Cancer

by Anders Bárány

1. What is Cancer?
Cancer is one of the most common diseases. According to some sources, every third person will eventually develop cancer. It derives its name from the Latin for crayfish, which is explained by the appearance of some tumours (cancer growths): They look like something that is creeping on the outside or the inside of the body and which is held fast as if by claws.

After the discovery of the microscope it has been realized that we are made up of cells. Each cell has a life of its own and ordinary cells divide about 50 times. Since we start from just one cell, a fertilized egg, after about 50 cell divisions, when we are grown up, we are made up of about 2 to the power of 50 cells, which is a large but finite number, roughly 10 to the power of 15. These normal cells grow in an ordinary fashion and make up regular parts of our bodies, like eyes, fingers, heart, etc. But the cells of a tumour are different. They seem to be able to divide an infinite number of times and the growth pattern is not regular but chaotic.

Since the middle of the last century we understand the structure of the genetic material of the cell, the double helix structure DNA, which is made of two intertwined strands. Each strand carries genes and these give instruction on the construction of the proteins making up the cell and on the way it divides. It has been shown that cancer cells carry special genes called oncogenes. These are genes that have become defective and give instructions leading to un-orderly cell growth and division. Since there are a wide variety of normal genes (about twenty thousand in a human cell), there is also a wide variety of possible defective genes, some of them oncogenes (more about this in Howard Temin’s 1984 lecture below).
So cancer is not only one type of irregular cell growth, but rather a large variety. Some cancer growths are not so bad, they live their own life in a place on the outside or the inside of a body, but others are dangerous because they block some important function of the body, e.g., blood production. Some tumours are situated so that they don’t disturb the bodily functions very much, but cancer cells from them can be carried to more important places by the blood or the lymph. Some of the cancer cells can then attach themselves to the new places and start new growths, so called metastases, and these may become dangerous.

Traditionally, cancer cells are identified by ocular examination of their growth pattern under laboratory conditions. Some cells taken from a tumour are put in an environment containing nourishment and held at body temperature. Some laboratories make a living out of examining such tissue cultures, but over the years there have been some big scandals where the examination has not been properly done, resulting in undiscovered tumours. So finding a more reliable way of distinguishing normal cells from cancer cells is a tempting research objective, which has been tried (more about this in Ivar Giaever’s 2004 lecture below).

A large part of the basic research on cancer concerns how cells with oncogenes are created. One obvious way is by heredity: the single cell that marks the beginning of an organism can already contain one or more oncogenes. Other “carcinogenic” pathways are by changes in normal DNA by mutation, e.g., induced by radiation or toxic chemicals (more about this in Charles Huggins’ 1969 lecture below). Finally, since some viruses are known to modify the genetic material of cells, researchers have put a lot of effort into trying to unravel how cancer can originate from infections by such viruses.

This leads us to the Nobel Prizes that have been awarded for cancer research. They are all in Physiology or Medicine and 8 out of 10 Laureates were awarded because of their research on the relationship between cancer and virus infections! As a spin-off, this research has also led to a better understanding of how cancer can appear even if no viruses are active. In some respects, the cancer virus research has been like the physiology part of physiology/medicine. But lately it has also become a central part of medicine (more about this in Harald zur Hausen’s 2011 talk below).

2. Cancer and the Nobel Prize in Physiology or Medicine 1901-2013
The first Nobel Prize for a cancer research was given 1927 to Johannes Fibiger ”for his discovery of the Spiroptera carcinoma”. Spiroptera is a kind of worm and carcinoma means cancer growth. Fibiger had fed rats with cockroaches that carried the Spiroptera worm and the rats had developed stomach cancer. His conclusion was that the worm caused the cancer, the “Spiroptera cancer”. But there is a problem with this discovery: the conclusion is false. It turns out that all the rats had been caught in the same place, a sugar refinery, and that their stomach cancer derived from their diet there having been too restrictive. Fibiger passed away in 1928 and obviously never lectured at the Lindau Meetings (they started in 1951). But his Nobel lecture is available on www.nobelprize.org.

There was quite a lot of cancer research going on already before and at the time of Fibiger (at the end of the 19th and the beginning of the 20th Century), and in 1910 Peyton Rouse showed that he could make chickens develop cancer by infecting them with a virus extracted from a cancer growth in a hen. The discovery was much debated and it wasn’t until the 1950’s, when it was discovered that a virus can modify the genetic material in a cell, that it was taken seriously by the cancer research community. Many more cancer inducing viruses were discovered and in 1966 the Nobel Prize in Physiology or Medicine was divided equally between Peyton Rous “for his discovery of tumour-inducing viruses” and Charles Huggins “for his discoveries concerning hormonal treatment of prostatic cancer”. Huggins had shown that giving female hormones to men with prostatic cancer was an effective therapy, implying that cancer cells still react on regulating mechanisms of the body. Peyton Rous lived until 1970, but could not accept the invitation to lecture in Lindau 1969, at the first medicine meeting since he received his Nobel Prize. Charles Huggins did accept, though, and lectured at four Lindau Meetings. The Nobel lecture of Peyton Rouse is available on www.nobelprize.org.

There are several types of cancer viruses, both as to their composition and to their action. But they all need a host cell to replicate and are therefore usually not classified as having a life of their own. Some kill the host cell when they replicate inside it, which might indirectly lead to cancer (more about this in Baruch Blumberg’s 1978 lecture below). But others enter the cell nucleus and interact with the cell DNA to insert their own genetic material, thus possibly transforming the cell to a living cancer cell. Some cancer viruses carry DNA, which is double stranded, but some only carry the single stranded RNA. The virus discovered by Peyton Rous turned out to be of this kind. How such an RNA virus can insert DNA into a cell was a mystery. But the mechanism was eventually discovered by David Baltimore, Renato Dulbecco and Howard Temin. They showed that the virus RNA first is transformed into DNA by a process named “reverse transcription”. This discovery earned them the 1975 Nobel Prize in Physiology or Medicine “for their discoveries concerning the interaction between tumour viruses and the genetic material of the cell”. While David Baltimore still has not lectured at the Lindau Meetings, both Renato Dulbecco and Howard Temin did, Dulbecco once and Temin twice.

It has been shown that during the process of cell division, a normal cell is more liable to get a mutation of its genetic material by radiation or toxic chemicals. The hepatitis B virus attacks cells in the liver and kill them, often making hepatitis become a chronic disease. The liver then tries to repair itself by growing new cells by cell division, making it more liable to get cells carrying mutations. Many years after having been infected by hepatitis B and after several mutations, the liver may develop cancer. This was discovered by Baruch Blumberg, who also developed a vaccine against hepatitis B, a vaccine which might be called the first vaccine against cancer. Baruch Blumberg (together with Carleton Gajdusek) received the Nobel Prize in Physiology or Medicine 1976 “for their discoveries concerning new mechanisms for the origin and dissemination of infectious diseases”. Blumberg only lectured once at a Lindau Meeting, in 1978.

There are many viruses similar to the one discovered by Peyton Rous that are not cancer-inducing. Why it is so was a problem studied by Michael Bishop and Harold Varmus. First it was thought that when a virus interacts with the DNA of a cell to produce an oncogene, this oncogene was already present in the genetic material of the virus “as such”. But Bishop and Varmus showed that for a certain set of viruses, the so-called retroviruses, the oncogenes are captured by the virus from an earlier host cell, a normal cell. They thus showed that normal cells carry what they called “proto-oncogenes”, genes that become oncogenes when carried away by a virus. It has been shown that these proto-oncogenes are active at cell divisions in the normal cell, but at a much lower rate than after having been transferred by a virus. In the normal cell, the proto-oncogenes are regulated in a certain normal way, but this regulation changes after their transfer by a virus. The mechanism of regulation of proto-oncogenes also helps explain how normal cells may turn into cancer cells when chemicals and/or radiation disturb the regulation. Bishop and Varmus were awarded the Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1989 “for their discovery of the cellular origin of retroviral oncogenes”. None of the two Nobel Laureates have so far lectured at the Lindau Meetings.

At the same time as basic “physiology” research on the mechanisms used by cancer viruses was going on, also more “medical” research was performed. It was known that genital warts are produced by human papilloma viruses (HPV), and Harald zur Hausen had the idea that the same virus could be the cause of cervical cancer. After having studied a large number of subtypes of the HPV viruses, he found one that produced cancer and the first steps towards mass vaccination against HPV was taken. In 2008, one of the Nobel Prizes in Physiology or Medicine was awarded to Harald zur Hausen “for his discovery of human papilloma viruses causing cervical cancer”. He has so far lectured twice at the Lindau Meetings.

3. Lindau Lectures on Cancer 1951-2013
Between 1951 and 2013, ten Lindau lectures have been given by five of the Nobel Laureates who were awarded the Nobel Prize in Physiology or Medicine for their discoveries in cancer research. But at least 40 lectures by 20 Nobel Laureates have had the problem of cancer as an integral part of their topics. This reflects how difficult it has been to understand cancer and to find remedies to the disease. As a sign of the importance of these problems, the lectures have been given at all three kinds of meetings: physics, chemistry and medicine; and the speakers have been recipients of all three kinds of Nobel Prizes: Physics, Chemistry and Physiology/Medicine. The topics have varied from very special molecular mechanisms to very general trends in medical treatments. As we will see, some of the theories and medication proposals have not aged well. There are, on top of these 40 lectures, of course, many more that have been of importance for our understanding of the mechanisms causing cancer and for its treatment. In this section, only a sampling of the 40 lectures can be given, but there is a list of the additional ones in the last section. Since cancer is still a very active research area, we can also expect new lectures on cancer at future Lindau Meetings!

To first give a glimpse into the future and a flavour of things to come in treating cancer and other diseases, listen to the 2004 Chemistry Laureate Aaron Ciechanover lecturing in 2013 on the topic of “Drug Development in the 21st Century – Are We Going to Cure All Diseases?”. His main point about cancer is that there are so many different kinds that we may need treatments and medicines that are personalized.

Aaron Ciechanover (2013) - Drug Development in the 21st Century - Are We Going to Cure All Diseases?

Good morning, everybody. I am not going to tell you today about the ubiquitin system but rather on my next hobby which is personalised medicine and the major revolution that medicine has entered already. But we are not yet there in full wind. And that’s the revolution of personalised medicine. And you know what it means? I will tell you a little bit about the technicalities but mostly alert you to problems on the way, obstacles, technical obstacles but even more important bioethical obstacles. So the issue is obviously to remain young forever, people always want to remain young forever, and to find the cure to all diseases. Is it at all possible? And we are not going to prophesise here. All I can tell you is that in the 20th century human life, the lifespan was extended by almost 30 years and more. At the turn of the century, of the previous century people lived on the average 50 years. They died mostly of infectious diseases. Many died in wars, also infectious diseases. We didn’t have antibiotics. And within 100 years with medicine, science, technology, understanding, diet and so on and so forth, sewage, sterility, cleanliness we managed to extend life span by 30 years. And if you think about the old Greeks and the Egyptians and the Romans which lived between 5,000 and 3,000 years ago, they lived about 30 years on the average. So it took about 4,000 years to add just 20 years, from 30 to 50. And then in one century alone we managed with science and technology and understanding of our surroundings to add an additional 30 years, But with it came a price. And the price is sitting under a big umbrella of degenerative diseases. We are typically doing well during the first 40/50 years of life. And then we are starting to decline a little bit. And I think that it’s correct to call all these degenerative diseases. Even malignancies are in a way degenerative diseases. It is degeneration of the quality control mechanisms. Certainly vascular diseases of the heart, vascular diseases of the kidney, of the brain and neurodegenerative diseases and so on and so forth. And even infectious diseases that we are able to cope easily when we are young. Because of degeneration of the immune system and the compromise of the immune system we are not able to cope with them. And people, old people if you go to hospitals die easily of complications, of flu in the winter, of pneumonia and so on and so forth. So with this achievement of extending our life span we are also paying a price. And new diseases came up. So cancer... people died of cancer. Actually if you read Science a few weeks ago, even the Neanderthal men did have cancer. But these are rare cases. And young people also have cancer. But this is rare, about 2% of the malignancies are in young people. We start to get malignancies in the 5th and 6th and 7th decade of age and certainly neurodegeneration. So you see that we are paying a price for it. And the question whether we are going to defeat all diseases is unknown to us. And I’m not sure how interesting it is because once we defeat certain diseases, probably new ones will await for us around the corner. And we are in the lab now and we need to solve current problems. So this was the dream. This came out of Judah Folkman from Harvard Medical School in the early ‘80s when he discovered that... we knew about it but he really floated the idea that tumours need blood supply. And the whole field of angiogenesis came to life. And he thought why to deal with a tumour, let’s deal with the blood supply. Let’s cut the blood supply. He invested a lot of work. But we are still depleting to cancer. Cancer cells are very sophisticated. They have all kinds of tricks to live under hypoxical conditions, to develop other blood vessels and so on and so forth. So it’s not that simple. So you see again people did launch major attacks on major diseases. But apparently nature tricks us. Many diseases are obviously preventable. You may have arguments about it, you know, for example obesity. If you walk a... typically in American streets, less so in Europe, you will see big balls rolling around. And obesity is not only affecting the vasculature and the heart and the brain, in recent years basically only in the last decade a tight linkage was described between obesity and cancer. There is a significantly higher incidence of malignancies in obese people. And the linkage is in inflammation. We now know what the old German pathologists told us already without knowing the mechanism, Virchow, that there is a tight linkage, mechanistic linkage between chronic inflammation and cancer. And in many organs which are subject to chronic inflammation there is a later development of cancer. And this is also the reason why there is a strong recommendation, I am going to talk about it, of anti-inflammatory drugs like aspirin, acetylsalicylic acid, to take it in a preventive way. And again just the recent annual review of medicine had a striking study showing that chronic intake of aspirin which is an anti-inflammatory drug reduces the incidence of colorectal cancer which is probably the second most prevalent or common cancer in the western world by 40%. 40%! The experiment was stopped in the middle because the results were so significant that there was no need to continue on with the experiment. So back to obesity. It turns out that obesity is accompanied by chronic subtle sub clinical inflammation. When you look for inflammatory mediators, interleukins in the tissue, you will find them, also in the circulation. And this is probably the reason why obese people are developing malignancies. There are some other mechanisms that have been described recently. But this is a preventable disease. I mean we can control it. In a way we may argue that this is also a physical disease, maybe even genetically or family oriented. Because, you know, our society out hunger for unlimited amount of food may be still anchored in organic reasons. But nevertheless we can control it. The same for smoking or any addiction that burns our lungs and vasculature and so on. So many diseases we can control even without drugs. We don’t have to go to the laboratory and to invest billions of dollars in development of new drugs. These are mostly behavioural diseases. Obviously the psychologist or the psychiatrist will argue again that behavioural diseases are physical, organic diseases. So we are in the same dance, in the same circle but nevertheless there is an element here of control that we can exercise unlike other diseases that we may not be able to exercise. So let’s go to drug development and to the revolution of personalised medicine. And let’s just go very briefly to the historical roots of it. And the first revolution is the era of incidental discoveries. People didn’t search for drugs. They just bumped into them. And lo and behold and surprisingly or not these drugs became blockbusters, probably the most important blockbusters of the pharma industry. Take for example Aspirin that is taken by hundreds of millions of people worldwide. You are mostly young here but when I am lecturing to a little bit older audience and I ask them: And many of those that don’t raise their hands are shying out. So, Aspirin is an old Egyptian drug, 4,000 years old, from the willow barks on the banks of the Nile River. When you chew the leaves, they are very bitter but the Egyptians already in their writings indicated that chewing these leaves alleviates pain. It was left in the literature for many years. Charles Gerhardt, the French chemist, came and took the bitterness out of it by isolating the active ingredient, here is the beginning of modern chemistry, by acetylating it. The current Aspirin is an awfully simple compound. It’s an acetylsalicylic acid. Every kid can produce it in the basement. And he acetylated it, took the bitterness but nevertheless was able to maintain the analgesic, the pain combating properties of it. And then it went to Buchner, a German chemist, and so on. And then it was forgotten again until at the turn of the 20th century Felix Hoffmann that worked at Bayer, a very famous German pharma... His father contracted rheumatoid arthritis which is a disease of the joints. It’s basically a severe disease. It’s not a fatal disease but not every severe disease must be fatal. It paralyses the people. The joints are inflamed, painful. The patients are basically paralysed. They cannot button up. They cannot dry themselves using a towel. They cannot write, they cannot eat, they cannot use a fork and a knife, certainly not chop sticks. And Felix Hoffmann remembered this drug. And he said to himself: “I want to alleviate the suffering of my father, just the pain.” He went to the basement and synthesised it and gave to his father a drug, a powder that he synthesised himself. And lo and behold the drug didn’t only take the pain away but also alleviated the inflammatory signs. Now we know, it’s the subject of another Nobel Prize in medicine or physiology, how Aspirin and inflammatory mediators are synthesised and working. It’s fantastic work. And then he went to the management of Bayer and convinced them to make the drug. And a new drug came to the world. And meanwhile Aspirin is still under the water. We are consuming it in larger and larger and increasing amounts year by year because we describe more and more phenomena. It’s probably the most successful drug that was ever made by the pharma. So, people discovered about 30 years ago that it prevents aggregation of platelets which are producing blood coagulation. So basically all patients in the world that have undergone myocardial infarction, heart attack, where there is a block in the flow of blood to the heart itself in order to prevent the second one they take Aspirin or another anticoagulant. Many people believe that it can prevent heart attack in the first place and they are taking preventively. Meanwhile I talk to you about inflammation and a new use of aspirin came to the world to prevent cancer, not only heart attack. And we are still at the beginning of an unbelievable wonderful story, all by coincidence. Egyptian bitterness, father sick, basement, no research. Probably the cheapest drug that was ever made. Another coincidental discovery is of the first antibiotic, penicillin. Sir Alexander Fleming, a microbiologist, worked on bacteria. Here there are bacteria, the smear growing on the petri dish. He left the petri dish... The story is right. The original dish is in the British Museum. And he left the dish open on the table. And there were 2 mistakes. He left it open and he left it at room temperature rather than covering it and putting it in the 4 degrees. Coming a few days later he found that the spore of a fungus that was in the air fell on the nutritious media, developed into a whole colony. But there is a halo here that he noted that didn’t allow the bacteria to grow all the way to the very border of the fungal colony. And he surmised that the fungus secretes an anti-bios material. Anti against, bios life. Antibiotics. He was not a chemist. He called to his help Sir Ernst Chain and Howard Florey and penicillin came to the world. And then people said: “Wow, fungi secrete antibiotics. Maybe there are other fungi that secrete antibiotics.” And Selman Waksman discovered streptomycin, another Nobel Prize. And Alexander Fleming got himself the Nobel Prize and the world changed. The world... You cannot imagine the world of medicine now without antibiotics. And you are going to hear with Ada about the obstacles that are still there when she will come. So you see serendipity, no research. The second generation is the generation of high throughput screens. The power of chemistry, millions of compounds available. People are having libraries of hundreds of thousands of compounds. And then they say let’s screen them. Tissue culture was evolved. Animal models were evolved, collaboration between chemists and biologists. There are a million compounds. Let’s screen them. One of them will fit the key that we forgot to take when we left home. We don’t know the mechanism. But we surmise that out of numerous compounds one will fit. And indeed numerous drugs came to the world between the ‘60s and the 2000s just out of screening. And the mechanism is discovered retroactively. I’ll show you only one, a multibillion dollar selling drug which is Statins, inhibitors of cholesterol biosynthesis. They inhibit the first enzyme in the biosynthetic pathway which is HMG-CoA reductase. I will not go into details. And they reduce cholesterol and by that reduce the morbidity and then the mortality of people from heart attack. We are back into heart attack. You can see here the reason for the heart attack, the accumulation of cholesterol in this atheromatous plaque in the coronary artery. And we are reducing the load of cholesterol in the coronary arteries. Statins came to the world by Akira Endo, a Japanese pharmacist that screened the library of natural products. He chose 10,000 natural products, put an assay, a radioactive, a very cumbersome assay of biosynthesis of cholesterol, and looked for one product that will inhibit the biosynthesis of cholesterol. It was in the early ‘70s, not too far away. And the first Statin came to the world. It underwent quickly clinical trials. Now we have much more advanced generations and much more effective ones. But just to give you an idea. The last year’s sales of Statin, the 2012 sales of Statin approached $40 billion. It’s probably the best seller of the pharma in terms of dollar making. We are in the third one, the current one. And I am citing Lee Hood, probably the father in a way of this revolution, personalised revolution which was going to be the 4 P’s revolution: Personalised, predictive... we are going to predict diseases. By predicting them we may be able to prevent some of them. And then it’s going to be participatory. I am going to tell you a little bit about participatory. It’s going to be a discussion between the physicians and the patient. Because the decisions that are being made here are heavy ones. And the old medicine, the old patronising medicine when the doctor was the god, the trustable person in the game, is not anymore. Patients are coming much more knowledgeable, fed by the internet, by friends. But also the decisions themselves touch the very heart and the very core of their soul and body. And they need to take part in the decision making process. And we’ll come back to it towards the end. And it’s all going to be based initially on the human genome. It’s again the advancement of chemistry. Wally Gilbert is here with us, one of the fathers of sequencing. It started with the ability to sequence the DNA. Then it moved to the ability to sequence the entire human genome, that was unravelled in April 2000. But this was a multibillion dollar, several years project of one genome. And now we can do a personal genome probably in the near future in a few hours for several hundred dollars. So it’s going to be a routine test. But it’s not only the genome because the information on the diseases is not only in the genome. The genome is the beginning. It’s in the transcriptome, in the proteome and in the posttranslational proteome. It’s much more complicated than that and the road map is rather complicated. But at least we know the elements of the road map. And the reason that we entered it, it’s not only the advancement in the chemistry and the ability to go into the genome but also the dissatisfaction for medicine which was kind of a pyjama type of a medicine of one size fits all because we look mostly into diseases. If a group of patients came to the doctor on the one day and we started to treat them, along the way we saw that they split. Some of them don’t react to the treatment. Some of them even react adversely to the treatment. And some of them react favourably and cured. And though at the beginning they looked to us like the same patient or very similar. A lump in the breast, no metastasis, everything looks ok. The lump is removed by surgery. Additional chemo and radio is added, everything looks fine. Nevertheless the patients take different routes. Why? Only now we realise why. Because patient A is not patient B. We looked at the disease and now we are going to flip the mirror to the disease within the context of the patient. And that’s the essence of the revolution. Let’s take breast cancer for example. You know breast cancer can be a lump in the breast as I said. But now we are starting to dissect it molecularly. Until now it was done by serendipity. So here are 2 women, woman A and woman B. You see that the biopsy of woman B is stained for something that the biopsy of woman A is not stained for and this is a mutated oestrogen receptor. And the mutated oestrogen receptor can be treated with Tamoxifen. But it will be useless to treat woman A with Tamoxifen because it won’t help her. She doesn’t have a mutated oestrogen receptor. And the same for the EGF receptor, the erb-B2 receptor. This woman can be treated with Herceptin that clusters the receptor, the mutated receptor on the cell surface, and direct them to degradation following ubiquitination in the lysosome. A woman that doesn’t have a mutated HER2 receptor it would be useless to treat her with Herceptin. So you see already that we are trying to stratify the breast cancer. There is no breast cancer. There is breast cancer with an address for gesterone receptor, oestrogen receptor, EGF receptor. And then there is the triple negative, the ones that doesn’t have any of those. And these turn out to be, because we cannot treat them, the most aggressive. But they have a reason for that. And we are on there, the community is on there to discover the reason. How? Now systematically rather than erratically. Systematically by going to the DNA, identify all the mutations, cluster the mutations into growth factor receptors mutations, signal transduction mutations, nuclear transport mutations and so on and identify the mutation that leads to the cancer. And then going back to the bench with a chemist in an interdisciplinary approach and synthesise now in a planned manner a drug that will fit into the mutated gene. So this is the road map. First identification. But in order to identify it we need to go not to one breast cancer. We need to go to several hundred or several thousand of them and sequence them so we’ll have a map of all the mutations that are leading to breast cancer. And then we shall be able to stratify. And there will be many more added. There will be no breast cancer anymore. There will be breast cancer A, B, C, D and E and F and so on and so forth. And each of them is going to have its own treatment. So we are going to a very different type of medicine. It’s a disease within the context of the patient. Now it’s not only about diseases, it’s also on the effect of drugs. Look at ADRs which are adverse drug reactions. Fatal adverse drug reactions appears to be between the 4th and 6th leading cause of death in the USA. When we give a drug to a patient we have no tool to predict how the patient is going to respond, favourably, partially, not at all or adversely. And we manage to kill a good number of patients with adverse reaction. Innocently because we don’t have a tool to predict. Probably the most notable reaction that you know is sensitivity to penicillin. I am sure that you all know whether you are sensitive to penicillin. But what else? Do you know anything else about your sensitivity? I bet you that almost none of you knows anything about your other sensitivities. And I also can tell you that there is not a compound on this planet, let it be from plant, animal, nature or people... Someone that walks on the face of earth is not sensitive to it. But how do we know? We don’t know, only by trying but we cannot try. And then people develop from mild side effects like a rash or erythema, you know, like red eruption which is nothing, to anaphylactic shock. And we see patients dying in the hospital. The power of personalised medicine is going to predict also that because we are going to predict who are the patients that are going to respond to the drug and give only those that are the responders as we call them the drug. All the others, either they are sensitive or they are not going to respond at all. Why to give them the drug? And this secret again is embedded in our DNA and then the transcriptome, the proteome, the post translational proteome and so on and so forth. And you see all the 4 reactions to drugs from favourable to adverse. And we really need to know it because this is not a minor issue in medicine. And the difference why is it so? Because we are different, we are small and big, fat and thin, male and females, living in Antarctica or in Africa, eating cabbage or eating pork. We are different people. And now we at least develop tools to approach ourselves individually. Let me go to the very last one. So it’s all in the human genome. We are developing atlas and banks and it’s all in the proteome and the transcriptome. And let me just go to the last one which are the problems that we are facing. And the problems are some technical and some ethical. The technical problems I’ll go fast. Many diseases are multigenic. Gone are the days that we have, you know, one gene, one disease. There are many diseases that are related to one gene. But metabolic diseases, diabetes, certainly psychiatric diseases, autism are multigenic diseases and we need to know the contribution of the genes? Malignancies are characterised by genomic instability. We discovered one mutation or 2 or 3. We start treatment and the genome keeps on mutating itself, developing resistance to the drugs. Human experimentation is very complicated and expensive. We cannot do experiments on humans like we do on mice. Mice are easy. They are one breed or several species. We turn on the light in the cage at 8 o’clock in the morning, we turn it off at 8 o’clock in the evening. We feed them with Chow Purina and they are nice and we cured millions of mice from cancer. But then the border between the mice and the human turned out to be almost unsurpassable. We are lacking at animal models especially for neurodegenerative and psychiatric diseases. Cost of developing of new drugs, especially the blockbuster era is gone. Because until now we treated hypercholesterolemia with Statins but now some of the patients don’t respond to it. And there will be one type of hyper-cholesterol and another type and another type and another type. And the market is going to be divided and the companies will have to develop more and more drugs for the same share market. So they are not happy about it. So you see that there are many technical issues. But for me at least as a human being the most bothering one is the bioethical problems of availability of genetic information because we are depositing at the hands of the doctor or of the bank or whoever the most sensitive information we do have. We believe that it’s protected from leakage. And remember this information is also predictive on your future diseases in a way and it’s awfully sensitive. And it turns out that it’s going to be impossible to protect it. You know whatever we do... A couple of Israelis working in the Broad Institute develop an algorithm to identify people by name just from snip analysis of relatives that deposited their information in Google and other data banks by names. So they know how to... It’s nothing hackers, nothing about crime, nothing about breaking the law. It’s a science paper that just came up recently. And you see genetic privacy is the ability to identify individual from their anonymous genome sequence using a clever algorithm and public data base threatens the principle of subject confidentiality. And there are people that are going even further and said: “Be prepared for the big genome leak.” So first of all we still don’t know how to deal with it. But above it, above the confidentiality lie problems that have nothing to do with confidentiality. And I think that I will not go into numerous details. I’ll just tell you a story that you all know but may not know all the implications. And this is the story of this beautiful woman, Angelina Jolie. She came up a few weeks ago telling the whole world that she has a gene, she’s a carrier of a gene called BRCA1. It happens to be an ubiquitin ligase, another element in the system that we discovered. And this mutation carries a susceptibility for both breast cancer and ovarian cancer. And she made a decision to remove her 2 breasts and in 3 months also to remove the ovaries. And it was very nice of her to do it, very courageous because it encourages other women to do it. But it really pinpoints to the main problem in my opinion of personalised medicine. First of all she left a major problem behind. And that’s the problem of her daughters. So for herself she solved the problem. Because she is married and she has daughters, adopted daughters, her own daughters. But what a 16 year old daughter or 20 years old daughter that is going to college and dating a boyfriend is going to do with the knowledge that she is a carrier or may be a carrier or that her mother is a carrier and she has the potential to be a carrier? And will she check it or won’t she check it? And if she checks it and found positive, what is she going to do about the boyfriend, about the children, about her future? Well the future is not as gleam as I described it because it’s always like that the diagnostic technology is preceding our ability to treat them and to handle them. And in the future we shall be able to exchange genes. So there is a future, it’s not like it’s all doom. But there will be an intermediate period in between that we shall be in the kind of the twilight zone, that we know what we have but we still don’t know what to do about it. And let me sum it up in one single sentence and that personalised medicine penetrates into the most sensitive layer of our very existence. And that is that we don’t know the future. And we enjoy it. Because once we know the future our internal structure is shaken. Thank you very much. Applause.

