацини са там, всички тези с червено около тях са ацини, и си казахме: добре, ще направим това и аз казах, че може би червеното нещо около ацинуса, за което хората мислят че е просто структурно скеле, може би то носи информация, може би то казва на клетките какво да правят, може би то казва на ядрото какво да прави. Така, че аз казах, извънклетъчният матрикс, който е това нещо наречено накратко ИКМ, сигнализира и всъщност казва на клетките какво да правят.

Така, ние решихме да направим неща, които ще изглеждат точно така. Намерихме лепкав материал, който имаше правилният извънклетъчен матрикс в него, сложихме клетките в него и ето, за около четири дни, те се реорганизираха и отдясно е това, което ние можем да култивираме. Отляво е това, което е вътре в животното, наричаме го "ин виво", и култивираното беше пълно с мляко, прекрасното червено там е пълно с мляко. Така, че "Имаме мляко", за американската публика. Добре. И ето я тази красива човешка клетка и можете да си представите, че тук също условията са важни.

Така, че какво правим сега? Аз направих радикална хипотеза. Казах, ако е истина, че клетъчната архитектура е доминантна, то възстановената архитектура на раковата клетка би трябвало да накара раковата клетка да си мисли, че е нормална. Може ли това да се направи? Така, ние опитахме. За да можем да направим това, обаче, ни трябваше метод за различаване на нормалното от злокачественото и отляво е тази една нормална клетка от човешка гърда, сложена в триизмерен лепкав гел, който има извънклетъчен матрикс, той прави всички тези красиви структури. Отдясно, виждате, че изглежда много грозно, клетките продължават да растат, а нормалните спират. И виждате тук, под високо увеличение нормалния ацинус и грозния тумор.

Така, че ние се запитахме, какво има на повърхността на тези грозни тумори? Можем ли да ги успокоим - те сигнализираха като луди и пътищата им бяха сбъркани - и да ги върнем към нормалното ниво? Е, това беше чудесно. Изумително. Получихме това. Можем да преобърнем злокачествения фенотип.

(Аплодисменти)

И за да ви покажа този злокачественият фенотип, не избрах само един, ето кратки клипчета, малко неясни, но виждате, че отляво са злокачествените клетки, всички от тях са злокачествени, слагаме един единствен инхибитор в началото и вижте какво се случва, всички те изглеждат така. Инжектираме ги в мишката, тези отдясно, и никой от тях няма да създаде тумори. Инжектираме другите в мишката - 100 процента тумори.

Така, че това е нов начин да се мисли за рака, това е обнадеждаващ начин да се мисли за рака. Ние би трябвало да можем да се справяме с тези неща на това ниво, и тези заключения показват, че растежа и злокачественото поведение са регулирани на нивото на тъканната организация и, че тъканната организация е зависима от извънклетъчния матрикс и микросредата. Добре, така формата и функцията си взаимодействат динамично и реципрочно. И ето още пет секунди за отдих, е моята мантра. Форма и функция.

И разбира се, сега питаме: какво правим оттук нататък? Бихме искали да пренесем този начин на мислене в клиниките. Но преди да направим това, бих искала да се замислите, че по всяко време докато седите там, във вашите 70 трилиона клетки, извънклетъчният матрикс праща сигнали до вашето ядро, ядрото праща сигнали до вашия извънклетъчен матрикс и по този начин вашият баланс се пази и възстановява.

Ние сме направили много открития, показали сме, че извънклетъчният матрикс общува с хроматина. Показали сме, че има малки парченца ДНК на специалните гени на млечната жлеза, които всъщност отговарят на извънклетъчния матрикс. Отнело е много години, но e било много възнаграждаващо.

И преди да премина към следващата картинка, трябва да ви кажа, че има още много допълнителни открития да бъдат направени. Има толкова много мистерии, които не познаваме. И аз винаги казвам на студентите и на след-докторантите, които обучавам: не бъдете арогантни, защото арогантността убива любопитството. Любопитството и страстта. Винаги трябва да мислите: какво още трябва да бъде открито? И може би моето откритие трябва да бъде допълнено или може би трябва да бъде променено.

Така, сега ние сме направили страхотно откритие, след-докторант в лабораторията, която е физик ме попита какво правят клетките когато ги сложиш там? Какво правят в самото начало? Аз казах: не знам, не можахме да ги видим. Нямахме тези висококачествени изображения преди. Така, че тя, която беше художник и физик, направи невероятно нещо. Това е една единствена клетка от човешка гърда в три измерения. Вижте я. Тя постоянно прави това. Има ясно, последователно движение. Слагате раковите клетки там и те се разпръскват навсякъде, те правят това. Те не правят това. И когато възвърнем раковата клетка, тя отново прави това. Абсолютно изумително. Така, клетката се държи като ембрион. Колко вълнуващо нещо.

Така, бих желала да завърша със стихотворение. Е, преди обичах английската литература и обмислях в университета: какво да следвам? И за нещастие или за щастие, химията победи. Но ето едно стихотворение от Йейтс, ще ви прочета само последните два стиха. Казва се "Между учениците". "О, тяло носещо се с музиката / О, светъл поглед / Как да разпознаем танцьора от танца?" Ето го и Мърс Кънингам, имах късмета да танцувам с него когато бях по-млада и ето тук той е танцьор и докато танцува, той е едновременно танцьорът и танца. Минутата когато той спира, той е нито едно от двете. Така, че това е като формата и функцията.

Сега бих искала да ви покажа скорошна снимка на моята група. Имала съм късмета да имам тези чудесни студенти и след-докторанти, които са ме научили на толкова много и много от тези групи идват и си отиват. Те са бъдещето и аз се опитвам да ги окуража да не се страхуват да бъдат котката и да им бъде казвано: не мислете извън кутията.

И бих искала да ви оставя с тази мисъл. Отляво има вода, прииждаща от брега, заснета от сателит на NASA. Отдясно има корал. Сега, ако вземете млечната жлеза и я разгърнете и премахнете мазнините, в паничка, тя изглежда точно така. Не изглеждат ли еднакво? Нямат ли същият модел? Защо природата продължава да създава това отново и отново?

И бих искала да ви предам, че ние сме разкодирали човешкия геном, ние знаем всичко за секвенцията на гена, за езика на гена, за азбуката на гена. Но ние не знаем нищо, нищо за езика и азбуката на формата. Така, че това е прекрасен нов хоризонт, Това е чудесно нещо да откриеш - за младите и за ентусиазираните стари, и това съм аз.

Така, че почвайте!

(Аплодисменти)