Guten Morgen. Ich werde heute nicht über das Ubiquitin-System sprechen, sondern über mein neues Hobby Wir stehen noch am Anfang – das ist die Revolution der personalisierten Medizin. Wissen Sie, worum es geht? Ich werde Ihnen etwas über die technischen Einzelheiten erzählen. Hauptsächlich aber will ich Sie auf die im Weg liegenden Probleme aufmerksam machen, auf Hindernisse, technische Hindernisse, wichtiger noch: bioethische Hindernisse. Das Problem liegt natürlich in der ewigen Jugend Ist das überhaupt möglich? Wir werden hier keine Wahrsagerei betreiben. Ich kann Ihnen nur sagen, dass das menschliche Leben im 20. Jahrhundert… die Lebenserwartung ist um dreißig Jahre und mehr gestiegen. Um die Jahrhundertwende, zu Beginn des letzten Jahrhunderts, wurden die Menschen im Durchschnitt fünfzig Jahre alt. Sie starben meistens an Infektionskrankheiten. Viele starben in Kriegen, das sind ja auch Infektionskrankheiten. Wir hatten keine Antibiotika. Und innerhalb von hundert Jahren, gelang es uns durch Medizin, Wissenschaft, Technik, Verständnis, Ernährung und so weiter… Kanalisation, Sterilität, Sauberkeit… wir schafften es, die Lebenserwartung um dreißig Jahre zu steigern. Denken Sie an die alten Griechen, die Ägypter und die Römer, die vor fünftausend bis dreitausend Jahren lebten; die wurden im Durchschnitt dreißig Jahre alt. In viertausend Jahren schaffte man es also gerade mal, sich um zwanzig Jahre zu steigern, von dreißig auf fünfzig. Und dann gelang es uns in einem einzigen Jahrhundert, mit Wissenschaft, Technik und Verständnis für unsere Umwelt, weitere dreißig Jahre draufzulegen, hundertfünfzig Prozent mehr als das, was die Menschen in mehreren tausend Jahren geschafft hatten. Doch das hatte seinen Preis. Der Preis besteht darin, dass wir unter einem großen Schirm degenerativer Krankheiten sitzen. In den ersten vierzig bis fünfzig Lebensjahren geht es uns normalerweise gut. Dann lassen wir ein wenig nach. Und ich denke, es ist korrekt, all diese Krankheiten als degenerativ zu bezeichnen. Selbst Tumore sind in gewisser Weise degenerative Krankheiten; sie entstehen durch eine Degeneration des Mechanismus der Qualitätskontrolle. Bestimmte Herzgefäßerkrankungen, Erkrankungen der Nierengefäße, des Gehirns, neurodegenerative Krankheiten und so weiter Wegen der Degeneration des Immunsystems, der Störung des Immunsystems, werden wir nicht mehr mit ihnen fertig. Und wenn alte Menschen ins Krankenhaus müssen, sterben sie schnell an Komplikationen, im Winter an Grippe, an Lungenentzündung und so weiter. Für den Erfolg der Verlängerung unserer Lebensspanne zahlen wir also einen Preis. Und neue Krankheiten tauchten auf. Krebs... früher sind die Menschen auch an Krebs gestorben. Vor ein paar Wochen war in Science zu lesen, dass sogar die Neandertaler an Krebs erkrankten. Aber das waren seltene Fälle. Auch junge Menschen erkranken an Krebs, doch das geschieht selten; zwei Prozent der Tumore entfallen auf junge Menschen. Mit Tumoren müssen wir im fünften, sechsten und siebten Lebensjahrzehnt rechnen, und natürlich mit Neurodegeneration. Sie sehen also – wir zahlen einen Preis dafür. Und die Antwort auf die Frage, ob es uns gelingt, alle Krankheiten zu besiegen, kennen wir nicht. Ich bin mir nicht einmal sicher, ob das wirklich interessant ist, denn wenn wir bestimmte Krankheiten besiegen, lauern wahrscheinlich neue hinter der nächsten Ecke. Momentan müssen wir im Labor die aktuellen Probleme lösen. Das war der Traum. Diesen Artikel veröffentlichte Judah Folkman von der Harvard Medical School zu Beginn der Achtzigerjahre, als er entdeckte, dass… es war bereits bekannt, aber er machte die Vorstellung, dass Tumore Blutversorgung benötigen, weithin bekannt. Das ganze Gebiet der Angiogenese erwachte zum Leben. Folkman dachte: Warum sollte man sich um einen Tumor kümmern, kümmern wir uns doch um die Blutversorgung. Sperren wir die Blutversorgung. Er investierte viel Arbeit. Doch wir werden immer noch Opfer von Krebs. Krebszellen sind sehr raffiniert. Sie kennen alle möglichen Tricks, wie man unter hypoxischen Bedingungen überlebt, wie man andere Blutgefäße entwickelt und so weiter. Es ist also nicht so einfach. Sie sehen, die Menschen starteten Großangriffe gegen schwere Krankheiten. Doch anscheinend spielt uns die Natur einen Streich. Viele Krankheiten lassen sich natürlich verhindern. Dafür spricht Einiges, wie Sie wissen – zum Beispiel Fettleibigkeit. Wenn Sie einen Spaziergang machen… typischerweise auf amerikanischen Straßen, in Europa weniger, dann sehen Sie große Kugeln herumrollen. Und die Fettleibigkeit greift nicht nur das Gefäßsystem, das Herz und das Gehirn an wurde eine enge Verknüpfung zwischen Fettleibigkeit und Krebs beschrieben. Tumore treten bei fettleibigen Personen signifikant häufiger auf. Die Verbindung wird durch Entzündung hergestellt. Heute wissen wir sicher, was der alte deutsche Pathologe Virchow nur vermutete, bevor er den Mechanismus kannte, dass es nämlich eine enge Verbindung, eine mechanische Verbindung zwischen chronischer Entzündung und Krebs gibt. In vielen Organen, die von chronischer Entzündung befallen sind, entwickelt sich später Krebs. Das ist auch der Grund dafür, warum dringend empfohlen wird In der letzten Ausgabe des Annual Review of Medicine wurde über eine bemerkenswerte Studie berichtet, wonach die chronische Einnahme von Aspirin, eines entzündungshemmenden Medikaments, das Auftreten von Darmkrebs, bei dem es sich wahrscheinlich um die zweithäufigste Krebsart in der westlichen Welt handelt, um vierzig Prozent reduziert. Vierzig Prozent! Das Experiment wurde nach der Hälfte der Zeit abgebrochen, weil die Ergebnisse derart signifikant waren, dass sich eine Fortsetzung des Experiments erübrigte. Zurück zur Fettleibigkeit. Es zeigt sich, dass Fettleibigkeit mit einer chronischen, milden subklinischen Entzündung einhergeht. Sucht man im Gewebe nach Entzündungsmediatoren, nach Interleukinen, dann findet man sie auch im Blutkreislauf. Das ist wahrscheinlich der Grund dafür, warum fettleibige Personen Tumore bekommen. Es gibt noch andere Mechanismen, die in jüngster Zeit beschrieben wurden. Doch das ist eine vermeidbare Krankheit. Ich meine, wir können sie kontrollieren. In gewisser Weise können wir argumentieren, dass auch das eine körperliche Erkrankung ist, vielleicht sogar genetisch oder familiär bedingt. Unsere Übersättigung, unser Bedürfnis nach unbegrenzten Mengen von Nahrungsmitteln mag immer noch organische Gründe haben, doch wir können sie kontrollieren. Das Gleiche gilt für das Rauchen, für jede Sucht, die unsere Lungen und Gefäße verbrennt. Viele Krankheiten können wir auch ohne Medikamente kontrollieren. Wir müssen nicht ins Labor gehen und Milliarden von Dollar in die Entwicklung neuer Arzneimittel investieren. Das sind in erster Linie verhaltensbedingte Krankheiten. Natürlich wird der Psychologe oder der Psychiater auch hier wieder argumentieren, dass verhaltensbedingte Krankheiten körperliche, organische Erkrankungen sind. Wir befinden uns also in derselben Arena, aber dennoch gibt es hier ein Element der Kontrolle, die wir anders ausüben können als bei anderen Krankheiten, wo wir das nicht können. Nun also zur Arzneimittelentwicklung, zur Revolution der personalisierten Medizin. Betrachten wir zunächst in aller Kürze ihre historischen Wurzeln. Die erste Revolution war das Zeitalter der zufälligen Entdeckungen. Die Menschen suchten nicht nach Arzneimitteln. Sie stolperten darüber. Und siehe da, überraschenderweise oder auch nicht wurden diese Medikamente zu Kassenschlagern, zu den wahrscheinlich wichtigsten Kassenschlagern der Pharmaindustrie. Ein Beispiel ist Aspirin, das weltweit von Hunderten von Millionen Menschen eingenommen wird. Die meisten von Ihnen sind jung, aber wenn ich einen Vortrag vor einem etwas älteren Publikum halte, dann frage ich: Und viele von denen, die ihre Hand nicht heben, trauen sich bloß nicht. Aspirin ist ein altes ägyptisches Medikament, viertausend Jahre alt, aus den Rinden der Weiden, die am Ufer des Nils stehen. Wenn man die Blätter kaut, schmecken sie sehr bitter, doch schon die Ägypter wiesen in ihren Schriften darauf hin, dass das Kauen dieser Blätter Schmerzen lindert. Viele Jahre lang stand das nur in den Büchern. Der französische Chemiker Charles Gerhardt entfernte den bitteren Geschmack, indem er den Wirkstoff isolierte, er acetylierte ihn – das ist der Anfang der modernen Chemie. Das moderne Aspirin ist eine denkbar einfache Verbindung. Eine Acetylsalicylsäure. Jedes Kind kann es im Keller herstellen. Er acetylierte es also, er entfernte die Bitterkeit, konnte aber dennoch die analgetischen, die schmerzstillenden Eigenschaften bewahren. Dann kam Buchner, ein deutscher Chemiker, und so weiter. Und dann wurde es wieder vergessen, bis zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts Felix Hoffmann, der bei Bayer arbeitete, einem sehr berühmten deutschen Pharmaunternehmen... sein Vater litt an Gelenkrheumatismus. Das ist eine ziemlich schwere Krankheit. Keine tödliche Krankheit, aber nicht jede schwere Krankheit muss tödlich sein. Sie lähmt die Betroffenen. Die Gelenke sind schmerzhaft entzündet. Die Patienten sind mehr oder weniger gelähmt. Sie können kein Hemd zuknöpfen. Sie können sich nicht mit einem Handtuch abtrocknen. Sie können nicht schreiben, sie können nicht essen, sie können keine Gabel und kein Messer benutzen und erst recht keine Essstäbchen. Felix Hoffmann erinnerte sich an dieses Medikament, und er sagte sich: synthetisierte es und gab seinem Vater das Medikament, ein Pulver, das er selbst synthetisch hergestellt hatte. Und siehe da, das Medikament befreite seinen Vater nicht nur von den Schmerzen, es ließ auch die Entzündungssymptome zurückgehen. Heute wissen wir – dafür gab es einen weiteren Nobelpreis für Medizin oder Physiologie Das ist fantastisch. Hoffmann wandte sich dann an die Unternehmensleitung von Bayer und überzeugte sie davon, das Medikament herzustellen. Ein neues Arzneimittel eroberte die Welt. Bis heute hat Aspirin nichts von seiner Beliebtheit eingebüßt. Wir konsumieren es Jahr für Jahr in immer größeren Mengen, da wir immer mehr Phänomene beschreiben. Es ist wahrscheinlich das erfolgreichste Medikament, das die Pharmaindustrie jemals hervorgebracht hat. Vor etwa dreißig Jahren entdeckte man, dass es die Aggregation der für die Blutgerinnung zuständigen Thrombozyten verhindert. So ziemlich alle Patienten auf der ganzen Welt, die einen Myokardinfarkt, einen Herzanfall erlitten haben um einem zweiten Infarkt vorzubeugen. Viele Menschen glauben, dass es einen Herzinfarkt von vornherein verhindern kann und nehmen es präventiv. Ich spreche über Entzündungen, und mittlerweile gibt es einen weiteren Anwendungsbereich für Aspirin Und wir sind immer noch am Anfang einer unglaublichen, wunderbaren Geschichte. Alles geschah zufällig – ägyptische Bitterkeit, kranker Vater, Keller, keine Forschung. Wahrscheinlich das billigste Medikament, das jemals hergestellt wurde. Eine weitere zufällige Entdeckung war das erste Antibiotikum, Penicillin. Sir Alexander Fleming, ein Mikrobiologe, arbeitete an Bakterien. Hier sind Bakterien, der in der Petrischale wachsende Abstrich. Er ließ die Petrischale stehen... die Geschichte ist wahr. Die Originalschale befindet sich im Britischen Museum. Er ließ die Schale offen auf dem Tisch stehen. Das waren zwei Fehler: Er ließ sie offen, und er ließ sie bei Zimmertemperatur, anstatt sie zuzudecken und auf vier Grad abzukühlen. Als er ein paar Tage später zurückkam, stellte er fest, dass die Sporen eines Pilzes, der sich in der Luft befand, auf das Nährmedium gefallen und waren und eine ganze Kolonie gegründet hatten. Doch hier bemerkte er einen Ring, der verhinderte, dass die Bakterien bis zur Grenze der Pilzkolonie wuchsen, Er vermutete, dass der Pilz ein antibiotisches Material absondert. Anti heißt gegen, bios heiß Leben. Antibiotika. Er war kein Chemiker. Er rief Sir Ernst Chain und Howard Florey zu Hilfe, und Penicillin erblickte das Licht der Welt. Und man sagte sich: „Das ist toll, Pilze sondern Antibiotika ab. Vielleicht gibt es ja noch mehr Pilze, die Antibiotika absondern.“ Selman Waksman entdeckte Streptomycin – wieder ein Nobelpreis. Alexander Fleming selbst erhielt auch den Nobelpreis, und die Welt veränderte sich. Die Welt... heute kann man sich die Welt der Medizin ohne Antibiotika nicht mehr vorstellen. Wenn Ada kommt, werden Sie etwas von den Hindernissen erfahren, die es immer noch gibt. Sie sehen also – ein glücklicher Zufall, keine Forschung. Die zweite Generation ist die Generation der High-Throughput-Screenings. Die Macht der Chemie, Millionen von Verbindungen stehen bereit. Es gibt Bibliotheken mit Hunderttausenden von Verbindungen. Und dann macht man sich daran, sie zu testen. Man entwickelte die Gewebekultur. Tiermodelle entstanden, Zusammenarbeit zwischen Chemikern und Biologen. Es gibt Millionen von Verbindungen. Testen wir sie! Eine von ihnen gleicht dem Schlüssel, den wir zuhause vergessen haben. Wir kennen den Mechanismus nicht, doch wir vermuten, dass eine von zahlreichen Verbindungen passt. Und in der Tat entstanden von den Sechzigern bis zum ersten Jahrzehnt des neuen Jahrhunderts viele Medikamente allein durch Testen. Der Mechanismus wird dann rückwirkend aufgedeckt. Ich zeige ihnen eines, ein viele Milliarden Dollar schweres Medikament – Statine, Inhibitoren der Cholesterin-Biosynthese. Sie hemmen das erste Enzym auf dem biosynthetischen Pfad, den die HMG-CoA-Reduktase darstellt. Ich gehe nicht näher darauf ein. Sie reduzieren Cholesterin; dadurch verringern sie die Morbidität und schließlich die Mortalität als Folge von Herzanfall. Wir sind wieder bei den Herzanfällen. Hier sehen Sie die Ursache des Herzinfarkts, die Anreicherung von Cholesterin in dieser atheromatösen Plaque in der Koronararterie. Und wir verringern die Cholesterinbelastung der Koronararterien. Statine hat die Welt dem japanischen Pharmazeuten Akira Endo zu verdanken, der die Bibliothek der natürlichen Produkte screente. Er wählte zehntausend natürliche Produkte aus, nahm eine Probe, eine radioaktive, sehr mühsame Probe der Biosynthese von Cholesterin und suchte nach einem Produkt, das die Biosynthese von Cholesterin hemmen würde. Das war in den frühen Siebzigern, es ist also noch gar nicht so lange her. So entstanden die ersten Statine. Rasch folgten klinische Prüfungen. Mittlerweile verfügen wir über viel weiter entwickelte, über viel effektivere Generationen. Nur, damit Sie eine Vorstellung bekommen: Der im vergangenen Jahr, im Jahr 2012, mit Statinen erzielte Umsatz lag bei fast 40 Milliarden Dollar. Vierzig mal 10^9 Dollar. Nur eine Vorstellung. Umsatzmäßig ist das vermutlich der Bestseller der Pharmaindustrie. Kommen wir zur dritten, der gegenwärtigen Revolution. Ich zitiere Lee Hood, der wohl in gewisser Weise der Vater dieser Revolution ist, dieser personalisierten Revolution, die zur Revolution der vier „p“ werden sollte: personalisiert, prädiktiv... wir werden Krankheiten vorhersehen. Indem wir sie vorhersehen, können wir vielleicht einige von ihnen verhindern. Die Revolution wird außerdem partizipatorisch, also mitbestimmend. Ich werde Ihnen etwas über Mitbestimmung erzählen. Es wird Diskussionen zwischen Arzt und Patient geben, denn die Entscheidungen, die hier getroffen werden, wiegen schwer. Die alte Medizin, die alte, bevormundende Medizin, als der Arzt Gott war, die vertrauenswürdige Person im Spiel, hat ausgedient. Die Patienten wissen viel besser Bescheid, durch das Internet, durch Freunde. Die Entscheidungen betreffen ja auch das Innerste, den Kern ihrer Seele und ihres Körpers. Sie müssen am Entscheidungsfindungsprozess mitwirken. Darauf werde ich gegen Ende des Vortrags noch zurückkommen. Und alles wird zunächst auf dem menschlichen Genom basieren. Wieder geht es um den Fortschritt in der Chemie. Wally Gilbert ist hier unter uns, einer der Väter der Sequenzierung. Es begann mit der Fähigkeit, die DNA zu sequenzieren. Dann ging es weiter mit der Fähigkeit, das gesamte menschliche Genom zu sequenzieren; im April 2000 wurde es entschlüsselt. Das war ein mehrjähriges Multimilliarden-Dollar-Projekt mit einem Genom. Mittlerweile sind wir so weit, dass wir wahrscheinlich schon in naher Zukunft für ein paar hundert Dollar in wenigen Stunden ein persönliches Genom erstellen können. Es wird ein Routine-Test. Doch es geht nicht nur um das Genom, denn die Informationen über die Krankheiten befinden sich nicht nur im Genom. Das Genom ist der Anfang. Sie befinden sich im Transkriptom, im Proteom und im posttranslationalen Proteom. Es noch viel komplizierter, der Fahrplan ist ziemlich kompliziert. Aber wenigstens kennen wir die Bestandteile des Fahrplans. Der Grund dafür, warum wir diesen Weg beschritten haben, liegt nicht nur im Fortschritt der Chemie und in der Fähigkeit, ins Innere des Genoms vorzudringen, sondern auch in der Unzufriedenheit mit einer Medizin, die so etwas wie eine Pyjama-Medizin mit Einheitsgröße war: Wir haben uns in erster Linie auf Krankheiten konzentriert. Suchte eine Gruppe von Patienten an einem bestimmten Tag den Arzt auf dann stellten wir schon bald nach dem Beginn der Behandlung fest, wie sie sich aufspalteten. Einige von ihnen reagieren überhaupt nicht auf die Behandlung. Ein paar von ihnen sprechen sogar negativ auf die Behandlung an. Und einige von ihnen sprechen gut auf die Behandlung an und werden geheilt. Zu Beginn waren sie für uns immer wieder derselbe Patient, jedenfalls waren sie sich sehr ähnlich. Ein Knoten in der Brust, keine Metastasen, es sieht gut aus. Der Knoten wird operativ entfernt. Zusätzlich wird mit Chemo- und Strahlentherapie behandelt, alles sieht gut aus. Trotzdem gehen die Patienten verschiedene Wege. Warum? Erst jetzt kommen wir darauf, warum das so ist. Weil Patient A nicht Patient B ist. Wir haben uns auf die Krankheit konzentriert; jetzt richten wir den Spiegel im Kontext des Patienten auf die Krankheit. Das ist das Wesen der Revolution. Nehmen wir zum Beispiel Brustkrebs. Man weiß, dass Brustkrebs, wie ich schon sagte, ein Knoten in der Brust sein kann. Doch jetzt beginnen wir damit, ihn molekular zu zerlegen. Bis jetzt verließ man sich auf das Glück. Hier sind also zwei Frauen, Frau A und Frau B. Man sieht, dass das Gewebe, das man Frau B entnommen hat, mit etwas eingefärbt ist, womit das Gewebe von Frau A nicht eingefärbt ist. Es handelt sich um einen mutierten Östrogen-Rezeptor. Der mutierte Östrogen-Rezeptor kann mit Tamoxifen behandelt werden. Es wäre aber sinnlos, Frau A mit Tamoxifen zu behandeln, da es ihr nicht helfen würde. Sie hat keinen mutierten Östrogen-Rezeptor. Das Gleiche gilt für den EGF-Rezeptor, den ErbB2-Rezeptor. Diese Frau kann mit Herceptin behandelt werden, das den Rezeptor, den mutierten Rezeptor, an der Oberfläche der Zelle clustert und ihn nach der Ubiquitinierung im Lysosom der Zersetzung zuführt. Wenn eine Frau keinen mutierten HER2-Rezeptor hat, ist es sinnlos, sie mit Herceptin zu behandeln. Sie sehen, wir versuchen, den Brustkrebs zu unterteilen. Es gibt nicht den Brustkrebs. Es gibt Brustkrebs mit Adressen: Progesteron-Rezeptor, Östrogen-Rezeptor, EGF-Rezeptor. Und dann gibt es die dreifach negativen, die nichts davon aufweisen. Die erweisen sich als die aggressivsten, da wir sie nicht behandeln können. Doch dafür gibt es einen Grund. Und wir sind dabei, die wissenschaftliche Gemeinschaft ist dabei, den Grund herauszufinden. Wie? Nun – eher systematisch als ziellos. Systematisch, indem wir uns die DNA vornehmen, alle Mutationen identifizieren, die Mutationen in Mutationen von Wachstumsfaktor-Rezeptoren clustern, Signalübertragungs-Mutationen, Nukleartransport-Mutationen und so weiter und diejenige Mutation identifizieren, die zum Krebs führt. Dann gehen wir – ein interdisziplinärer Ansatz – mit einem Chemiker zurück ins Labor und synthetisieren nun planvoll ein Medikament, das in das mutierte Gen passen wird. Das ist also der Fahrplan. Zuerst kommt die Identifikation. Doch zur Identifizierung dürfen wir uns nicht mit einem Brustkrebs begnügen. Wir müssen Hunderte oder Tausende von ihnen sequenzieren, um eine Karte aller Mutationen zu erhalten, die zu Brustkrebs führen. Dann sind wir in der Lage, die Unterteilung vorzunehmen. Und viele werden noch dazukommen. Es wird nicht mehr den Brustkrebs geben. Es wird Brustkrebs A, B, C, D, E, F und so weiter geben. Und jeder von ihnen hat seine eigene Behandlung. Wir wenden uns also einer ganz anderen Art von Medizin zu. Die Krankheit liegt im Kontext des Patienten. Und es geht nicht nur um Krankheiten, es geht auch um die Wirkung von Medikamenten. Sehen wir uns die Nebenwirkungen an. Tödliche Nebenwirkungen sind wohl die viert- bis sechsthäufigste Todesursache in den USA. Wenn wir einem Patienten ein Arzneimittel geben, haben wir kein Instrument, mit dem wir vorhersagen können, wie der Patient reagiert – positiv, teilweise, überhaupt nicht oder negativ. Eine nicht geringe Zahl von Patienten töten wir mit Nebenwirkungen – unschuldig, da wir kein Instrument zur Vorhersage haben. Die wahrscheinlich bemerkenswerteste Reaktion, die Sie kennen, ist die Überempfindlichkeit gegen Penicillin. Ich bin sicher, Sie wissen alle, ob Sie auf Penicillin überempfindlich sind. Aber sonst? Wissen Sie sonst noch etwas über Ihre Überempfindlichkeiten? Ich wette, dass fast niemand von Ihnen irgendetwas darüber weiß, wogegen er sonst noch überempfindlich ist. Und ich kann Ihnen sagen, dass es auf diesem Planeten keine Verbindung gibt, von Pflanzen oder von Tieren, natürlich oder menschgemacht... auf die nicht irgendjemand, der auf diesem Planeten wandelt, überempfindlich ist. Aber wie bringen wir es in Erfahrung? Wir können es nicht wissen, nur durch Versuche bringen wir es heraus, aber Versuche sind uns nicht möglich. Und dann entsteht aus leichten Nebenwirkungen wie Ausschlag oder Hautrötung, aus einem Ekzem, das überhaupt nicht schlimm ist, ein anaphylaktischer Schock. Und wir sehen die Patienten im Krankenhaus sterben. Die Macht der personalisierten Medizin wird auch das vorhersagen, da wir vorhersagen werden, welche Patienten auf das Medikament ansprechen werden. Und nur den Respondern, wie wir sie nennen, geben wir das Medikament. Alle anderen sind entweder überempfindlich oder sie sprechen überhaupt nicht darauf an. Warum sollte man ihnen das Medikament geben? Und auch dieses Geheimnis ist in unserer DNA verankert, im Transkriptom, im Proteom, im posttranslationalen Proteom und so weiter. Hier sehen Sie alle vier Reaktionen auf Medikamente, von positiv bis negativ. Wir müssen wirklich darüber Bescheid wissen; das ist kein nebensächliches Problem der Medizin. Und warum gibt es diese Unterschiede? Weil wir alle verschieden sind – wir sind groß und klein, dick und dünn, männlich und weiblich, wir leben am Südpol oder in Afrika, wir essen Weißkohl oder Schweinefleisch. Wir sind verschiedene Menschen. Und jetzt entwickeln wir endlich Instrumente dafür, wie wir uns als Individuen begreifen können. Lassen Sie mich zum Schluss kommen. Es liegt also alles im menschlichen Genom. Wir entwickeln einen Genom-Atlas und Datenbanken; alles liegt im Proteom und im Transkriptom. Lassen Sie mich abschließend auf die Probleme zu sprechen kommen, mit denen wir es zu tun haben. Einige Probleme sind technischer, andere sind ethischer Natur. Die technischen Probleme sind schnell abgehandelt – viele Krankheiten betreffen mehrere Gene. Die Zeiten sind vorbei, in denen wir... Sie wissen schon: ein Gen, eine Krankheit. Es gibt viele Krankheiten, die mit nur einem Gen verbunden sind. Doch Stoffwechselkrankheiten, Diabetes, bestimmte psychische Erkrankungen, Autismus betreffen mehrere Gene, und wir müssen wissen, welchen Beitrag die Gene jeweils leisten. Tumore zeichnen sich durch genomische Instabilität aus. Wir entdeckten eine Mutation, oder zwei oder drei. Wir beginnen mit der Behandlung; das Genom mutiert weiter und wird gegen die Medikamente resistent. Humanexperimente sind sehr kompliziert und teuer. Wir können nicht Experimente mit Menschen so wie mit Mäusen durchführen. Mäuse sind einfach. Sie sind eine Rasse oder verschiedene Arten. Um acht Uhr morgens schalten wir das Licht im Käfig an, um acht Uhr abends schalten wir es wieder aus. Wir füttern sie; sie sind süß, und wir haben schon Millionen Mäuse von Krebs geheilt. Doch es zeigte sich, dass die Grenze zwischen Mäusen und Menschen fast unpassierbar ist. Es mangelt uns insbesondere an Tiermodellen für neurodegenerative und psychische Krankheiten. Die Kosten der Entwicklung neuer Medikamente, zumal die Ära der Kassenschlager vorbei ist. Bisher behandelten wir die Hypercholesterinanämie mit Statinen, aber jetzt sprechen einige Patienten nicht mehr darauf an. Und es wird eine Art von Hypercholesterinanämie geben und eine andere und noch eine andere und noch eine andere... der Markt wird sich teilen; die Unternehmen werden immer mehr Medikamente für denselben Marktanteil entwickeln müssen. Darüber sind sie gar nicht erfreut. Sie sehen also, dass es viele technische Probleme gibt. Doch das Problem, das jedenfalls mir als Menschen die größten Sorgen bereitet, ist das bioethische Problem der Verfügbarkeit von genetischen Informationen: Die sensibelsten Daten, die wir haben, vertrauen wir einem Arzt, einer Datenbank oder wem auch immer an. Wir glauben, dass sie dort sicher sind. Denken Sie daran: Diese Informationen geben in gewisser Weise Aufschluss über ihre künftigen Krankheiten; sie sind über die Maßen sensibel. Und wie sich herausstellt, sind sie unmöglich zu schützen. Was immer wir auch tun... ein paar Israelis, die im Broad Institute arbeiten, entwickeln einen Algorithmus zur namentlichen Identifizierung von Personen allein durch die Schnittanalyse von Verwandten, die ihre Daten bei Google und anderen Datenbanken namentlich hinterlegt haben. Sie wissen, wie man... das sind keine Hacker, es geht nicht um Verbrechen, um Gesetzesverstöße. Es ist nur eine wissenschaftliche Abhandlung, die vor kurzen erschienen ist. Sehen Sie hier: „Genetische Privatsphäre – die Fähigkeit, Personen anhand ihrer anonymen Genomsequenz mittels eines klugen Algorithmus und öffentlicher Datenbanken zu identifizieren, gefährdet den Grundsatz der Vertraulichkeit persönlicher Daten.“ Manche gehen sogar noch weiter und sagen: „Machen Sie sich auf das große Genomleck gefasst.“ Wir wissen immer noch nicht, wie wir damit umgehen sollen. Doch jenseits davon, jenseits der Vertraulichkeit, liegen Probleme, die nichts mit Vertraulichkeit zu tun haben. Ich denke, ich werde nicht zu sehr ins Detail gehen. Ich erzähle Ihnen nur eine Geschichte, die Sie alle kennen, aber Sie kennen vielleicht nicht alle daraus resultierenden Folgen. Es ist die Geschichte dieser schönen Frau, Angelina Jolie. Vor einigen Wochen erzählte sie der ganzen Welt, dass sie Trägerin eines Gens namens BRCA1 ist. Das ist eine Ubiquitin-Ligase, ein weiteres Element in dem von uns entdeckten System. Diese Mutation führt zur Anfälligkeit sowohl für Brustkrebs als auch für Eierstockkrebs. Sie entschied sich dafür, beide Brüste und in drei Monaten auch die Eierstöcke entfernen zu lassen. Das war eine sehr gute, sehr mutige Tat, denn sie ermutigt andere Frauen, es ihr gleichzutun. Aber sie zeigt auch deutlich das Hauptproblem auf, das die personalisierte Medizin meiner Ansicht nach hat. Zunächst einmal – ein großes Problem ließ sie unbeachtet, nämlich das ihrer Töchter. Für sich selbst hat sie das Problem gelöst, denn sie ist verheiratet und hat Töchter, adoptierte Töchter und eigene. Aber eine sechzehn- oder zwanzigjährige Tochter, die aufs College geht und sich mit ihrem Freund trifft oder dass ihre Mutter eine Trägerin und sie eine potentielle Trägerin ist? Wird sie sich testen lassen oder nicht? Und wenn sie sich testen lässt und der Test positiv ausfällt – wie steht sie dann zu ihrem Freund, zu Kindern, zu ihrer Zukunft? Nun, die Zukunft ist nicht ganz so düster, wie ich sie dargestellt habe, denn es ist immer so, dass die Diagnosetechnik unseren Fähigkeiten, die Krankheiten zu behandeln und damit umzugehen, einen Schritt voraus ist. In der Zukunft werden wir in der Lage sein, Gene auszutauschen. Es gibt als eine Zukunft, es droht nicht nur Unheil. Doch es wird eine Übergangszeit geben, in der wir uns in einer Art Spannungsfeld bewegen werden: Wir wissen, was wir haben, aber wissen noch nicht, was wir damit anstellen sollen. Lassen Sie es mich in einem Satz zusammenfassen: Personalisierte Medizin dringt in die sensibelste Schicht unserer Existenz ein – und die Zukunft kennen wir nicht. Das ist ja das Gute daran. Denn wenn wir erst einmal die Zukunft kennen, ist unsere innere Struktur erschüttert. Vielen Dank. Beifall.

Aaron Chiechanover on Breast Cancer
(00:16:03 - 00:21:46)

The first Lindau lecture to address cancer was given at the second meeting on medicine in 1954 by the 1939 Nobel Laureate in Physiology or Medicine, Gerhard Domagk. His topic was the chemotherapy of tumours, a subject he returned to in 1957. Sadly enough, all the recordings from this meeting seem to be lost. This is a pity, since also the 1943 Chemistry Laureate George de Hevesy and the 1946 Physiology or Medicine Laureate Wendell Stanley addressed cancer topics. In particular, Stanley gave the first Lindau lecture on the relation between viruses and cancer.

Other Nobel Laureates who have tested their creativity on the different aspects of the cancer problem, but whose lectures are for different reasons not discussed in this text, are the 1929 Chemistry Laureate Hans von Euler-Chelpin and the Physiology or Medicine Laureates from 1934, William Murphy, from 1959, Severo Ochoa, from 1974, Christian de Duve, from 1977, Andrew Schally and from 2001, Timothy Hunt.

One of the early Nobel Laureates who had a theory of cancer was the biochemist Otto Warburg, who received his Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1931. From a superficial examination of the Internet one would conclude that the prize was given for his cancer research. But this is not correct, since he was given the prize “for his discovery of the nature and mode of action of the respiratory enzyme”. His cancer theory goes back to the 1920’s, when he put forward the hypothesis that the primary cause for normal cells to turn into cancer cells is that their energy production switches from the normal respiration process (based on oxygen supply) to a fermentation process (based on supply of sugar). According to his theory, this switch should be effected by external disturbances such as toxic material, etc (for which he used the term secondary causes). Listen to the last part of Otto Warburg’s 1966 lecture “On the Primary Causes and on the Secondary Causes of Cancer”. The original title of this talk, which is given in German, is “Über die letzte Ursache und über die entfernten Ursachen des Krebses”.

Warburg’s talk stirred up a lot of interest and the local newspapers carried headlines such as “The Riddle of Cancer is Solved”. Later research, though, has shown that it is correct that cancer cells use the fermentation of sugar, but not because they have stopped using oxygen, but only to receive extra energy. On the other hand, Warburg’s advice to keep away from toxic materials is still true today. He himself was known not only for arguing strongly for his theories, but also for living his life according to them. To avoid getting cancer, he produced his own foodstuff in an ecological way around his villa in Berlin-Dahlem.

The next lecture on cancer was given by Charles Huggins in 1969. His interest at the time was not so much on the theory of cancer, but on laboratory experiments. For these he first wanted to find the most aggressive chemical compound and the laboratory animal that reacts most rapidly in developing cancer. Since a long time, it was known that hydrocarbons are carcinogenes. They appear in ordinary soot and a British doctor had noticed already during the 18th Century that chimney sweeps developed cancer on the scrotum from not cleaning themselves or their clothes properly. The title of Huggin’s talk is “The Corticolytic Hydrocarbons”.

Charles Huggins (1969) - The Corticolytic Hydrocarbons

This concludes the feast of reason, and the last speaker is reminiscent of the last man to finish a marathon race. The winner is known. It’s also known to the last speaker, but he’s determined to finish anyway. I’ll try to remember that 'brevity is the soul of wit'. Professor Szent, ladies and gentlemen. The picturesque concept of 'zauberkugel' was introduced by Paul Ehrlich to describe the effect of aromatics bearing trivalent arsenic on parasites. Now we shall attempt a pharmacologic dissection of adrenal cortex. I believe that techniques rule science; that seated at your desk you have no chance. The maturity of any branch of science depends upon the available techniques. Cancer research is not done very well, because the techniques have been rather clumsy. We wanted a rapid and simple method to induce cancer in every experimental animal. We want to do it quickly and without any work. We decided we would devote a few months in search of one: the most potent of the polycyclic aromatic carcinogenic hydrocarbons. Second, we would look for the most susceptible tissue of living creatures. And third, we would combine A and B and determine the maximum amount tolerable by the animal. I realise that the emotional tension is terrible. So I’ll quickly tell what the answers to these questions are. The most potent of the polycyclic aromatic hydrocarbons is 7,12-dimethylbenz(a)anthracene. In English this is 7,12-dimethylbenzanthracene. Let’s abbreviate this and it's 7,12-DMBA. As you know this has a Chinese meaning, and it is this (writes sign on blackboard). The sinologists in the audience recognise right away that this is 'dian' or fires; this is 'ba' or 8. When you give a dose of DMBA you light 8 fires, namely you elicit 8 cancers. How is this done? One gives a dose to a young adult rat by mouth, 30 milligrammes dissolved in oil, by stomach tube, and cancer is underway. The cancer starts within one hour. And this is fine. It’s slightly clumsy - slightly clumsy to give a feeding. This is cancer induced by a single meal of the rat, but it’s a little clumsy. So what one does now? This is the 1968 model, the 1969 model is this. One dissolves the hydrocarbon in oil. One homogenises the oil in water. And then one injects intravenously. Therefore at a given instant of time, at a precisely known instant of time, the cancer has started. And it’s known that the cancer is underway within 60 minutes. Because if you take the most sensitive tissue and transplant it to another animal, the animal develops cancer. Now the most sensitive tissue known in biology is mammary gland of young adult rats, and this is the most sensitive to 2 things: polycyclic aromatic hydrocarbons and also to radiation. This is still a fourth way that one can represent DMBA by the methods of calculi. Now, science is people. This is Werner Bachmann, 1901 to 1951, a creative chemist who spent his professional life at the University of Michigan, studying one thing, namely free radicals. He synthesised first DMBA. We were busy and happy with the new discovery, producing cancer in every animal. It was what you call instant cancer. It was second do-it-yourself. It was third cancer research without tears, since it was a 'Kinderspiel' and without statisticians, since it was 100%. So this was quite good. But a scientist in the lab is this. All kinds of wonderful things go on in the laboratory that the scientist does not see. I think that scientific man in the laboratory is rather good at devising experiments, and not very good at observing that which is going on around him. This is not Venus de Milo, this is a rat which 50 days ago received a massive intravenous injection of DMBA, a large tolerable dose we call pulse dose, because at a precise second of time it is introduced into the blood. And we studied this. And the thing about cancer is to cure it, right? We were doing that and looking at these things. But one day we found these animals had very large adrenals, which were very hard. And we thought, well this is great, now this is adrenal cancer. But we made a section of the adrenal and found that the animals which had received DMBA, the middle of the adrenal had turned into stone. What was the incidence of that? - 100%. And how long had it been going on? Since the time of the pulse dose. And it had taken us 3 months to observe this. So we thought we better study the invariable effect, the selective destruction, the zauberkugel of DMBA, on middle layer of adrenal cortex. The adrenal gland from a biochemical standpoint consists of 3 layers: the outer layer, glomerulosa; the middle layer, fasciculata/reticularis; and the inner is medulla. Now these are all very long and hard names, and the mind is not a bottomless pit. So we remember these things in the following way: One of the great chemists of the age, Guy Frederic Marrian. We will give him an additional name which he does not have: a Richard. Now he becomes Guy Frederic Richard Marrian. Let us kill Frederic and Richard and then Guy Marrian will stay alive. So that’s what we do. This is adrenal cortex of the rat. And blood enters the outer layer of glomerulosa. And then it starts its slow decent down the chromatic graphic columns to the medulla. Middle layer is this great area. This is what is destroyed by DMBA. Middle layer then consists of the chromatographic columns that carry the blood and of hormone sequatory cells. And when you destroy either one or the other - and you can destroy either the chromatographic columns or the hormone sequatory cells - when you destroy one or the other, then both die. And that gives place to adrenal apoplexy. This is a great vivid display of nature reminiscent of red lights in the dark. The chromatographic columns are lined with sinusoidal endothelium which can phagocytise particulate matter. This is a demonstration of the lining of the chromatographic columns. Thorium dioxide has been injected, and it has been ingested. And these are little mirrors which reflect the light and show that this is sinusoidal endothelium which can phagocytise particles. Here is the effect of adrenal apoplexy. And for 24 hours nothing happens. And then at 30 hours the adrenal gland bleeds - here the control. Here we see the 3 layers of adrenal. The outer layer with the anastomosing capillaries, where aldosterone is formed. Here is one of the chromatographic columns which is still open - the others have died. And here is the adrenal apoplexy which is reminiscent of red lights in the dark. Histology. The outer layer is perfect and undamaged. The medulla is perfect and undamaged. Middle layer is killed by zauberkugel, namely (writes on the board). And here on the 9th day you see adrenal medulla; and you see here the adrenal gland has turned into stone. And this is a permanent mark. This stone in the middle of the adrenal calcification of the necrotic tissue - this is the necrotic tissue – these are adrenal glands from 6 rats. Each one received a pulse dose 9 days ago. And this stone means X days ago this animal was exposed to DMBA or one of its congeners. Now, this susceptibility of the adrenal gland is ACTH-dependent. It can be produced by a meal - namely 30 milligrammes of 7,12 - or by injection. The young animal can tolerate more of it than the old animal. The young animal at age 25 days received 30 milligrammes and at 45 days 30 milligrammes: at 25 days no adrenal apoplexy, at 45 days 10 out of 10. But: the hormone that it depends on is corticotrophin. You start at 21 days in one of these animals and give corticotrophin for 4 days, then a single feeding of the corticolytic agent, and then you have adrenal apoplexy. So we’ve been interested in this observation which is... really it's kinderspiel to do. All you need to know is, can you tell the difference between red and white? Here we have the base pairs. This is a wonderful thing. This is steric relationship. This is thymine and adenine. And one makes a little box to surround the base pairs. In this little box fits 7,12-dimethylbenzanthracene. It has the same steric size as the base pairs, guanine-cytosine or adenine-thymine. So this little box is a simple way to judge steric relationships. Here again is the Pandora box, constructed to hold the base pairs. And in this fits well cortisol. So here we see 3 things that fit in this box: the base pairs, the most powerful polycyclic aromatic hydrocarbons, and the active sex hormones and corticotrophic hormones. This is the dimethylbenzanthracene. And Boylan found that it readily undergoes hydroxylation. This very powerful carcinogen differs from most polycyclic aromatic hydrocarbons. They undergo hydroxylation in the ring structure. But 7,12 undergoes hydroxylation in the methyl groups preferentially to form 7-hydroxymethyl-12-methylbenzanthracene or 12-hydroxymethyl-7-methylbenzanthracene or 7,12-dihydroxybenzanthracene. Only this one is corticolytic; these do not destroy the adrenal cortex of the rat. In this region if you want to get ahead sometimes what you do is twist the formula around. And that’s what has been done here. This is 7-hydroxymethyl-12-methylbenzanthracene related to cortisol, and you can see there is a considerable similarity. This is buckled and this is flat. This is not carcinogenic. This is a weak carcinogen. Without hydroxymethyl it is the strongest one that is known. Now we know the molecular structure of the corticolytic hydrocarbon. They are derivatives of benzanthracene. It is obligatory that a methyl group be present at position 12. It is also obligatory that an additional alkyl or hydroxyalkyl group be present at position 7. This is a bifunctional effect of one of the functions, namely that at position 12 being required to be a methyl group - with an ethyl group es geht nicht (it doesn't work). This must be methyl. Here you have a considerable leeway. For example with the following groups we’ve made... these derivatives are synthesised in our laboratory with a methyl group 7,12-DMBA. This is corticolytic. We’ll assume in the next minute that all of the groups are derivatives of 12-methylbenzanthracene: So the corticolytic agent which selectively destroys... massively destroys adrenal cortex consists of derivatives of benzanthracene, 12-methylbenzanthracene with an oxygen… (end of recording).

Dies beschließt das Fest der Vernunft, und der letzte Sprecher erinnert an den letzten Läufer bei einem Marathonrennen. Vor 2 Stunden war der Lauf beendet. Der Sieger steht fest. Er ist auch dem letzten Vortragenden bekannt, aber er ist entschlossen, das Rennen dennoch zu beenden. Ich werde mich versuchen daran zu erinnern, dass die Würze in der Kürze liegt. Professor Szent, meine Damen und Herren. Der pittoreske Begriff einer Zauberkugel wurde von Paul Ehrlich eingeführt, um den Affekt einer aromatischen Verbindung mit einem dreiwertigen Arsen auf Parasiten zu beschreiben. Nun werden wir eine pharmakologische Sektion der Nebennierenrinde versuchen. Ich bin davon überzeugt, dass Methoden die Wissenschaft regieren. Dass man allein an seinem Schreibtisch keine Chance hat. Die Reife eines Wissenschaftszweiges hängt von den ihm zur Verfügung stehenden Methoden ab. Der Krebsforschung geht es nicht gut, denn ihre Methoden sind ziemlich unbeholfen gewesen. Wir suchten nach einer schnellen und einfachen Methode, um Krebs in jedem Versuchstier auszulösen. Wir wollten dies schnell und mühelos tun. Wir entschlossen uns, einige Monate lang danach zu suchen: nach den wirksamsten polyzyklischen, aromatischen, karzinogenen Kohlenwasserstoffen. Zweites würden wir nach dem empfindlichsten Gewebe von Lebewesen suchen. Und drittens würden wir A und B kombinieren und festzustellen, welche Maximalmenge des Karzinogens ein Tier tolerieren würde. Mir ist klar, dass die emotionale Spannung furchtbar ist - ich werde Ihnen die Antwort auf diese Fragen also schnell mitteilen. Der wirksamste polyzyklische, aromatische karzinogene Kohlenwasserstoffe ist 7,12-Dimethylbenzanthrazen. Im Englischen heißt er 7,12-dimethylbenzanthracene. Lassen Sie uns dies abkürzen zu 7,12-DMBA. Wie Sie wissen, hat dies im Chinesischen eine Bedeutung, und zwar folgende: (schreibt an die Tafel) Die Sinologen unter den Zuhörern erkennen sofort, dass dies ‚dian‘ oder Feuer bedeutet, dies ist ‚ba‘ oder 8. Wenn man eine Dosis DMBA verabreicht, zündet man 8 Feuer an, denn man löst 8 Krebsarten aus. Wie macht man dies? Man verabreicht einer erwachsenen, jungen Ratte 30 mg in Fett gelöst oral, durch einen Magenschlauch, und schon beginnt der Krebs zu wachsen. Der Krebs beginnt sein Wachstum innerhalb einer Stunde. Und das ist ok. Es ist ein wenig unbeholfen – etwas ungeschickt, eine Fütterung durchführen zu müssen. Dies ist ein durch eine einzige Fütterung der Ratte induzierter Krebs, aber es ist etwas unbeholfen. Also, was machte man anschließend? Dies ist das 1968-Modell; das Modell von 1969 ist dies: Man löst den Kohlenwasserstoff in Öl. Man homogenisiert das Öl in Wasser. Und dann injiziert man es intravenös. Daher hat der Krebs zu einem exakten Zeitpunkt, zu einem genau bekannten Zeitpunkt, sein Wachstum begonnen. Und wir wissen, dass der Krebs innerhalb von 60 Minuten zu wachsen beginnt. Denn, wenn man das empfindlichste Gewebe nimmt und es in ein anderes Tier transplantiert, dann entwickelt das Tier Krebs. Nun, das empfindlichste Gewebe, das Biologen bekannt ist, sind die Milchdrüsen einer jungen erwachsenen Ratte. Zwei Einflüssen gegenüber ist es am empfindlichsten: polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen und Strahlung. Dies ist noch ein vierter Weg, durch den man DMBA durch Rechenmethoden darstellen kann. Nun, die Wissenschaft: das sind die Menschen, die sie betreiben. Dies ist Werner Bachmann. Er lebte von 1901 bis 1951. Ein kreative Chemiker, der sein Berufsleben an der Universität von Michigan verbrachte, indem er eine Sache studierte: und zwar freie Radikale. Er war der erste, der DMBA synthetisierte. Wir waren viel beschäftigt und glücklich über die neue Entdeckung, wir lösten Krebs in jedem Tier aus. Es war, was man als „sofortigen Krebs“ bezeichnen würde. Es war zweitens do-it-yourself, und drittens war es Krebsforschung ohne Tränen, da es ein Kinderspiel war, ohne dass Statistik eine Rolle spielte, denn sie hatte eine Erfolgsquote von 100 %. Dies war also sehr gut. Doch einem Wissenschaftler im Labor geht es folgendermaßen. Alle möglichen wundervollen Dinge passieren im Labor, von denen der Wissenschaftler nichts sieht. Ich denke, dass Wissenschaftler im Labor sehr gut darin sind, Experimente auszudenken, und nicht gut darin, das zu beobachten, was um sie herum geschieht. Dies ist nicht die Venus von Milo. Dies ist eine Ratte, die vor 50 Tagen eine massive intravenöse Injektion mit DMBA erhalten hat. Eine große tolerable Dosis nennen wir eine Pulsdosis, da sie zu einer bestimmten Sekunde in das Blut eingeführt wird. Vor 50 Tagen wurde dieses Tier injiziert, und hier sieht man 4 der 8 Feuer, die ausgelöst wurden. Wir haben dies untersucht. Und die Sache mit dem Krebs, das ist ihn zu heilen, nicht wahr? Wir taten dies, und schauten uns diese Dinge an. Doch eines Tage stellten wir fest, dass diese Tiere sehr große Nebennieren hatten, die sehr hart waren. Und wir dachte uns: nun ja, das ist ja großartig - ein Krebs der Nebenniere. Doch wir nahmen eine Sektion der Nebenniere vor und stellten fest, dass das Innere der Nebennieren dieser Tiere, die DMBA bekommen hatten, sich versteinert hatte. Und wie häufig kam das vor? Mit einer Häufigkeit von 100 %. Und seit wann war dies schon so? Seit der Zeit der Pulsdosis. Es hatte 3 Monate gedauert, bis wir dies bemerkten. Also dachten wir uns, dass wir besser die invariable Wirkung, die selektive Zerstörung, die Zauberkugel des DMBA studieren, und zwar der mittleren Schicht der Nebennierenrinde. Biochemisch betrachtet, besteht die Nebenniere aus 3 Schichten: der äußeren Schicht, der Glomerulosa, der mittleren Schicht, der Fasciculata oder Reticularis, und der inneren Schicht, der Medulla. Nun, dies alles sind sehr lange und komplizierte Namen, und der Verstand ist kein Fass ohne Boden. Wir prägen uns diese Namen auf folgende Weise ein: einer der größten Chemiker unserer Zeit ist Guy Frederic Marrian. Wir geben ihm einen zusätzlichen Namen, den er nicht hat: Richard. Dadurch wird er zu Guy Frederic Richard Marrian. Töten wir Frederic und Richard, dann bleibt Guy Marrian am Leben. So machen wir das. Dies ist die Nebennierenrinde der Ratte. Und das Blut tritt in die äußere Schicht der Glomerulosa ein. Und dann tritt es seinen langsamen Abstieg die chromatografischen Säulen hinunter zur Medulla an. Die mittlere Schicht ist dieser große Bereich. Sie ist das, was durch DMBA zerstört wird. Die mittlere Schicht besteht dann aus den chromatografischen Säulen, die das Blut tragen, und aus Hormon absondernden Zellen. Und wenn man entweder das eine oder das andere zerstört – man kann entweder die chromatografischen Säulen oder die Hormone absondernden Zellen zerstören – wenn man das eine oder andere zerstört, dann sterben beide. Und das führt zur Apoplexie der Nebenniere. Dies ist ein großartiges, lebhaftes Schauspiel der Natur, das an rote Lichter im Dunkeln erinnert. Die chromatografischen Säulen sind mit sinusförmigem Epithel ausgekleidet, das bestimmte Materialien phagozytieren kann. Dies ist eine Darstellung der Auskleidung der chromatografischen Säulen. Thoriumdioxid wurde injiziert, und es wurde aufgenommen. Und dies sind kleine Spiegel, die das Licht reflektieren und die zeigen, dass diese ein sinusförmiges Epithel ist, das Partikel phagozytieren kann. Dies ist die Wirkung einer Nebennierenapoplexie. Vor drei Tagen wurde DMBA injiziert. Und 24 Stunden lang ist nichts passiert. Und dann blutet die Nebenniere nach 30 Stunden – hier die Kontrolle. Hier sehen wir die drei Schichten der Nebenniere. Die äußere Schicht mit den anastomisierenden Kapillaren, in denen das Aldosteron gebildet wird. Hier ist eine der chromatografischen Säulen, die noch offen ist – die anderen sind abgestorben. Und hier ist die Nebennierenapoplexie, die an rote Lichter im Dunkel erinnert. Histologie. Die Außenschicht ist perfekt und unbeschädigt. Die Medulla ist perfekt und unbeschädigt. Die mittlere Schicht wurde von der Zauberkugel zerstört, das heißt (schreibt an die Tafel). Und hier am 9. Tag sehen Sie die Nebennieren-Medulla. Und sie sehen hier, dass sich die Nebennierendrüse in Stein verwandelt hat. Dies ist ein dauerhaftes Merkmal. Der Stein in der Mitte der Nebennierenkalzifikation ist nekrotisches Gewebe – dies ist das nekrotische Gewebe. Dies sind Nebennieren von 6 Ratten. Jede von ihnen erhielt vor 9 Tagen eine Pulsdosis. Und dieser Stein bedeutet, dass dieses Tier vor x Tagen DMBA oder einer verwandten Substanz ausgesetzt wurden. Diese Anfälligkeit der Nebennierendrüse ist ACTH-abhängig. Sie kann durch eine Mahlzeit verursacht werden – nämlich durch 30 mg 7,12-DMBA – oder durch eine Injektion. Jungtiere tolerieren mehr davon als ältere Tiere. Das Jungtier erhielt im Alter von 25 Tagen 30 mg und mit 45 Tagen 30 mg: nach 24 Tagen kam es zu keiner Nebennierenapoplexie, nach 45 Tagen zu 10 von 10. Aber: das Hormon, wovon dies abhängt, ist Kortikotropin. Man beginnt nach 21 Tagen bei einem dieser Tiere und gibt vier Tage lang Kortikotropin. Dann eine einzelne Fütterung mit dem kortikolytischen Wirkstoff, und dann kommt es zu einer Nebennierenapoplexie. Wir waren also an diesen Beobachtungen interessiert, die wirklich kinderleicht waren. Alles, was man wissen muss ist: kann man den Unterschied zwischen Rot und Weiß feststellen? Hier haben wir die beiden Paare. Dies ist eine wunderbare Sache. Dies ist eine räumliche Beziehung. Dies sind Thymin und Adenin. Und eins macht eine kleine Box, um diese Basenpaare zu umgeben. In diese kleine Box passt 7,12-Dimethylbenzanthrazen. Es hat dieselbe räumliche Größe wie die Basenpaare Guanin-Cytosin oder Adenin-Thymin. Diese kleine Box ist also eine einfache Methode, um räumliche Beziehungen zu beurteilen. Hier ist die Box der Pandora noch einmal, die konstruiert ist, diese Basenpaare aufzunehmen. Und hier hinein passt Kortisol sehr gut. Hier sehen wir also 3 Dinge, die in diese Box passen: die Basenpaare, die wirksamsten polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe und die aktiven Sexualhormone und kortikotrophen Hormone. Dies ist das Dimethylbenzanthrazen. Und Boylan fand heraus, dass es sehr leicht eine Hydroxylierung durchmacht. Dieser höchst wirksame, krebserregende Stoff unterscheidet sich von den meisten polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen. Sie durchlaufen die Hydroxylierung in der Ringstruktur. Doch 7,12 durchläuft die Hydroxylierung vorzugsweise in den Methylgruppen. um 7-Hydroxymethyl-12-Methylbenzanthrazen oder 12-Hydroxymethyl-7-Methylbenzanthrazen oder 7,12-Dihydroxybenzanthrazen zu bilden. Nur dies zerstört die Nebennierenrinde; diese zerstören die Nebennierenrinde der Ratte nicht. In diesem Bereich muss man manchmal die Formel umdrehen, wenn man Fortschritte machen will. Und das ist es, was hier geschehen ist. Dies ist das mit Kortisol verwandte 7-Hydroxymethyl-12-Methylbenzanthrazen, und wie Sie sehen, besteht hier eine beträchtliche Ähnlichkeit. Dies ist krumm und dies ist flach. Dies ist nicht krebserregend. Dies ist ein schwaches Karzinogen. Mit Ausnahme von Hydroxymethyl ist es der stärkste bekannte Krebserreger. Nun kennen wir die Molekülstruktur des kortikolytischen Kohlenwasserstoffs. Es sind Derivate von Benzanthrazen. Es ist vorgeschrieben, dass sich in Position 12 eine Methylgruppe befindet. Es ist ebenfalls vorgeschrieben, dass sich in Position 7 ein zusätzliches Alkyl oder eine Hydroxyalkyl-Gruppe befindet. Dies ist ein bifunktionaler Effekt einer der Funktionen, nämlich dass sich in der Position 12 eine Methylgruppe befinden muss, mit einer Äthylgruppe geht es nicht. Es muss Methyl sein. Wir haben hier einen beträchtlichen Spielraum. Beispielsweise haben wir mit den folgenden Gruppen ... Diese Derivate werden in unserem Labor mit einem Methylgruppen-7,12-DMBA synthetisiert. Dieses ist kortikolytisch. Wir werden in der nächsten Minute annehmen, dass alle diese Gruppen Derivate von 12-Methylbenzanthrazen sind: Die kortikolytischen Wirkstoffe, die selektiv ... die die Nebennierenrinde massiv zerstören, bestehen aus Derivaten von Benzanthrazen.

Charles Huggins on How to Induce Cancer
(00:01:19 - 00:04:50)

The chemist Melvin Calvin received his Nobel Prize in 1961 “for his research on the carbon dioxide assimilation in plants”. Also Otto Warburg had worked on this process and had his own theory, a theory that differed from the one of Melvin Calvin. It is a curious fact that Calvin was invited to the Lindau Meetings many times, but didn’t accept until 1974, at which time Warburg had passed away. One could expect that Calvin would lecture on the topic of carbon dioxide assimilation, but instead the title of Calvin’s first (and only) Lindau lecture was “Carcinogenesis: Chemical, Physical and Biological”. Had Warburg been alive and in the audience, some heated debate may very well have followed!

Melvin Calvin (1974) - Carcinogenesis: Chemical, Physical and Biological

Thank you Professor Fuchs, Ladies and Gentlemen, the title of the discussion as it was given in the program is "Carcinogenesis: Chemical, Physical and Biological". The concern for this subject is one of very broad character. Yesterday you heard a call for the scientific community to be concerned with matters of public interest. Well, this one is such a one. In our country, well, first of all we are all surrounded by what seemed to be a variety of agents in our environment, which may, and in fact in some cases we know, do have serious consequences for human health. These include many of the natural environmental agents such as ultraviolet radiation from the sun or ionising radiation either from outer space or from the earth surface or created by man. And of course a wide variety of chemicals. Some created by the needs of mankind, some existing in nature in ordinary food stuffs. Now, as Professor Fuchs said a moment ago, it seems a far cry from the work which he described on photosynthesis to the subject upon which I chose to talk today. In a sense it is, in another sense it isn't. After all the kinds of questions which we sought answers to when we undertook to determine or to try and find out how a green plant uses sunshine to manufacture food and material, involved the use of all sorts, of all branches, of all disciplines of science. Organic chemistry, physical chemistry, physics, biochemistry and biology. And later, as I have found in the last few years, even such matters as human behaviour and economics. This subject is a similar one in that sense, in that it involves all kinds of human knowledge. And the specific way in which I came to be involved in this is something that perhaps at least some of you will appreciate. About 4 years ago there came into my laboratory in Berkley a young man, an Italian who had had a personal, he's an organic chemist, and he had had a personal experience with the disease, a cancer. As a result of that he applied for and received a postdoctoral fellowship from one of the private agencies that exist all over the world, particularly dedicated to the problems of cancer. He also was much interested in working in our Berkley laboratory because some of his friends had been there before him and had told him a little bit about the place. So when he arrived his fellowship specified that he had to work on cancer. But we had nothing going in the laboratory on this subject specifically. And so we had a conference, Ercole and I sat down, he came into my office, we discussed what could be done that would fulfil the requirement of his fellowship and my interests. And after some discussion we agreed that the photochemistry of some carcinogenic agents in the environment would do this. And that is how in detail, specific detail we became involved in the problem. That was the beginning of it. And you see that's the nature of our lives, moving from thing to thing, from adjustment to adjustment. And expanding, always expanding our interests by virtue of the flux of young people which goes through our laboratory. It is the thing which I hopefully believe is so, that keeps us alive in that particular group of workers. Well now, without following that line, without trying to give you the details of what Ercole did and how it expanded into what I'm going to discuss today, I'll point out what he did as we go along. Now, why is this subject relevant, as I said earlier there are carcinogens, various kinds of them, physical, chemical and biological surrounding us all the time. The chemicals which we add to our food, which we use as drugs and with which we are in contact every day. Either in our clothing or in our furniture or in our houses. Contained materials some of which might be and in fact are known to induce the appearance of tumours in man. The only way in which this kind of relationship is established is by an epidemiological study, we don't do experiments with men usually. And it's interesting to remind you that the earliest known such connection was discovered by a British physician almost 200 years ago in the case of the chimney sweeps who cleaned out the chimneys of British homes. You know, each year they collect a lot of soot from the coal that they were burning and these chimney sweeps would have to go through those chimneys and sweep them out. It turned out that there was a particular kind of cancer, cancer of the scrotum which was very prevalent amongst these people. And eventually that cancer was traced to a chemical contained in the soot which collected in the chimneys. And this is the one in fact or one of them with which I will spend most of my time. There are many other such materials now that we know about. That occur in our food or in our environments. The other end of the story, in other words not only do we have a wide variety of carcinogens, that is chemicals, radiation and biological materials. The most recent of which has, and you've heard about it here before, are the viruses. But the consequences of their action, the way in which the carcinogenesis is expressed varies a great deal depending upon that part of the body in which the cancer appears. It looks very different from one to another. So we have a wide variety of agents, very different in character. And we have what looks like a wide variety of consequences also very different in overt appearance. However it is my belief and it is going to be the thrust of everything I say this morning, that this wide variety of agents act through a single kind of mechanism. Not one mechanism but a single kind of mechanism. And that the wide variety of expressions of the consequences, of the biological consequences are all of the same general sort. Involving a change in the genetic content of cells. And the expression of that change of genetic content may be in a variety of forms, but have one thing in common. And it is this commonality between the inducing agents on the one hand and the consequences on the other that I would like to bring into one story if I can. Now, as an example, yesterday at lunch I was reminded of a story or a bit of advice which I frequently find myself induced to give to some students. And what I am going to do today and I'm going to say today is really the embodiment of that advice. Very often a student will arrive or work in the laboratory and spend his entire time gathering data without really trying to integrate it. Saying that well, he doesn't have all of the information and he's going to wait until he has collected it all before he begins to think about it. Now, this isn't really the way science grows. It is true that without data science can't exist or can't continue, can't develop. But it isn't really the way in which a new generation of thought is created. At least not in my experience. And I have to tell them a little story and I do it in this way. I say to them it is not, in order to be creative in science one must, occasionally, not always, in fact very seldom, get the right answer. But occasionally you must get the right answer about how nature is working when you have only half of the data in your hand. And half of what you have is wrong and you don't know which half is wrong. And then you get the right answer, you are doing something creative. And that's what I'm going to do today. I haven't got all the data, some of what I have is wrong but I don't know which parts of it are wrong, but I'm going to try and put it together. And eventually there will emerge from this construction certain kinds of questions which one can put to the, experimental questions which one can put to the test. And as we put them to the test we will modify our concepts to fit. So that the new concept changed by the new information grows eventually into a correct one. Well, now let us go on with the nature of chemical carcinogenesis as we understand it today. Of course it might change but today there is a basic unity, at least there appears to be a basic unity in the nature, in the chemical nature of the substances which are known to be carcinogenic. Produce cancer either in man or in experimental animals or more recently in even simpler systems such as cultures of living cells in a bottle, in a flask from various sorts of animals. And still simpler systems in which we test the chemicals on certain relatively purified enzyme systems which are molecules themselves. And so we have a range of test systems from the whole animal on the one hand, well mankind on the one hand, to animals, to tissue cultures, to molecules. And we do all of them. When we look at the collection of molecules which we know to be carcinogenic in one system or another, we see that there is some commonality in their construction. And the first slide is simply a catalogue of such chemicals. All of them have one thing in common. They all produce electrophilic bits. This carbonium ion, this carbonium ion when the carbon to oxygen bond is broken. The negative charge remains on the oxygen, the positive on the carbon and this carbonium ion then is an electrophilic agent seeking a high density of electrons. And this is true of all of these first four that I have put on the slide machine here. All of them are alkylating agents, electrophilic reagents giving a positive carbon atom. Even without any enzyme interference. And the kinds of electron dense, molecules with which they react are listed over here in this column. And for those molecules which are common in cells, the electrophile, I should say the nucleophiles are mostly in the nucleic acid basis either in DNA or in RNA or in proteins. There may be others as well, these are the principle ones that seem to be involved in the change in the genetic composition of the cell. There are a number of other molecules listed in the lower half which by themselves are not electrophiles, at least not from their first look. However after they are changed enzymatically this one by oxidation of this NH bond to an NOH bond which then can be esterified with acetate or sulphate and this now drops off as a negative ion leaving behind a positive nitrogen ion, which in turn can be and is a powerful electrophile. Just as these carbonium ions are. The same sort of system occurs, the same sort of change occurs on this carcinogen, which used to be used as a food colouring many, many years go, it's no longer so used. It was found to be a carcinogen of the liver. And the mechanism of its transformation from this yellow die into a carcinogen is probably very much the same as this one here. By an oxidation of the nitrogen to the NOH and then eventually getting into a nitronium ion so that it can attack the cellular nucleophiles. The same thing can be said of these nitrogen compounds. Now, down here there is a very simple symbol, PAH meaning polycyclic aromatic hydrocarbons. And these require enzyme activation and when they are so activated they also appear to be nucleophiles. And it is this group of compounds about which I will speak mostly in terms of the chemical consequences. That group of compounds, the particular example of which is shown in the next slide. All are produced always when any combustion of any organic material occurs. For example when you burn tobacco in a cigarette. Some micrograms of benzopyrene, the one on the left, is produced. When you burn gasoline in the internal combustion engine some milligrams of benzopyrene are produced and come out the back end of the exhaust pipe. When you burn coal in a power plant or in a heating system in a home, a good bit of this polycyclic aromatic hydrocarbon is part of the combustion products. And so that particular group of compounds finds its way into our environment in many different ways. Even when you burn wood or I should say agricultural refuse as a result of the harvesting or the pruning of trees. This also is one of the products that comes out in the smoke. And so it is a common environmental component. It is perhaps most effective when it is inhaled into the lungs as a result of smoking a cigarette because then it gets right to the sensitive tissues. And so the very few micrograms from each cigarette are deposited right in the proper place if you like. Well now, the basic notion about how this material which is a relatively inert, it seems to be a relatively inert chemical, these polycyclic aromatic hydrocarbons. How can they become, how can they be made to fit into the notion of electrophilic activity which we mentioned a moment ago. In the last decade a great deal of work has been done implicating an enzyme system which is present in all living cells to some extent, but is induced to a higher level in cells, in most cells, particularly in liver when they are exposed to such materials as this. Not only this one but other materials of the same kind will do the similar thing. These are called, for obvious reasons, the aerial hydrocarbon hydroxylases. A group of mixed function oxidases, that is enzymes which will use molecular oxygen to add one of the oxygen atoms to the aromatic hydrocarbon. And use two hydrogen atoms from a reduced coenzyme to take care of the other oxygen atom. This is what is meant by mixed function oxidase. They are present in most cells and tissues but they are raised to a higher level when such cells and tissues are exposed to these aromatic hydrocarbons. Well now, the next slide shows a way in which that happens. Aromatic hydrocarbon hydroxylase and molecular oxygen and I didn't put on here the reduced pyridine nucleotide which takes the other oxygen atom. And it was proposed that one of these oxygen atoms is used to hook on to the aromatic hydrocarbon in the number three and four position making this epoxide. Now, that's a very unstable compound which with a little bit of acid opens to give a carbonium ion at one of these positions, either that one or that one, which then will react to give a hydroxyl and the remaining carbonium ion will then react with the nucleophile giving the carbon to carbon bond which I mentioned at the beginning. Thus this is proposed as an obligatory intermediate to make this compound into an electrophile which can then be carcinogenic if this reaction occurs. A side reaction which destroys this is simple hydrolysis of this epoxide linkage to give a diol. There are many lines of evidence which indicate that this hydroxylase is indeed involved in making this compound into a carcinogen if one blocks this enzyme in some way. Either by a chemical agent which blocks it or by a mutation which prevents it from being made. This material then does not become carcinogenic in such cells. So the participation of the hydroxylase seems to be well established. However the isolation of such a product has never been achieved. And so we don't really know whether this is indeed the way in which the hydroxylase produces its effect. And it was at this point that the student whose story I told you earlier on, entered the picture. He undertook to examine the reactions of these aromatic hydrocarbons with components of nucleic acids. And the one he chose was N-Methylcytosine. The next slide shows what he found. Instead of finding the hydroxylated compound on the three or four position, he found that the reaction took place on the number six position, I should say on the four or five position. The reaction took place not here but on the number six position to give this product. Now this is a photochemical induced coupling. However the same reaction can be induced with the aryl hydrocarbon hydroxylase and oxygen. Exactly the same reaction in which one gets this kind of a coupling, rather than on the sixths position or on the one and the three. One, three or six and not on the four and five. And that was his contribution then to this business. Well now, we have thus examined the chemical behaviour of a number or carcinogens, this one in particular but as yet we have no clue as to what the biological consequences of such an event might be. Why, if this happens, even if it happens, why should that produce the biological consequences that we know it produces, namely cancer. Now, here I have to leave chemical carcinogenesis, I'll say one more word about it. But we're going to leave chemical carcinogenesis for a moment and examine what we know about biological carcinogenesis. And then after I describe to you what I think is the nature of biological carcinogenesis we will see if we can't put the two things together and make a single unitary concept of the whole thing. Before we leave this chemical reaction let us see if we can imagine what the molecular consequences at least of such a change would be. Now I'm going to, I don't have pictures of it and I don't have a model, it's much too big to carry from Berkley to Lindau. So I'm going to ask you to imagine this thing. Most of you have heard of the structure, of what the structure of the genetic material of living things is, the nucleic acids, either the DNA or the RNA, most all mammalian, well all animals have DNA as their principle storage material for the genetic information. And that this DNA is primarily first constructed as a sequence of basis of which that N-Methylcytosine is one or that cytosine is one instead of the methyl group. There's a ribose sugar there. And it is a long string of such basis of which there are four different kinds, the cytosine is only one of them and there are three others. But they all have similar kinds of electron dense materials in them. They wind up in the double helical structure which you've all heard about. In which the basis are stacked like playing cards one on top of the other, 3 1/2 angstroms, roughly 3 1/2 angstroms apart. Now, if this aromatic hydrocarbon were to slip in between some of these basis and form that kind of a covalent carbon to carbon bond as it is described here. This is a carbon atom and that's a carbon atom. If this were to happen in the double helix, the normal helical structure would be distorted. In fact one could not maintain it if that reaction occurs. And the normal helical structure would be distorted so that at least one of the linear molecules would be looped out, it could not fit in the double helix. It would have to be looped out as a sort of a loop outside of the double helix. At least that, perhaps more. That is a molecular consequence of such a reaction. And at the end of this conversation I will try to deduce or introduce that again and go from that to the biological consequences of such an event. But before I can do that we have to examine what we know or what we think we know about the way in which a virus can induce cancer. Can change the character of cells to make them into malignant cells. Now, most of the work we have done in Berkley, at least in my laboratory that is, has been not with whole animals although we've done some of that and I will show you in the very last slide some of that. But mostly it has been done either with enzymes, isolated enzymes and more recently with cells of animals growing in the test tube, in a tissue culture. And we've examined the behaviour of those cells under various influences, under viral influence, under chemical influence and under both. In order for you to get some idea of how this is done I want to show you a picture of a tissue culture of mouse cells which have been infected with a virus and wherever the virus particles have been introduced into the cells and have transformed them by whatever mechanism - and we'll come to that in a moment - those cells which are transformed show as little piles of cells. And the next slide shows that tissue culture in which a few of the cells had been transformed. On the left we have only a very weak magnification, only a tenfold magnification and the dividing line is right here. This background is a background of normal cells, cells which have not been infected with virus and which grow to confluence and then stop growing. That is when they touch each other, when all the cells are touching each other they signal each other. They send signals to each other in such a way that the growth of the cell stops. However those cells which had been infected and transformed by the virus, the sarcoma virus, no longer are subject to that control mechanism. And even though they come to confluence, to touching each other, they keep on growing. And pile up on top of each other. And these little piles are called foci. And there are visible in this picture, one large focus and another smaller one and still two more smaller ones. There are I think four foci here, one large one and three small ones in which the piles of cells are visible even to the naked eye, one hardly needs a microscope. This is the same picture blown up 40 times instead of ten times, this focus plus that one. You can see, there it is. And each one of these little bright spots is a rounded up cancer cell piling up on top of some more. And here you see the big focus which is that one. And then at the edge of the smaller one here. This kind of system is one which has been widely used in the last decade to explore chemical, viral and radiation carcinogenesis. Rather than using whole animals. One of the reasons for this is one can grow a million cells on a dish only three centimetres in diameter. If one had to grow, do similar statistics with a million animals, even mice, you can imagine what kind of a housing problem that would be. Well, this has facilitated the work enormously. And it is this kind of tissue culture work which is dominant in our laboratory at the moment, it's really the next stage, most of our early work, some of you may remember, was done with single cells of plants, algae. And we kept looking for single cell cultures, we've got them now. And we can grow them both on plates and in deep cultures and this is the way we go about it. Now, what is the nature of the process of the change? Or what do we believe the nature of the change is which has transformed a normal cell into a malignant cell which keeps growing, which is not regulated. The next slide is a diagrammatic representation of that process of transformation. If we can lower it just a little bit, the top number one here represents, this is a DNA containing virus, this is a monkey virus, Simian virus 40. Which contains DNA and is represented here by this oval with the three black dots containing the DNA of the virus. When the virus infect in the cell here, is represented by the larger circle where the X is, representing the DNA of the cell. The chromosome material of the cell. The virus when it infects the cell, the virus injects or allows the DNA of the virus to enter the cytoplasm of the cell. Now, normally, normally, it's hardly normal but an infected cell may reproduce the DNA of the virus in the cytoplasm and eventually that cell membrane will rupture and more virus particles will be liberated. That's the normal course of events of a viral infection. However on a statistical basis a few cases will occur in which the viral DNA may be inserted into the cellular DNA in some way. And we're going to come back to how that happens. If that happens and this is the beginning of that process. Here is the end of it, if that happens, then the cellular nucleus contains not only cellular DNA but may contain all or some part of the viral DNA. And when it divides and grows it now has new information in it, some of it obtained from the virus, here's a pair of them. If that information, if that DNA of the virus has instructions for the manufacture of certain kinds of proteins which will change the membrane of the cell, so that when it comes in contact with another one, the message to stop growing is somehow blocked, it doesn't happen then the cell will continue to grow and we will speak of the cell as having been transformed. This will make itself evident in other ways as well. New proteins will have been, will be made by this cell which are coded for by the viral DNA. And we will see it in the membrane proteins of the cell. In the new antigens which the cell contains. As well as in terms of the nature of the growth mechanism of the cell. Both of these things have been shown. And the fact that the cell contains viral DNA has also been demonstrated by hybridisation experiments in which you measure the way in which the cellular DNA after transformation interacts with virus DNA. And you find that there is a homology between them. There is a certain amount of the viral DNA which has indeed been incorporated into the nuclear DNA as well. Well now, this is how we conceive the mechanism of transformation by a DNA containing virus, it's a monkey virus. But the fact is that the first slide I showed you, not the first one but the one ahead of this in which I showed you the transformation of mouse cells, my sarcoma virus, is not that kind of virus at all. Mouse sarcoma virus, Moloney sarcoma virus is not the DNA containing virus. It's a virus whose genetic information is RNA, not DNA. And the question then is if this is the nature of the transformation process, how can an RNA containing virus, a virus whose genetic information is entirely RNA, how can that achieve this result. Well, this was known six or eight years ago or thereabouts and Temin, a Wisconsin biochemist suggested that in order for this to happen there must be in the virus, or induced by it, an enzyme which could copy the RNA sequence into DNA. Now you should realise that this was at the time almost heresy because the gospel said that you could only go from DNA to RNA and then to protein, that you couldn't go the other way. And here was a young man suggesting that you could go the other way, in fact that you had to go the other way. Well, it took about five years before that enzyme was actually demonstrated in the mouse sarcoma virus and other oncogenic, as cancer producing RNA viruses. And thus the idea of the integration of viral information, genetic information into the chromosomes of the cell as the act of transformation from normal to cancer cell could be maintained. If such an enzyme copied the RNA virus into DNA. And the next slide shows that schematically. The copying of RNA virus, the normal behaviour of the cell, here's the DNA of the cell is copied by DNA dependent RNA polymerase to RNA which then makes proteins and a new cell and this is as shown on both sides, both to protein new cell and to replicate the DNA of the normal cell. However if we infect the cell with a viral RNA of an oncogenic virus and if it carries with it this RNA dependent DNA polymerase, RNA instructed DNA polymerase, that's what RDP is supposed to stand for, RNA dependent DNA polymerase, we can copy this piece of RNA of the virus into a piece of DNA which now represents the information. The genetic information of the virus in DNA. And then if there's a lot of it present it stands a chance of being inserted into the ordinary synthetic sequence of the cell replicating its own DNA and we could get a piece of this, some part of it at least added into the nuclear DNA of the cell. And we have then a transformed cell. If we have cellular DNA plus viral DNA, we thus get a transformed cell. Now, if this is the case, then if we were to find a chemical which could inhibit that particular enzyme, that particular enzyme. We should not only be able to inhibit the replication of the virus which has to go through this step through DNA and then back again into RNA. That's the normal replication, there's a line missing from here to there to indicate viral replication. We should not only be able to inhibit the replication of the virus, but because we prevent this copy from being made, we also inhibit the transformation. Well about the time that virus and its enzyme was discovered, I should say the enzyme was discovered. It was also found that a class of drugs which had been used to inhibit RNA polymerase in bacteria and was a very useful drug in controlling a variety of bacterial diseases, particularly tuberculosis, that one of its derivatives did indeed have specific inhibitory capacities for that enzyme. Now the next slide shows the picture of that drug and some of the derivatives which we have made. And all it is therefore is for you to get an idea of what they are. I'm not going to use them in any detail or discuss their synthesis. This is the nucleus of rifampicin, a class of antibiotics. And on this position are hooked these various side chains. The R group represents this entire rifampicin nucleus and these are a few of the several hundred of rifampicin derivatives that have been synthesised in the search for anti TB drugs. The one which has turned out to be the most useful for tuberculosis, for inhibiting the RNA polymerase of bacteria is this one. But it turns out that this one will not inhibit the RDP, the RNA dependent DNA polymerase or reverse transcriptase as it is called. The one which does that is the one below it, this one. This one does indeed inhibit that RNA dependent DNA polymerase. And in addition to this some of these others have been made and of these I'm going to speak only of this one which is a very potent inhibitor, even more potent inhibitor of RNA dependent DNA polymerase than is that one. And these are the two drugs, this one called DMB which I will speak of later and this one, well I call it, with a chain open here with two 8's, I call it R82. So later on you will see that. Those two are the only two I will speak about again. Well now, the first thing we did was to use the drugs that we had available, and the one we had available was that one, and I call it DMB, to see if it would inhibit, prevent the cancer producing virus from transforming or making a cancer. And the next slide shows the result of that experiment. Here we have, we're counting now the number of foci, that is the number of cancers which the virus produces. Without any drug we will produce 140 foci for 100,000 cells. With three micrograms of the drug in the medium we have reduced the number of foci to 90. With six we have reduced it still more, with nine we have reduced it still more. Thus the basic idea that the chemical which inhibits that particular enzyme can prevent that virus from transforming the cells is confirmed. But something else is in this slide which caused us some concern. Well, not only concern but excitement. These two columns, XC plaques, are simply devices for counting the number of virus particles that are liberated from the cells. And here you can see that in both of these experiments the drug has not reduced the number of virus particles at all. If anything, it's increased them a little bit. And so there is something wrong with the theory. Now, we don't like to throw it all away so we only threw part of it away or really we added something to it. We suggested that this same drug, these two that I mentioned earlier, too, they would inhibit the reverse transcriptase which is required for copying the viral RNA into DNA. But also there are other enzymes involved later on in the integration of that piece of DNA into the cell. And we make the suggestion which is illustrated in the next slide, that not only does the drug inhibit this enzyme but it may inhibit one or more of these which are required to insert that piece of DNA into the cellular DNA. In fact we can use a small enough amount of drug so that this stuff will not be inhibited. And we will make more virus but one of these other enzymes. And I've listed three here, is more sensitive to the drug than is this one. And at low enough levels this will operate but one of these, one or more of these will not. And thus we can separate the integration phenomenon, that is the transformation from the virus replication step. And that is what I think has happened. Now, if that's the case, then we have to find out which of these enzymes is involved in the integration, they seem all to be. And there may be others which I haven't listed here, which I don't know about, so I have to look, I have to find them. And then this has another consequence which we can test. This says, this idea suggests that if we were to activate these enzymes, if we could find a way of activating this group of enzymes here especially highly in the presence of a large amount of this stuff, we should enhance greatly the rate at which this stuff is integrated into the cellular chromosome and at which transformation occurs. Now, this is a synergism experiment. This is an experiment in which we use something to activate that excision repair system on the left here. And at the same time we will have present a large amount of viral misinformation if you like. And if that situation is true we should enhance the rate at which that misinformation is integrated into the cellular chromosome. Now, that can be done and this is now where we come to the marriage between chemical carcinogenesis and biological carcinogenesis. It turns out that one of the things that the chemicals do, as I mentioned at the beginning is to deform the cellular DNA. Loop it out, react with it and change its normal shape into an abnormal shape. Now, apparently when that happens, enzymes for cutting out the mistake that loop out are induced and the whole, these enzymes are called the excision repair system, cutting out and repairing. So if we put the chemical in which does the reaction which I described earlier and if we have at that time present a large amount of viral DNA, which is carcinogenic, the probability of inserting it is greater, should be greater, should be greater, it's a test. And I found in the literature a number of such tests. We are doing them ourselves with the hydrocarbon. And I found in the literature a number of such tests with other chemical carcinogens. And I'm going to show you one of them because it does show exactly that effect. This is some work of Stitch, a Canadian biochemist who reported it a couple of years ago. And the next slide shows his result. In which he uses a chemical carcinogen and a viral carcinogen together. The viral carcinogen in this case is an adenoma virus, adenoma virus 7. It's a DNA virus. And if he puts the adenoma virus on at the same time he puts on the chemical treatment, in this case the chemical is 4-nitroquinoline and oxide which is a very potent liver carcinogen. And this is a Syrian hamster cell tissue culture. If he puts the SA 7 on, that is the adenoma virus on alone he gets 17 foci. This is the control experiment. The virus alone introduces 17 foci per two million cells, you see here it is per two million cells, If however he puts on the chemical and then within an hour and a half he puts on the virus, you see that instead of 17 transformations he got over 400 transformations. I should tell you that the chemical alone in this particular hamster cell system produces no transformations. The chemical alone will not do it. But here the virus alone does 17, the chemical alone zero, the chemical with the virus 400 or more. A very potent synergism. A confirmation at least of the concept I gave you on the previous picture. That the chemical triggers the introduction of the misinformation which must be there at the time the triggering occurs. There is another statement here, the whole excision repair system which is induced by the nitroquinoline and oxide is over in about eight to ten hours. So 24 hours later it doesn't work. The whole excision repair system has stopped and then adding the adenoma virus doesn't do any, there is no synergism at all. In fact it seems to be suppressed a little bit. This is the sort of confirmation that the chemicals are triggering the introduction of already present strips of misinformation. And those strips could be derived from a variety of sources. In this case that piece of information is derived from the adenoma virus. But it could come from other sources. It could be in extra nuclear DNA which might be in the cell. It could be in inactive DNA in the cell which is then moved around into another part of the chromosome by this whole system. All of these are different possible processes by which an inactive piece of DNA is made to express itself in the cell. And the chemical doesn't create the information, it integrates it. It triggers the integration and this may be the unitary process of the chemical, of the ultraviolet radiation and of the viral or other plasmid information. The way in which they work together. The chemical alone could not on this theory produce the transformation without the presence of some other source of misinformation. And that the integration phenomenon with all the enzymes involved that are involved, play a role. Well now, if that's the case we want to see if those other enzymes, those ligases particularly, the ones that hook together the loose ends of the DNA, play a role in the continuing reproduction of transformed cells. And it turns out that much to our surprise they seem to do so, although the interpretation of this result that I'm going to give you now is very, very questionable. We began to explore other, the second drug that I mentioned, the one that has two C8 groups attached to the hydrazine. It seemed to be a very special drug, had all sorts of properties for penetrating cell membranes that we liked. And we went on, it had very good enzyme inhibiting properties. And so that was the drug of choice. And in order to use it we had to test its toxicity on cells, before you can use it for any experiment. You have to see is the drug itself toxic to the cells. And the next experiment is the result that we found when we studied the toxicity of the R82. Can you focus that a little better, it looks blurred to me, that's much better, thank you. I'm now speaking of another drug of that same class. Instead of that 16 membered ring, which I showed you on the whole catalogue of drugs, I have opened the ring, it's very much the same but it has, instead of having a big 16 membered ring, it has a tail of two 8's. And that's why it's called, has this name. And now on normal cells, we are counting cells and we're determining what happens to normal cells when we add this drug to the medium in which they are growing. And look at this picture on the left, this is the number of days in which the cells are growing. We inoculate roughly 100,000 cells and then we wait and we count them. And the zero here means no drug at all and you see that in three days there is over one million cells and in four days there are about two million cells. The same thing happens when we put three gammas of this drug in it, this R82. So the three gammas of the drug, three micrograms, three millions of a gram of the drug don't do anything, doesn't do anything to the cells. Even five micrograms of the drug per millilitre doesn't do anything to the cells. We have to go up to ten before we begin to see any effect on the normal cells. And by the time we get to 15 or 20 we are really killing off the cells. So the drug is toxic at high enough levels but at low levels it isn't. Now when we look at T-cells, these are transformed cells, cells which have been transformed by the sarcoma virus. These are cells which are in effect cancer cells. And here again is no drug, counting the transformed cells, which grow even a little better when there is no drug than the normal cells, they grow a little faster as they should. But even as little as three micrograms of the drug suppress the growth of the transformed cells. Five micrograms suppress the growth of the transformed cells and ten of course stop it entirely. And if you now take a section here at the second day and count the number of normal and transformed cells at the second day, 48 hours, as a function of how much drug is present. You see that the normal cells resist three, five and even ten micrograms, one has to go to 15 before one suppresses the growth of the normal cells. But the transformed cells are suppressed even at the lowest level. Now, that was a surprise to us because the transformed cells, the cancer cells are in general much more vigorous than the normal cells. And here is a case in which the thing seems to be reversed. Now let me show you just quickly the last three slides in which you see what happens to the cells themselves. That was just a count and the next slide shows some pictures of the cells themselves and you can see what happens to them. This one is the normal cell without drug. This is the normal cells with drug. Here are the transformed cells. You see the difference between transformed cells and normal cells. Normal cells are elongated with their nuclei in them and growing in stringy close packed. The transformed cells are rounded up and pile up one on top of the other. The transformed cells however in the presence of the drug have disappeared. You see there are very few left. Normal cells grow normally even in the presence of five milligrams of drug. I guess this is five or six milligrams of drug. And here the transformed cells have sort of disappeared. At least they haven't grown. Looks as though they've died. Now we've done another experiment of the same sort. We've taken a tissue culture and the next slide shows it. We've taken a tissue culture and we have infected it with Rous sarcoma virus. And this is normal cells in the periphery and this is one of the foci that you saw on the very first slide of tissue culture. And the two white arrows are intended to mark the boundaries of the focus. Here is another one just like it, two of them. This one we have simply put fresh medium on and let it grow for 82 hours. And it grows enormously. It grows into a great big focus. In fact it grows into a very large, such a large one that the centre no longer gets nutrient and is necrotic, the cells are dying in the centre but they keep growing around the outside. This is a sort of a model of a solid tumour if you like. Here is an identical one here but after the focus has been formed, we have added the drug to it. And 82 hours later you see the focus has not grown at all. If anything it seems to be fading away. So as a model of the treatment of a tumour after it appears, by this drug, this tissue culture seems to be a positive experiment. And finally looking at the cells themselves we have taken a mixture of the cells. Half of them normal and half transformed. Next slide, half normal and half transformed in the top of the slide. And you see the transformed cells are the rounded up ones and the normal ones are the long ones. You see the transformed ones and the normal ones. This is the beginning of the experiment. We add the drug and let it go for two days and it looks as though there are very few transform cells left, one, two, three, a few of them. Most of the cells are normal. We don't know whether that normality, normal appearance of the tissue culture is due to the overgrowth of the normal cells over the transformed or whether it is due to the toxicity of the drug on the transformed cells simply eliminating them. And that's a very fundamental difference. In other words does the drug reverse the transformation or does it simply kill the transformed cells. It looks as though it simply kills them but we don't know for a fact that that is the case. And that's about where the experiments are. Now as a final picture let me tell you that we have gone a little further than tissue cultures. This is chicken cells in tissue culture and you have to keep that in mind, it's a long way from a human being, very long way. But we have gone one step further, we have used not this drug but the first one, DMB drug on rats which have been induced to have mammary tumours by a chemical, a condensed ring system hydrocarbon. I'm now returning to where this talk began. If this is all, if all the ideas hang together. These chemicals should not only prevent the transformation but conceivably could have a therapeutic effect even after the transformation has become visible. That wasn't the case, that idea wasn't extent when this last experiment was done. We used a strain of animals which has in it the necessarily genetic information so that when the animal is given one injection of a condensed ring hydrocarbon, dimethyl benzanthracene or trimethyl benzanthracene, let's say dimethyl benzanthracene. It's a condensed ring hydrocarbon which is in all these combustion smokes. All the animals developed mammary tumours. They have the genetic composition to do it. And the next slide, this is the last slide, shows, look at the upper part only. Here is the control experiment, N equal 17, that is 17 animals got an injection of dimethyl benzanthracene and they were all dead at eight weeks, zero survived. Percent unaffected zero, none unaffected, all dead in fact. It's a very potent titration. You know it's a hard titration to do because it takes such a long time. And of course it's a hard titration to do with very much statistical validity because it takes a lot of animals. I mean 17 animals is not a very great number. Of course if we had a million it would be better, but we don't. I mean we don't have a barn for a million rats. So we have to do it in this way. Well now if we give, we have here 12 animals which got dimethyl benzanthracene. You see they all die after eight weeks. These 12 got ten milligrams of the drug every seven days. And the course of the disease was at least altered, it was slowed down. Eventually they all died. If however we give ten milligrams every four days, in other words more drug, the course of the disease is altered still further and some of them even survive. The significance of a whole animal experiment of this kind is very difficult to be sure of. You know it's bad enough, may I have the lights please, it's all done now the slides, it's bad enough to try and interpret an experiment with tissue cultures, with whole cells. We want to keep pushing it back to the enzyme and to the substrate as far as we can get. So I've shown you experiments at all three levels, enzyme inhibition, cell inhibition and animal inhibition. The least certain of these is the whole animal work. Next in confidence is the tissue culture or cell work. And finally the one that is most, we have most confidence in is the enzyme inhibition. But for that one we have only the one enzyme, the reverse transcriptase. The only one we know. We know that there are three or four others involved in the transformation and we are just now in the process of trying to find out which ones they are, fish them out and do the experiments on the isolated enzymes. And we'll know then what is going on. We will have to find out also in detail what the chemical change is which induces the formation of those enzymes. We only have an indication of that. And that's where we are today. Perhaps if some of you students up there three years from now won't be here I'm afraid, I don't know where you'll be, you'll be someplace else. But if things go one tenth as well as, if one tenth of the guesses I have made today are correct there will be something to tell you about another time. Thank you very much. Applause.

Vielen Dank, Professor Fuchs. Meine Damen und Herren, der Titel der Diskussion, wie er im Programm angekündigt wurde, lautete "Karzinogenese: chemische, physikalische und biologische Aspekte". Dieses Thema findet ein sehr breit gefächertes Interesse. Gestern hörten Sie den Appell, dass sich die Gemeinschaft der Wissenschaftler mit Angelegenheiten von öffentlichem Interesse beschäftigen sollte. Nun, hierbei handelt es sich um eine solche Sache. In unserem Land..... Nun, wir alle sind zunächst einmal in unserer Umwelt von einer Vielzahl von Stoffen umgeben, von denen einige möglicherweise - bzw. in manchen Fällen definitiv - ernsthafte Konsequenzen für die menschliche Gesundheit haben, wie zum Beispiel die ultraviolette Strahlung der Sonne oder die ionisierende Strahlung, die aus dem Weltraum stammt, von der Erdoberfläche oder vom Menschen selbst produziert wurde. Und selbstverständlich von einer großen Vielzahl von chemischen Verbindungen, wobei einige von ihnen von den Bedürfnissen des Menschen geschaffen wurden, andere hingegen in der Natur in alltäglichen Lebensmitteln vorhanden sind. Nun, wie Professor Fuchs soeben gesagt hat: Es besteht ein großer Unterschied zwischen den Arbeiten zur Photosynthese, die er beschrieben hat, und dem Thema, das ich für meinen heutigen Vortrag ausgewählt habe. In gewisser Hinsicht trifft das zu, in anderer jedoch auch nicht. Schließlich spielten bei den Fragen, die wir zu beantworten versuchten, als wir zu erklären versuchten, wie grüne Pflanzen das Sonnenlicht verwenden, um Nahrungs- und andere Stoffe zu synthetisieren, höchst unterschiedliche Fächer aus allen Zweigen der Wissenschaft eine Rolle. Organische Chemie, physikalische Chemie, Physik, Biochemie und Biologie. Und später, wie ich in den letzten Jahren erfahren habe, sogar solche Dinge wie menschliches Verhalten und die Wirtschaft. Dieses Thema ist insofern ähnlich, als es alle möglichen Wissensgebiete umfasst. Der spezielle Weg, auf dem ich es damit zu tun bekam, wird zumindest für einige von Ihnen von Interesse sein. Vor etwa vier Jahren kam ein junger Mann, ein Italiener, in mein Büro in Berkeley, ein organischer Chemiker, der von dieser Krankheit, von Krebs, persönlich betroffen war. Aus diesem Grund hatte er sich bei einer der privaten Organisationen, die sich besonders den Problemen widmen, die mit Krebs in Zusammenhang stehen, und die es überall auf der Welt gibt, erfolgreich um ein Postdoc-Stipendium beworben. Außerdem wollte er unbedingt in unserem Labor in Berkeley arbeiten, weil einige seiner Freunde vor ihm dort gewesen waren und ihm einiges darüber erzählt hatten. Als er ankam, legte sein Stipendium fest, dass er über Krebs forschen sollte. Doch in unserem Labor gab es kein Projekt, das mit diesem speziellen Thema zu tun gehabt hätte. Also hielten wir eine Konferenz ab. Ercole kam in mein Büro und wir besprachen, was wir tun könnten, um die Auflagen seines Stipendiums zu genügen und dabei meine Interessen zu berücksichtigen. Nachdem wir eine Weile diskutiert hatten, waren wir uns einig, dass die Erforschung der Photochemie einiger karzinogener Stoffe der Umwelt ein geeignetes Thema sei. Auf diese besondere Weise bekam ich es mit diesem Problem zu tun. Das war der Anfang. Und Sie sehen, dass dies das Wesen unseres Lebens ist: Wir bewegen uns von einer Sache zur nächsten, von einer zu einer anderen Ausrichtung. Und wir erweitern unsere Interessen, erweitern sie ständig, und zwar mit dem Strom junger Leute, der durch unser Labor fließt. Es ist dasjenige - ich hoffe, dass dies zutrifft -, was uns in dieser besonderen Arbeitsgruppe am Leben erhält. Nun, statt diese Sache jetzt weiterzuverfolgen und ohne zu versuchen Ihnen in allen Einzelheiten zu erklären, was Ercole unternahm und wie dies sich zu dem erweiterte, was ich heute erörtern werde, werde ich im Laufe meines Vortrags auf seine Arbeiten hinweisen. Warum also ist dieses Thema relevant? Wie ich bereits sagte, gibt es krebserregende Faktoren, verschiedene Arten von ihnen, physikalische, chemische und biologische, die uns ständig umgeben: die chemischen Stoffe, die wir unseren Nahrungsmitteln hinzufügen, die wir als Medikamente verwenden und mit denen wir täglich in Berührung kommen, entweder in unserer Kleidung oder in unseren Möbeln oder in unseren Häusern. Sie enthalten Stoffe, von denen einige karzinogen sein könnten bzw. von den wir wissen, dass sie beim Menschen zur Entstehung von Tumoren führen können. Die einzige Methode, mit der sich diese Art von Zusammenhang feststellen lässt, ist eine epidemiologische Untersuchung. Normalerweise werden mit Menschen keine Versuche angestellt. Und es ist interessant sich daran zu erinnern, dass einer der ersten derartigen Zusammenhänge vor fast 200 Jahren von einem englischen Arzt entdeckt wurde, und zwar bei Schornsteinfegern, die die Schornsteine von Wohnhäusern in England säuberten. Sie wissen, dass sie jährlich große Mengen Ruß sammelten, von der Kohle, die man zum Heizen verwendete, und dass sie durch diese Schornsteine krochen und sie ausfegten. Es zeigte sich, dass es eine bestimmte Krebsform gab, einen Krebs des Skrotums, der bei diesen Leuten besonders häufig auftrat. Und schließlich konnte man diesen Krebs mit einem chemischen Stoff in Verbindung bringen, der in dem aus den Schornsteinen zusammengetragenen Ruß enthalten war. Dies ist derjenige Stoff, oder einer von ihnen, mit dem ich mich heute am längsten beschäftigen werde. Es gibt zahlreiche andere solche Stoffe, die uns heute bekannt sind, die in unserer Nahrung und in unserer Umwelt vorkommen. Das andere Ende der Geschichte: Es gibt nicht nur eine große Vielzahl von Karzinogenen, d.h. chemische Stoffe, Strahlung und biologische Materialien. Das zuletzt entdeckte - Sie haben davon an dieser Stelle bereits gehört - sind die Viren. Sondern die Folgen ihrer Wirksamkeit, die Art und Weise, wie es zur Entstehung von Krebs kommt, hängt sehr stark vom Teil des Körpers ab, an dem der Krebs auftritt. Das sieht von Fall zu Fall sehr verschieden aus. Wir haben es also mit einer großen Vielfalt von Faktoren zu tun, und zwar von sehr unterschiedlicher Art. Und wir haben es mit einer großen Vielfalt von Folgen zu tun, deren Erscheinungsbild ebenfalls sehr unterschiedlich ausfällt. Ich bin jedoch davon überzeugt, und es ist das Hauptziel von allem, was ich heute morgen sagen werde, dass diese breite Palette von Faktoren durch eine einzige Art von Mechanismus wirksam ist; nicht durch einen einzigen Mechanismus, sondern durch eine einzige Art von Mechanismus; und dass die große Vielfalt der Ausdrucksformen der Folgen, der biologischen Folgen, alle von der gleichen, allgemeinen Art sind. Sie führen zu einer Änderung im genetischen Inhalt der Zelle. Die Manifestation dieser Änderung des genetischen Inhalts kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, wird aber etwas gemeinsam haben. Es ist diese Gemeinsamkeit zwischen dem auslösenden Faktor auf der einen Seite und den Konsequenzen auf der anderen, die ich nach Möglichkeit in meine Darstellung einbringen möchte. Ein Beispiel: Beim Mittagessen wurde ich an eine Geschichte erinnert, oder an einen Ratschlag, den ich häufig Grund habe, an manche Studenten weiterzugeben. Und bei dem, was ich heute tun und was ich sagen werde, handelt es sich tatsächlich um die Verwirklichung dieses Ratschlags. Sehr häufig kommt ein Student ins Labor und arbeitet dort und verbringt seine ganze Zeit damit, Daten zu sammeln, ohne zu versuchen sie zu systematisieren. Er sagt dann, er habe noch nicht alle Informationen gesammelt und er werde warten, bis er sie zusammengetragen hat, bevor er damit beginnt, darüber nachzudenken. Nun, dies ist nicht der Weg, auf dem die Wissenschaft vorankommt. Es ist zwar wahr, dass die Wissenschaft ohne Daten nicht existieren oder fortgesetzt wird, sich nicht entwickeln kann. Doch dies ist nicht die Vorgehensweise, durch die ein neues theoretisches Kapitel aufgeschlagen wird; zumindest nicht nach meiner Erfahrung. Und ich muss Ihnen eine kleine Geschichte erzählen, und ich tue es auf folgende Weise. Ich sage ihnen, dass dies nicht der richtige Weg ist. Um in der Wissenschaft kreativ zu sein, muss man gelegentlich, nicht immer - tatsächlich nur sehr selten - die richtige Antwort finden. Hin und wieder muss man allerdings die richtige Antwort auf die Frage finden, wie die Natur funktioniert, wenn man nur die Hälfte der Daten in Händen hält, und wenn die Hälfte davon falsch ist und man nicht weiß, welche Hälfte die falsche ist. Und dann findet man die richtige Antwort, gelingt einem etwas Kreatives. Und das ist es, was ich heute tun werde. Ich verfüge nicht über alle Daten, einige von ihnen sind falsch, aber ich weiß nicht, welche das sind. Doch werde ich versuchen, sie zu systematisieren. Und schließlich werden sich aus dieser Konstruktion bestimmte Arten von Fragen ergeben, experimentelle Fragen, die man einem Test unterziehen kann. Und wenn wir sie durch Experimente zu beantworten versuchen, modifizieren wir unsere Begriffe, um sie daran anzupassen, sodass der neue, durch die neuen Informationen geänderte Begriff schließlich zu einem wahren Begriff heranwächst. Fahren wir nun fort mit dem Wesen der chemischen Karzinogenese, wie wir sie heute verstehen. Diese Theorie kann sich natürlich ändern, aber heute gehen wir davon aus, dass es eine grundlegende Einheit in der Natur, in der Natur der Substanzen gibt, von denen wir wissen, dass sie karzinogen sind, dass sie beim Menschen oder bei Tieren im Labor oder in letzter Zeit bei noch einfacheren Systemen, wie etwa Kulturen lebender Zellen von verschiedenen Tierarten in einer Flasche, einem Glaskolben, zu Krebs führen. Sogar in noch einfacheren Systemen, in denen wir die chemischen Stoffe mit bestimmten, relativ rein vorliegenden Enzymen testen, bei denen es sich um Moleküle handelt. Und somit haben wir einen ganzen Bereich von Testsystemen, vom ganzen Tier auf der einen Seite, bzw. vom Menschen auf der einen Seite, bis zu Gewebekulturen, Molekülen auf der anderen, und wir verwenden sie alle. Und dies gilt für alle dieser vier ersten Systeme, die ich hier auf dem Dia-Projektor zeige. Sie alle sind alkylierende Wirkstoffe, elektrophile Reagenzien, die ein positives Kohlenstoffatom abgeben. Sogar ohne jedes Zutun eines Enzyms. Und die Art der Elektronendichte, die Moleküle, mit denen sie reagieren, sind hier in dieser Spalte aufgelistet. Diejenigen Moleküle, die in Zellen häufig vorkommen, die elektrophilen, ich sollte sagen: die nukleophilen, befinden sich größtenteils in der Nukleinsäurebasis entweder der DNA oder in der RNA oder in Proteinen. Es mag noch andere geben. Dies sind die wichtigsten, die an der Änderung in der genetischen Zusammensetzung der Zelle scheinbar beteiligt sind. In der unteren Hälfte sind eine Reihe von Molekülen aufgelistet, die an sich nicht elektrophil sind, zumindest nicht auf den ersten Blick. Sie sind es jedoch, nachdem sie durch Enzymreaktionen geändert wurden, dieses durch Oxydation seiner NH-Bindung zu einer NOH-Bindung, die dann mit Azetat oder Sulphat verestert werden kann, und nachdem dies dann als negatives Ion abfällt, das ein positives Stickstoffion zurücklässt, das wiederum sehr elektrophil sein kann und es in diesem Fall auch ist. Ebenso, wie es diese Ionen des Kohlenstoffs sind. Dasselbe geschieht, dieselbe Art von Änderung geschieht bei diesem Karzinogen, das früher als Lebensmittelfarbstoff verwendet wurde, vor vielen, vielen Jahren; heute nicht mehr. Man stellte fest, dass es Leberkrebs verursacht. Und seine Umwandlung von diesem gelben Farbstoff zu einem Karzinogen erfolgt wahrscheinlich sehr ähnlich wie diese hier: durch eine Oxydation des Stickstoffs zu NOH, welches dann schließlich zu einem Stickstoffion wird, sodass es die nukleophilen Moleküle der Zelle angreifen kann. Dasselbe gilt für diese Stickstoffverbindungen. Hier unten befindet sich ein sehr einfaches Symbol, PAH, das für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe steht. Sie benötigen eine Enzymaktivierung und sind anschließend scheinbar auch nukleophil. Es ist diese Gruppe von Verbindungen, über deren chemische Konsequenzen ich hauptsächlich sprechen werde. Über diese Gruppe von Verbindungen, ein konkretes Beispiel hierfür ist auf dem nächsten Dia dargestellt. Alle von ihnen entstehen jedes Mal, wenn beliebige organische Stoffe verbrannt werden; so zum Beispiel, wenn man Tabak in einer Zigarette verbrennt. Dabei entstehen einige Mikrogramm Benzopyren, der Stoff auf der linken Seite. Wenn man Diesel in einem Motor verbrennt, entstehen einige Milligramm Benzopyren und gelangen durch den Auspuff in die Umwelt. Wenn man Öl in einem Kraftwerk oder in der Heizanlage eines Hauses verbrennt, besteht ein recht großer Teil der Verbrennungsendprodukte aus diesen polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen. Diese bestimmte Gruppe von Verbindungen gelangt demnach auf vielen verschiedenen Wegen in unsere Umwelt; selbst wenn man Holz verbrennt, oder ich sollte besser sagen: landwirtschaftliche Abfälle, als Teil der Abholzung oder wenn man Bäume zurückschneidet. Auch bei ihrer Verbrennung ist es eine der im Rauch vorkommenden Verbindungen. Daher kommen sie in der Umwelt relativ häufig vor. Sie sind vielleicht am wirksamsten, wenn sie beim Rauchen von Zigaretten in die Lunge eingeatmet werden, da sie dann direkt mit den empfindlichen Geweben in Kontakt kommen. Die wenigen Mikrogramm jeder Zigarette werden also sozusagen direkt an der "richtigen" Stelle abgelagert. Nun ja, es stellt sich hier die Frage, wie dieser Stoff, der relativ reaktionsträge ist - sie scheinen ziemlich wenig reaktionsfreudig zu sein, diese polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe -, wie es dazu kommt, wie man ihn mit der Vorstellung elektrophiler Aktivität verbinden kann, die wir soeben erwähnt haben? In den letzten 10 Jahren wurde durch viele Arbeiten ein Enzymsystem damit in Verbindung gebracht, das in gewissem Umfang in allen lebenden Zellen vorkommt. Es tritt jedoch in Zellen, den meisten Zellen, besonders in der Leber, in höherer Konzentration auf, wenn sie derartigen Substanzen ausgesetzt sind. Nicht nur diese Verbindung, sondern andere Stoffe derselben Art haben eine ähnliche Wirkung. Diese werden, aus offensichtlichen Gründen, als in der Luft vorkommende Kohlenwasserstoff-Hydroxylasen bezeichnet. Hierbei handelt es sich um eine Gruppe von Oxydasen mit unterschiedlichen Funktionen, d.h. um Enzyme, die molekularen Sauerstoff verwenden, um aromatischen Kohlenwasserstoffen eines der Sauerstoffatome hinzuzufügen. Außerdem verwenden sie zwei Wasserstoffatome eines reduzierten Koenzyms, die sich mit dem anderen Sauerstoffatom verbinden. Dies ist mit der Beschreibung "Oxydase mit unterschiedlichen Funktionen" gemeint. Sie befinden sich in den meisten Zellen und Geweben, treten jedoch in einer höheren Konzentration auf, wenn solche Zellen und Gewebe diesen aromatischen Kohlenwasserstoffen ausgesetzt sind. Nun, auf dem nächsten Dia sehen Sie einen Weg, wie dies geschehen kann: aromatische Kohlenwasserstoff-Hydroxylase und molekularer Sauerstoff. Ich habe das reduzierte Pyridinnukleotid, welches das andere Sauerstoffatom aufnimmt, hier nicht mit angegeben. Man hat die Hypothese vorgeschlagen, dass eines dieser Sauerstoffatome dazu verwendet wird, in den Positionen drei und vier sich mit dem aromatischen Kohlenwasserstoff zu verbinden und auf diese Weise dieses Epoxid herzustellen. Dies ist eine sehr instabile Verbindung, die mit ein wenig Säure aufgebrochen werden kann, so dass sich in einer dieser Positionen ein Kohlenstoffion ergibt, entweder in dieser oder in jener. Dieses reagiert dann und ergibt ein Hydroxyl. Die restlichen Kohlenstoffionen reagieren dann mit den nukleophilen Molekülen, was zu der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbindung führt, die ich anfangs erwähnt habe. Man hat dies als notwendigen Zwischenschritt vorgeschlagen, der erforderlich ist, diese Verbindung elektrophil werden zu lassen, die dann krebserregend sein kann, wenn es zu dieser Reaktion kommt. Eine Nebenreaktion, wodurch diese Verbindung zerstört wird, ist die einfache Hydrolyse dieser Epoxidverbindung, wodurch ein Diol entsteht. Es gibt zahlreiche verschiedene Hinweise, die den Schluss nahelegen, dass diese Hydrolyse tatsächlich daran beteiligt ist, diese Verbindung zu einem karzinogenen Stoff werden zu lassen, wenn man dieses Enzym auf irgend eine Weise blockiert. Dies kann entweder durch einen chemischen Wirkstoff geschehen, der es blockiert, oder durch eine Mutation, die verhindert, dass es synthetisiert wird. In derartigen Zellen wird dieses Material dann nicht karzinogen. Die Beteiligung der Hydroxylase scheint demnach relativ gut belegt. Es ist jedoch bislang noch nie gelungen, ein derartiges Produkt zu isolieren, und daher wissen wir nicht wirklich, ob es sich hierbei tatsächlich um den Reaktionsweg handelt, auf dem die Hydroxylase diese Wirkung herbeiführt. Dies war der Punkt, an dem der Student, dessen Geschichte ich ihnen vorhin erzählt habe, auf den Plan trat. Er untersuchte die Reaktionen dieser aromatischen Kohlenwasserstoffe mit Komponenten der Nukleinsäuren, und er entschied sich für N-Methylcytosin. Auf dem Dia ist dargestellt, was er herausfand. Statt die hydroxylierte Verbindung in der dritten oder vierten Position zu finden, stellte er fest, dass die Reaktion in der sechsten Position stattfand. Ich sollte sagen, in der vierten oder fünften Position. Die Reaktion fand nicht hier statt, sondern in der sechsten Position, um dieses Produkt zu ergeben. Nun, hierbei handelt es sich um eine fotochemisch induzierte Verbindung. Die gleiche Reaktion kann jedoch mit der in der Luft vorkommenden Kohlenwasserstoff-Hydroxylase und mit Sauerstoff induziert werden. Exakt die gleiche Reaktion, bei der man diese Art von Verbindung erhält, statt an der sechsten Position oder an der ersten und der dritten. An der ersten, dritten oder sechsten, nicht an der vierten oder fünften. Und darin bestand sein Beitrag zu dieser Sache. Nun, wir haben bislang das chemische Verhalten einer Reihe von Karzinogenen untersucht, besonders dieses Karzinogens. Bislang haben wir jedoch noch keinen Hinweis darauf, worin die biologischen Konsequenzen eines solchen Ereignisses bestehen könnten. Warum sollte, wenn dies geschieht, selbst wenn es geschieht, warum sollte dies die biologischen Konsequenzen haben, von denen wir wissen, dass es sie zur Folge hat, nämlich die Entstehung von Krebs? Nun, an dieser Stelle muss ich das Thema der chemischen Karzinogenese abbrechen. Ich werde nur noch eine Sache dazu erwähnen. Doch wir werden gleich das Thema der chemischen Karzinogenese hinter uns lassen und betrachten, was wir über die biologische Karzinogenese wissen. Nachdem ich Ihnen beschrieben habe, was ich für das Wesen der biologischen Karzinogenese halte, werden wir uns fragen, ob wir die beiden Aspekte zusammenführen und ein einziges, einheitliches Konzept aus dem Ganzen entwickeln können. Lassen Sie uns, bevor wir die chemische Reaktion hinter uns lassen, sehen, ob wir uns zumindest vorstellen können, welches die molekularen Konsequenzen einer solchen Veränderung sein würden. Nun, ich habe keine Bilder und kein Modell davon. Es ist viel zu groß, um es von Berkeley nach Lindau zu transportieren. Ich werde Sie daher bitten, sich die Sache vorzustellen. Die meisten von Ihnen haben von der Struktur gehört, davon, was die Struktur des genetischen Materials der Lebewesen ist, von den Nukleinsäuren, entweder von DNA oder RNA. Die meisten, alle Säugetiere, nun ja, alle Tiere haben DNA als das wichtigste Speichermaterial ihrer genetischen Information. Und sie werden davon gehört haben, dass die DNA in der Hauptsache aus einer Sequenz von Basen besteht, zu denen auch N-Methylcytosin gehört, oder dass Cytosin eine Base ist, statt der Methylgruppe. Dies hier ist ein Ribose-Zucker. Es ist eine lange Kette solcher Basen, von denen es vier Arten gibt. Cytosin ist nur eine von ihnen, es gibt noch drei weitere. Sie alle enthalten jedoch Materialien von ähnlicher Elektronendichte. Sie sind in der Struktur einer Doppelhelix angeordnet, von der Sie alle gehört haben werden. Die Basen sind darin wie Spielkarten übereinander angeordnet, in einem Abstand von etwa 3 1/2 ?ngström. Nun, wenn dieser aromatische Kohlenwasserstoff zwischen einige dieser Basen rutschen und diese Art von kovalenter Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung eingehen würde - dies ist ein Kohlenstoffatom und dies ist ein Kohlenstoffatom -, wenn dies in der Doppelhelix geschieht, würde die normale Helixstruktur zerstört. Wenn es zu dieser Reaktion kommt, könnte die Struktur nicht erhalten bleiben. Die normale Helixstruktur würde verzerrt, sodass mindestens eines der linearen Moleküle eine seitliche Schleife bilden würde. Es würde nicht in die Doppelhelix passen. Es würde sich als äußere Schleife neben der Helix befinden. Zumindest dies, vielleicht käme es zu noch größeren Verzerrungen. Dies ist die molekulare Konsequenz einer solchen Reaktion. Am Ende dieses Vortrags werde ich versuchen, dies erneut abzuleiten oder einzuführen und von hier zu den biologischen Folgen eines solchen Vorgangs weitergehen. Doch bevor ich dies tue, müssen wir untersuchen, was wir über den Weg, auf dem ein Virus Krebs auslösen kann, wissen oder zu wissen glauben; den Weg, auf dem es Zellen so ändern kann, dass sie zu bösartigen Zellen werden. Nun, die meisten Arbeiten, die ich in Berkeley durchgeführt habe, zumindest in meinem Labor, wurden nicht mit Versuchstieren durchgeführt - obwohl wir einige solcher Experimente gemacht haben; auf dem letzten Dia zeige ich Ihnen einiges darüber. Größtenteils wurden die Versuche entweder mit Enzymen durchgeführt, isolierten Enzymen, und in jüngster Zeit in Reagenzgläsern mit Tierzellkulturen, in Gewebekulturen. Wir haben das Verhalten dieser Zellen unter den verschiedensten Einflüssen untersucht, unter dem Einfluss von Viren, unter chemischen und unter beiden Einflüssen. Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie dies gemacht wird, möchte ich Ihnen das Bild einer aus Mauszellen bestehenden Gewebekultur zeigen, die mit einem Virus infiziert wurde, wobei die Viruspartikel in die Zellen eingebracht wurden und sie - durch welchen Mechanismus auch immer - umgewandelt haben. Wir werden darauf gleich noch zu sprechen kommen. Diese transformierten Zellen zeigen sich als kleine Zellhaufen. Das nächste Dia zeigt eine Gewebekultur, in der einige Zellen umgewandelt worden sind. Auf der linken Seite haben wir nur eine sehr schwache Vergrößerung, nur eine zehnfache Vergrößerung, und die Trennungslinie verläuft genau hier. Dieser Hintergrund ist ein Hintergrund normaler Zellen, von Zellen, die nicht von einem Virus infiziert wurden und die aufeinander zu wachsen und dann ihr Wachstum einstellen. Das heißt: Wenn sie sich gegenseitig berühren, wenn sich alle Zellen berühren, senden sie sich ein Signal. Sie schicken sich gegenseitig Signale mit dem Resultat, dass das Wachstum der Zellen aufhört. Diejenigen Zellen, die durch das Virus, das Sarkomvirus, infiziert und verändert wurden, unterliegen nicht mehr diesem Kontrollmechanismus. Und obwohl sie zusammenwachsen und sich gegenseitig berühren, wachsen sie weiter. Auf diese Weise entstehen Zellhaufen, und diese kleinen Anhäufungen werden als Foci bezeichnet. Sie sind auf diesem Bild zu sehen: ein größerer Focus und ein anderer kleinerer und noch zwei weitere kleine. Ich glaube, hier sind vier Foci, ein großer und drei kleine, bei denen die Zellanhäufungen mit bloßem Auge sichtbar sind. Man braucht kaum ein Mikroskop, um sie zu sehen. Dies ist dasselbe Bild, nur 40- statt 10mal vergrößert: dieser Focus und jener. Sie können sie sehen, hier sind sie. Jeder dieser kleinen hellen Flecken ist eine umwucherte Krebszelle, die über andere Zellen hinwegwächst. Und hier sehen Sie den großen Focus, bei dem es sich um diesen hier handelt, und dann am Rand hier den kleineren. Diese Art von System war in den letzten 10 Jahren zur Untersuchung der Krebsentstehung durch chemische, virale und durch Strahlungsfaktoren weit verbreitet, mehr als die Arbeit mit Versuchstieren. Einer der Gründe hierfür ist, dass man eine Million Zellen in einer Schale von 3 Zentimetern Durchmesser kultivieren kann. Wenn man eine ähnliche Statistik mit einer Million Tieren durchführen wollte, selbst mit Mäusen, können Sie sich vorstellen, welche Unterbringungsprobleme sich dabei ergeben würden. Nun, hierdurch wurde diese Arbeit enorm erleichtert. Diese Art der Arbeit mit Gewebekulturen dominiert zur Zeit in unserem Labor. Es handelt sich dabei tatsächlich um das nächste Stadium. Der größte Teil unserer frühen Arbeiten - einige von Ihnen erinnern sich vielleicht daran - wurde mit einzelnen Pflanzenzellen durchgeführt, mit Algen. Wir suchten ständig weiter nach Einzelzellkulturen, und haben sie jetzt gefunden. Wir können Sie entweder auf Schalen oder in tiefen Kulturen züchten, und dies ist unsere Vorgehensweise. Worin besteht nun das Wesen der Veränderung, oder was halten wir für das Wesen der Veränderung, die eine normale Zelle in eine bösartige Zelle verwandelt, die ständig weiter wächst und nicht gesteuert werden kann? Das nächste Dia ist eine schematische Darstellung dieses Umwandlungsprozesses. Wenn wir es vielleicht ein wenig nach unten bewegen könnten. Die obere Nummer 1 hier stellt eine DNA dar, die einen Virus enthält. Dies ist das Affenvirus, Simian Virus 40, der DNA enthält und hier durch dieses Oval mit den drei schwarzen Punkten dargestellt ist, in dem sich die DNA des Virus befindet. Wenn das Virus die Zelle hier infiziert, wird dies durch einen größeren Kreis wiedergegeben, wo sich das X befindet, der die DNA der Zelle darstellt, das chromosomale Material der Zelle. Wenn das Virus die Zelle infiziert, injiziert das Virus bzw. die Zelle erlaubt der DNA des Virus in das Zytoplasma der Zelle einzudringen. Nun, normalerweise, normalerweise - es ist wohl kaum normal, aber eine infizierte Zelle kann die DNA des Virus innerhalb des Zytoplasmas replizieren, und schließlich zerreißt diese Zellmembran und weitere Viruspartikel werden freigesetzt. Das ist die normale Ereignisfolge bei einer Virusinfektion. Entsprechend einer statistischen Grundlage treten jedoch einige wenige Fälle auf, bei denen die DNA des Virus auf irgendeine Weise in die DNA der Zelle eingefügt wird. Wie das geschieht, werden wir uns später noch ansehen. Wenn es dazu kommt, ist es der Anfang dieses Prozesses. Hier ist sein Endpunkt. Wenn sich dies ereignet, dann enthält der Zellkern nicht nur seine eigenen DNA, sondern er kann auch die gesamte DNA des Virus oder einen Teil davon enthalten. Und wenn er sich teilt und wächst, enthält er dann neue Informationen, von denen er einige von dem Virus erhalten hat. Hier ist ein Paar von ihnen. Wenn diese Information, wenn diese DNA des Virus Anweisungen zur Herstellung bestimmter Proteine enthält, die die Membran der Zelle verändern, so dass, wenn sie mit anderen Zellen in Kontakt kommt, das Signal zur Unterbrechung des Wachstums irgendwie blockiert ist, wenn es nicht ankommt, dann setzt die Zelle ihr Wachstum fort und wir reden davon, dass die Zelle transformiert wurde. Dies manifestiert sich auch auf andere Weise. Von dieser Zelle werden neue Proteine hergestellt, die von der DNA des Virus kodiert werden. Und wir erkennen es an den Membranproteinen der Zelle, an den neuen Antigenen, die die Zelle enthält, und außerdem zeigt es sich an der Natur des Wachstumsmechanismus der Zelle. Diese beiden Veränderungen konnten belegt werden, und die Tatsache, dass die Zelle Viren-DNA enthält, konnte anhand von Hybridisierungsexperimenten ebenfalls gezeigt werden. Hierbei wird gemessen, wie die DNA der Zelle nach der Transformation mit der DNA des Virus interagiert. Man stellt fest, dass zwischen beiden eine Homologie besteht. Es gibt eine bestimmte Menge viraler DNA, die tatsächlich in die DNA des Zellkerns aufgenommen wurde. Nun, so stellen wir uns den Mechanismus der Transformation durch einen DNA enthaltenen Virus vor. Es ist ein Moloney-Virus. Tatsächlich ist es nun jedoch so, dass auf dem ersten Dia, das ich Ihnen gezeigt habe - nicht auf dem ersten, sondern auf demjenigen davor, auf dem ich Ihnen die Transformation von Mauszellen gezeigt hatte - dass mein Sarkomavirus keineswegs ein Virus dieser Art ist. Das Maus-Sarkomvirus ist kein DNA enthaltendes Virus. Es ist ein Virus, dessen genetische Informationen aus RNA, nicht aus DNA bestehen. Und die Frage lautet dann, wenn es sich hierbei um das Wesen des Umwandlungsprozesses handelt: Wie kann ein RNA enthaltender Virus, ein Virus, dessen genetische Information gänzlich aus RNA besteht, wie kann ein solches Virus dieses Ergebnis erzielen? Nun, man wusste dies schon ungefähr sechs oder sieben Jahre früher, und Temin, ein Biochemiker aus Wisconsin, stellte die Hypothese auf, dass es hierzu ein Enzym geben müsse, das sich in dem Virus befindet oder dessen Herstellung durch das Virus angeregt würde, welches die RNA-Sequenz in DNA übertragen könnte. Nun sollten Sie sich klarmachen, dass dies zum damaligen Zeitpunkt fast eine Häresie war, denn es galt als unbezweifelbarer Grundsatz, dass man nur von der DNA zur RNA gelangen kann und dann zu Proteinen, dass es in der Gegenrichtung nicht möglich war. Und hier war ein junger Mann, der vorschlug, dass dies möglich sei, ja sogar, dass man diesen Weg nehmen musste. Nun, es dauerte etwa fünf Jahre, bis man dieses Enzym im Sarkomvirus der Maus und anderen RNA-Viren als krebserregend nachweisen konnte. Und auf diese Weise konnte die Theorie der Integration von Virusinformation, genetischer Information in die Chromosomen der Zelle als der Vorgang der Umwandlung von normalen zu bösartigen Zellen erhärtet werden; wenn solch ein Enzym den RNA-Virus in die DNA kopierte. Auf dem nächsten Dia ist dies schematisch dargestellt: das Kopieren des RNA-Virus, das normale Verhalten der Zelle. Hier wird die DNA der Zelle von DNA-abhängiger RNA-Polymerase zu RNA kopiert, die dann Proteine und eine neue Zelle herstellt. Dies wird auf beiden Seiten angezeigt: sowohl die Proteinsynthese für die neue Zelle, als auch die Replikation der DNA der normalen Zelle. Infizieren wir die Zelle jedoch mit der viralen RNA eines onkogenen Virus und verfügt es über diese RNA-abhängige Polymerase, von RNA angewiesene DNA-Polymerase - dies ist die Bedeutung der Abkürzung RDP: RNA-abhängige (dependent) DNA-Polymerase -, dann kann dieses Stück der RNA des Virus in ein Stück der DNA kopiert werden, die jetzt diese Information enthält, die genetische Information des Virus in der DNA. Und wenn sehr viel davon vorhanden ist, besteht die Chance, dass sie in die normale synthetische Sequenz der Zelle, die ihre eigene DNA repliziert, eingefügt wird, und es ist möglich, dass ein Teil davon, zumindest ein Teil, der DNA im Zellkern hinzugefügt wird. Wir haben es dann mit einer transformierten Zelle zu tun. Wenn wir DNA der Zelle und virale DNA vor uns haben, haben wir eine umgewandelte Zelle vor uns. Wenn dies der Fall ist, sollten wir, falls es uns gelänge eine chemische Substanz zu finden, die dieses besondere Enzym hemmen könnte, nicht nur in der Lage sein, die Replikation dieses Virus, bei dem dieser Zwischenschritt über die DNA und dann wieder zurück zur RNA erfolgen muss, zu hemmen. Das ist die normale Replikation. Von hier nach dort fehlt eine Zeile, die die Replikation des Virus anzeigt. Wir sollten nicht nur die Replikation des Virus hemmen können, sondern indem wir verhindern, dass die Kopie hergestellt wird, hemmen wir auch die Transformation. Nun, etwa zu der Zeit, zu der dieses Virus und sein Enzym entdeckt wurden - ich sollte sagen, zu der dieses Enzym entdeckt wurde -, stellte man auch fest, dass eine Klasse von Medikamenten, die verwendet worden war, um die RNA-Polymerase in Bakterien zu hemmen und die ein sehr nützliches Medikament zur Kontrolle einer Vielzahl bakterieller Erkrankungen war, besonders der Tuberkulose, dass eines seiner Derivate tatsächlich bestimmte inhibitorische Eigenschaften in Bezug auf dieses Enzym hatte. Das Dia zeigt das Bild dieses Medikaments und einige der Derivate, die wir hergestellt haben. Es soll lediglich dazu dienen, Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, um was es sich handelt. Auf ihre Einzelheiten eingehen und ihre Synthese erörtern, werde ich nicht. Dies ist der Kern von Rifampicin, einer Klasse von Antibiotika, und an dieser Stelle sind die verschiedenen Seitenketten damit verbunden. Die R-Gruppe stellt diesen ganzen Rifampicin-Kern dar, und dies sind einige der mehreren Hundert Rifampicin-Derivate, die bei der Suche nach Medikamenten gegen Tuberkulose synthetisiert worden sind. Das für die Behandlung von Tuberkulose, für die Hemmung der RNA-Polymerase von Bakterien, nützlichste Derivat ist dieses hier. Doch es hat sich gezeigt, dass es die RDP, die RNA-abhängige DNA-Polymerase oder reverse Transkriptase, wie man sie nennt, nicht hemmt. Dasjenige, was dieses leistet, ist das darunter, dieses hier. Dieses Derivat hemmt tatsächlich die RNA-abhängige Polymerase. Und darüber hinaus wurden noch einige dieser anderen produziert, und von denen werde ich nur über dieses hier reden, bei dem es sich um einen hochwirksamen Inhibitor handelt, um einen noch effektiveren Hemmstoff der RNA-abhängigen Polymerase, als es dieser hier ist. Dies sind die beiden Medikamente, dieses wird als DMB bezeichnet. Ich werde später noch darauf eingehen. Und dieses hier, mit einer offenen Kette hier, mit zwei Achten. Ich nenne es R82. Sie werden es später noch sehen. Dies sind die beiden einzigen, über die ich später reden werde. Nun, das Erste, was wir taten, war, die Medikamente verwenden, die uns zur Verfügung standen. Und was uns zur Verfügung stand, war dieses. Ich nannte es DMB. Wir wollten sehen, ob es eine hemmende Wirkung hatte, ob es den krebserregenden Virus daran hindern würde, eine Zellumwandlung zu erreichen bzw. Krebs auszulösen. Auf dem nächsten Dia sehen Sie das Ergebnis dieses Experiments. Hier habe wir... wir zählen jetzt die Zahl der Foci. Dies entspricht der Zahl der Krebsentstehungen, die das Virus verursacht hat. Ohne irgendein Medikament erhalten wir 140 Foci pro 100.000 Zellen. Mit drei Mikrogramm des Medikaments im Medium haben wir die Zahl der Foci auf 90 gesenkt. Mit 6 Mikrogramm haben wir sie weiter gesenkt, mit 9 Mikrogramm noch weiter. Auf diese Weise wurde die grundsätzliche Idee, dass dieser chemische Stoff dieses besondere Enzym hemmen kann, bestätigt. Doch auf dem Dia können Sie noch etwas Weiteres sehen, das uns einige Sorgen bereitete. Nicht nur Sorgen bereitete, sondern für Aufregung sorgte. Diese beiden Säulen, XC-Plaques, sind nichts anderes als einfache Geräte zur Zählung der Anzahl der Viruspartikel, die aus den Zellen freigesetzt werden. Und hier können Sie sehen, dass das Medikament in diesen beiden Experimenten die Zahl der Viruspartikel in keinster Weise reduziert hat. Wenn überhaupt, ist ihre Zahl etwas angestiegen. Mit der Theorie stimmt also etwas nicht. Wir wollten sie nun nicht ganz über Bord werfen, weshalb wir einen Teil von ihr aufgaben bzw. ihr eigentlich etwas hinzufügten. Wir stellten die Vermutung auf, dass dieses selbe Medikament, diese beiden, die ich vorhin erwähnte, die reverse Transkriptase hemmen, die zum Kopieren der viralen RNA in DNA erforderlich ist. Bei der Integration dieses DNA-Stücks in die Zelle spielen zu einem späteren Zeitpunkt auch noch andere Enzyme eine Rolle. Und wir nahmen an, was auf dem nächsten Dia dargestellt ist, dass dieses Medikament nicht nur dieses Enzym hemmt, sondern auch ein oder mehrere von diesen, die benötigt werden, um dieses Stück DNA in die DNA der Zelle einzufügen. Tatsächlich können wir eine ziemlich kleine Menge des Medikaments verwenden, um zu verhindern, dass dieses Enzym gehemmt wird. Und wir produzieren mehr Virenpartikel, aber eines dieser anderen Enzyme. Ich habe hier drei aufgelistet. Dies reagiert empfindlicher auf das Medikament als dieses hier, und wenn die Konzentration niedrig genug ist, funktioniert dieses Enzym, doch eins von diesen, eins oder mehrere von diesen, funktioniert bzw. funktionieren nicht. Und auf diese Weise können wir das Phänomen der Integration, d.h. der Transformation, vom Schritt der Virusreplikation trennen. Das ist es, was, glaube ich, geschehen ist. Nun, wenn dies der Fall ist, dann müssen wir herausfinden, welche dieser Enzyme an der Integration beteiligt sind. Scheinbar sind es alle. Und es mag andere geben, die ich hier nicht aufgeführt habe, von denen ich nichts weiß. Ich muss also danach suchen und sie finden. Und dann hat dies eine andere Konsequenz, die wir testen können. Dies besagt, diese Idee legt die Vermutung nahe, dass wenn wir diese Enzyme aktivieren würden, wenn wir eine Methode finden würden, mit der wir diese Gruppe von Enzymen aktivieren könnten - hier besonders stark in Gegenwart einer großen Menge dieser Enzyme -, dass wir dann die Integrationsrate dieser genetischen Information in die Chromosomen der Zelle, durch die die Transformation geschieht, deutlich erhöhen könnten. Es handelt sich hierbei um ein synergistisches Experiment. Dies ist ein Experiment, in dem wir etwas verwenden, um dieses Exzisionsreparatursystem auf der linken Seite zu aktivieren. Und gleichzeitig haben wir eine große Menge viraler Fehlinformation vorliegen, wenn man so will. Wenn diese Situation zutrifft, sollten wir die Rate, mit der die Fehlinformation in die Chromosomen der Zelle integriert wird, erhöhen können. Nun, man kann dies tun, und an diesem Punkt kommen wir zur "Eheschließung" zwischen der chemischen und der biologischen Karzinogenese. Es zeigt sich, dass eines der Dinge, die die chemischen Substanzen bewirken - wie ich eingangs sagte - darin besteht, dass sie die zellulare DNA deformieren, zu einer externen Schleife führen, damit reagieren und ihre normale Form in eine anomale Form verwandeln. Wenn dies geschieht, werden Enzyme aktiviert, die die fehlerhaften Außenschleifen wegschneiden, und dieses Ganze, diese Enzyme werden als Exzisionsreparatursystem bezeichnet, das ausschneidet und repariert. Wenn wir nun den chemischen Stoff hinzufügen, der die Reaktion durchführt, die ich vorhin erläutert habe, und wenn wir gleichzeitig virale, karzinogene DNA in größerem Umfang vorliegen haben, ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie eingefügt wird, größer - sollte sie größer sein, sollte sie größer sein. Es ist ein Experiment. In der Literatur habe ich eine Reihe solcher Experimente gefunden. Wir führen sie mit Kohlenwasserstoff selbst durch, und ich fand in der Literatur eine Reihe solcher Tests mit anderen chemischen Karzinogenen. Ich werde Ihnen eines von ihnen zeigen, weil es diese Wirkung genau zeigt. Dies ist eine Arbeit von Stitch, von einem kanadischen Biochemiker, der vor ein paar Jahren darüber berichtet hat. Das nächste Dia zeigt sein Ergebnis. Er verwendet gleichzeitig ein chemisches und ein virales Karzinogen. Bei dem viralen Karzinogen handelt es sich in diesem Fall um ein Adenomvirus, um Adenomvirus 7. Es ist ein DNA-Virus. Und er verwendet das Adenomvirus gleichzeitig mit der chemischen Behandlung. In diesem Fall handelt es sich um die chemische Substanz 4-Nitroquinolin und um Oxyd, was ein hochwirksames Leberkarzinogen ist. Und dies ist eine Zellgewebekultur eines syrischen Hamsters. Wenn man das SA 7 hinzugibt, das heißt ausschließlich das Adenomvirus, erhält man 17 Foci. Dies ist das Kontrollexperiment. Das Virus allein führt zu 17 Foci pro 2 Millionen Zellen. Hier sehen Sie, dass es sich um 2 Millionen Zellen handelt, 17 Foci pro 2 Millionen Zellen. Wenn man jedoch die chemische Substanz hinzugibt und dann innerhalb von anderthalb Stunden das Virus, sehen Sie, dass er statt 17 Transformationen mehr als 400 Transformationen erhielt. Ich sollte Sie darauf hinweisen, dass in diesem speziellen Hamsterzellsystem die chemische Substanz zu keinen Transformationen führt. Die chemische Substanz allein hat nicht diese Wirkung. Doch hier führt das Virus allein zu 17, die chemische Substanz allein zu keinen und zusammen mit dem Virus zu 400 oder mehr Foci. Eine höchst wirksame Synergie. Dies ist zumindest eine Bestätigung des theoretischen Konzepts, das ich Ihnen auf dem vorigen Bild gegeben habe: dass die chemische Substanz die Einfügung der Fehlinformation herbeiführt, die zu dem Zeitpunkt, zu dem dieser Auslöser wirksam wird, vorhanden sein muss. Es gibt hier noch eine weitere Feststellung zu treffen: das gesamte Exzisionsreparatursystem, das durch Nitroquinolin und Oxyd angeregt wird, beendet seine Arbeit nach etwa 8-10 Stunden. und auch das Hinzufügen des Adenomvirus führt zu keiner Synergie mehr. Tatsächlich scheint es sogar ein wenig unterdrückt zu sein. Dies ist eine Art von Bestätigung dafür, dass die chemischen Stoffe die Einfügung von bereits vorhandenen Fehlinformationsstreifen auslösen. Und diese Streifen können aus einer Vielzahl verschiedener Quellen stammen. In diesem Fall stammt das Informationsstück aus dem Adenomvirus. Es hätte jedoch auch aus einer anderen Quelle stammen können. Es hätte sich dabei um ein zusätzliches Stück DNA im Zellkern handeln können. Es könnte sich um ein inaktives Stück DNA in der Zelle handeln, das dann durch dieses gesamte System in einen anderen Teil des Chromosoms verschoben werden könnte. All dies sind verschiedene mögliche Prozesse, durch die ein inaktives DNA-Stück zu seiner Expression in der Zelle gelangt. Und die chemische Substanz erstellt die Information nicht: sie integriert sie. Sie löst Integration aus, und hierbei kann es sich um den einheitlichen Prozess der chemischen Substanz handeln, der ultravioletten Strahlung und um die virale oder andere Plasmidinformationen; um die Art, wie sie zusammenarbeiten. Die chemische Substanz allein könnte nach dieser Theorie die Transformation ohne die Gegenwart einer anderen Quelle der Fehlinformation nicht bewirken. Und dass das Integrationsphänomen mit all den Enzymen, die dabei involviert sind, eine Rolle spielt. Nun, wenn dies der Fall ist, wollen wir sehen, ob diese anderen Enzyme, insbesondere diese Ligasen, die die losen Enden der DNA zusammenschließen, bei der fortgesetzten Reproduktion der transformierten Zelle eine Rolle spielen. Und es stellt sich heraus, dass sie dies - sehr zu unserer Überraschung - scheinbar tun, obwohl die Interpretation dieses Ergebnisses, das ich Ihnen jetzt geben werden, sehr, sehr fragwürdig ist. Wir haben damit begonnen, dies zu erforschen, das zweite Medikament, das ich erwähnte, dasjenige, bei dem mit dem Hydrazin zwei C8-Gruppen verbunden sind. Es scheint sich dabei um ein sehr spezielles Medikament zu handeln. Es verfügte über alle möglichen Eigenschaften zur Durchdringung der Zellmembran, die uns gefielen. Und wir setzten unsere Arbeit fort. Es verfügte über ausgezeichnete Enzymhemmungseigenschaften. Und somit war es das Medikament der Wahl. Um es verwenden zu können, mussten wir seine Toxizität für Zellen untersuchen, bevor wir es für irgendwelche Experimente einsetzen konnten. Man muss untersuchen, ob das Medikament selbst für die Zellen wichtig ist. Und das nächste Experiment ist das Ergebnis, das wir gefunden haben, als wir die Toxizität von R82 untersuchten. Können Sie das ein wenig schärfer stellen. Es erscheint mir verschwommen. Das ist viel besser. Vielen Dank. Ich spreche jetzt über ein anderes Medikament derselben Klasse. Statt des aus 16 Elementen bestehenden Rings, den ich Ihnen über den ganzen Katalog der Medikamente gezeigt habe, habe ich den Ring geöffnet. Es ist nach wie vor derselbe, doch er verfügt - statt über einen großen, 16-teiligen Ring, über einen Schwanz aus zwei Achten. Und darauf beruht sein Name. Und nun zu normalen Zellen. Wir zählen Zellen, und wir ermitteln, was mit normalen Zellen geschieht, wenn wir dem Medium, in dem sie wachsen, dieses Medikament hinzufügen. Schauen Sie sich dieses Bild auf der linken Seite an. Dies entspricht der Anzahl der Tage, über die die Zellen wachsen. Wir haben etwa 100.000 inokuliert, und dann warten wir und zählen sie. Die Null hier bedeutet, dass überhaupt kein Medikament verwendet wurde, und Sie sehen, dass es innerhalb von drei Tagen über 1 Million Zellen gibt, und in vier Tagen gibt es etwa 2 Millionen Zellen. Dasselbe geschieht, wenn wir dem Medium drei Mikrogramm dieses Medikaments hinzufügen, dieses R82. Die drei Mikrogramm dieses Medikaments, diese drei Millionstel eines Gramms des Medikaments, haben überhaupt keine Wirkung, sie lassen die Zellen unverändert. Selbst fünf Mikrogramm des Medikaments pro Milliliter wirkt sich auf die Zellen in keinster Weise aus. Wir müssen bis auf 10 Mikrogramm hochgehen, bis wir irgendeine Wirkung auf die normalen Zellen beobachten können. Und wenn wir bis zu 15 oder 20 Mikrogramm geben, töten wir die Zellen ab. Bei Konzentrationen, die hoch genug sind, ist das Medikament giftig, bei geringen jedoch nicht. Wenn wir uns nun T-Zellen ansehen, dies sind transformierte Zellen, Zellen, die durch das Sarkomvirus verändert wurden. Dies sind Zellen, bei denen es sich tatsächlich um Krebszellen handelt. Und auch hier wurde wieder kein Medikament verwendet. Wenn man die transformierten Zellen zählt, stellt man fest, dass sie sogar noch ein bisschen besser wachsen als die normalen Zellen, sie wachsen etwas schneller, als sie sollten. Doch selbst eine so geringe Konzentration wie 3 Mikrogramm des Medikaments unterdrückt das Wachstum der transformierten Zellen. Fünf Mikrogramm unterdrücken das Wachstum der transformierten Zellen und 10 Mikrogramm bringen es vollständig zum Erliegen. Wenn man nun hier am zweiten Tag einen Ausschnitt nimmt und die Zahl der normalen und transformierten Zellen am zweiten Tag zählt, nach 48 Stunden, als Funktion der vorhandenen Menge des Medikaments, sehen Sie, dass die normalen Zellen eine Resistenz gegen drei, fünf und sogar 10 Mikrogramm haben. Man muss bis auf 15 Mikrogramm hochgehen, um das Wachstum der normalen Zellen zu unterbrechen. Die transformierten Zellen werden sogar bereits bei der geringsten Konzentration unterdrückt. Nun, das war eine Überraschung für uns, denn die transformierten Zellen, die Krebszellen zeigen in der Regel ein wesentlich energischeres Wachstum als normale Zellen. Und hier liegt ein Fall vor, bei dem dies scheinbar umgekehrt ist. Lassen Sie mich Ihnen nun noch schnell die letzten drei Dias zeigen, auf denen Sie Bilder von den Zellen selbst sehen. Sie können sehen, was mit ihnen geschieht. Dies ist die normale Zelle ohne Medikament. Dies ist die normale Zelle mit Medikament. Hier sind die transformierten Zellen. Sie können sehen, welche Unterschiede zwischen transformierten und normalen Zellen bestehen. Normale Zellen sind gestreckt und haben ihre Kerne. Sie wachsen dichtgedrängt in fadenartiger Formation. Die transformierten Zellen sind abgerundet und stapeln sich übereinander auf. In Gegenwart des Medikaments sind die transformierten Zellen jedoch verschwunden. Wie Sie sehen, sind nur sehr wenige übrig geblieben. Normale Zellen wachsen selbst bei einer Konzentration von 5 Milligramm normal. Ich vermute, dass es sich hierbei um 5 oder 6 Milligramm handelt. Und hier sind die transformierten Zellen sozusagen verschwunden. Zumindest sind sie nicht gewachsen. Es sieht so aus, als wären sie abgestorben. Wir haben noch ein anderes Experiment derselben Art durchgeführt. Wir haben eine Gewebekultur genommen..... Sie ist auf dem nächsten Dia dargestellt. Wir haben eine Gewebekultur genommen und sie mit dem Rous-Sakomvirus infiziert. Und dies sind normale Zellen an der Peripherie. Dies ist einer der Foci, die Sie auf dem ersten Dia über Gewebekulturen gesehen haben. Die beiden weißen Pfeile sollen die Grenzen des Focus markieren. Hier ist ein weiterer, ebensolcher Focus, zwei von ihnen. Hier haben wir einfach ein neues Medium zugegeben und es 82 Stunden lang wachsen lassen. Es wächst enorm. Es wächst zu einem großen, dicken Fokus heran. Tatsächlich wächst es zu einem sehr großen Focus. Zu einem so großen, dass das Zentrum keine Nährstoffe mehr erhält und nekrotisch ist. Die Zellen sterben im Zentrum ab, aber wachsen auf der Außenseite weiter. Wenn Sie so wollen, ist dies eine Art Modell eines festen Tumors. Hier ist ein identisches, jedoch nachdem der Focus entfernt wurde. Wir haben das Medikament hinzugefügt. Und 83 Stunden später sehen Sie, dass der Foci nicht gewachsen ist. Wenn überhaupt, dann scheint er zurückzugehen. Als Modell der Behandlung eines Tumors mit diesem Medikament, nachdem er sichtbar geworden ist, scheint diese Gewebekultur ein positives Experiment zu sein. Schließlich kommen wir zur Betrachtung der Zellen selbst. Wir haben eine Mischung von Zellen genommen. Die Hälfte von ihnen ist normal und die Hälfte transformiert. Auf dem nächsten Dia sehen Sie am oberen Rand des Dias die Hälfte der normalen und die Hälfte der umgewandelten Zellen. Sie sehen, dass die transformierten Zellen die abgerundeten Zellen sind und die normalen Zellen die länger gestreckten. Sie sehen die transformierten und die normalen Zellen. Dies ist der Beginn des Experiments. Wir fügen das Medikament hinzu und lassen es zwei Tage wirksam sein, und es sieht so aus, als ob nur sehr wenige transformierte Zellen übrig sind, eins, zwei, drei, ein paar von ihnen. Die meisten Zellen sind normal. Wir wissen nicht, ob diese Normalität, dieses normale Aussehen der Gewebekultur auf dem übermäßigen Wachstum der normalen Zellen im Vergleich zu den umgewandelten Zellen beruht, oder auf der Toxizität des Medikaments für die transformierten Zellen, die dazu führt, dass sie einfach eliminiert werden. Das ist ein sehr fundamentaler Unterschied. Mit andern Worten: Kehrt das Medikament die Transformation um, oder bringt es einfach die transformierten Zellen zum Absterben? Es sieht so aus, als ob es sie zum Absterben bringt, doch wir wissen nicht mit Sicherheit, dass es so ist. Und das ist in etwa der aktuelle Stand der Experimente. Nun, lassen Sie mich Ihnen als Letztes auf einem Bild zeigen, dass wir mittlerweile über Zellkulturen hinausgekommen sind. Dies sind Hühnerzellen in einer Gewebekultur, und Sie müssen das im Hinterkopf behalten: Dies ist vom Menschen weit entfernt, sehr weit entfernt. Doch wir sind einen Schritt weitergegangen. Wir haben nicht dieses Medikament verwendet, sondern das erste, das Medikament DMB bei Ratten, bei denen man auf chemischem Wege mit einem Kohlenwasserstoff mit kondensiertem Ringsystem ein Mammakarzinom induziert hatte. Ich komme nun zu dem Thema zurück, mit dem ich diesen Vortrag begann, wenn dies alles ist, wenn die Ideen zusammenhängen. Diese chemischen Substanzen könnten nicht nur die Transformation verhindern, sondern es ist auch denkbar, dass sie selbst dann eine therapeutische Wirkung haben, wenn die Transformation sichtbar geworden ist. Dies war nicht der Fall, diese Idee war noch nicht vorhanden, als dieses letzte Experiment durchgeführt wurde. Wir verwendeten eine Tierreihe, die über die nötigen genetischen Informationen verfügt, sodass, wenn man einem Tier ein Injektion mit kondensierten Ring-Kohlenwasserstoffen gab, mit Di- oder Trimethylbenzanthracen; sagen wir Dimethylbenzanthracen (es ist ein kondensierter Ring-Kohlenwasserstoff, der im Rauch aller Verbrennungen vorkommt), dass sich dann stets ein Mammakarzinom entwickelte. Sie verfügten über die genetische Zusammensetzung dazu. Und das nächste Dia, dies ist das letzte Dia. Schauen Sie sich den oberen Teil hier an. Hier ist das Kontrollexperiment, N = 17, das heißt: 17 Tiere erhielten eine Injektion mit Dimethylbenzanthracen, und acht Wochen später waren alle tot, nicht eins überlebte. Prozent unbeeinflusst: 0, kein Tier war unbeeinflusst, jedes der Tiere verendete. Es ist eine höchst wirksame Titration. Wissen Sie, es ist eine nur sehr schwer zu erstellende Titration, weil sie so zeitaufwendig ist. Und natürlich ist es eine mit statistischer Gültigkeit schwer durchzuführende Titration, weil hierzu viele Tiere erforderlich sind. Ich will damit sagen, dass 17 keine große Zahl ist. Wenn wir über eine Million Tiere verfügten, wäre das besser, aber die haben wir nicht. Ich meine, wir haben keinen Stall für eine Million Ratten. Also mussten wir es auf diesem Weg durchführen. Nun ja, wenn wir... Wir haben hier 12 Tiere, die Dimethylbenzanthracen erhielten. Wie Sie sehen, verendeten sie alle nach 8 Wochen. Diese 12 erhielten 10 Milligramm des Medikaments alle sieben Tage. Und der Verlauf der Krankheit wurde zumindest verlangsamt. Schließlich erendeten jedoch alle Tiere. Wenn wir allerdings 10 Milligramm alle 4 Tage geben, mit anderen Worten: eine höhere Konzentration des Medikaments, ändert sich der Krankheitsverlauf weiter, und einige der Tiere überleben sogar. Der Aussagekraft einen Tierexperiments dieser Art kann man sich nur schwer sicher sein. Sie wissen, dass es schwierig genug ist - darf ich bitte wieder Licht haben, es gibt keine weiteren Dias - dass es schwierig genug ist, ein Experiment mit Gewebekulturen zu deuten, mit ganzen Zellen. Wir möchten die Experimente so weit wie möglich zum Enzym und Substrat vorantreiben. Ich habe Ihnen also Experimente auf allen drei Ebenen gezeigt: die Hemmung auf der Ebene des Enzyms, der Zelle und des Gesamtorganismus. Am ungewissesten sind die Arbeiten am Gesamtorganismus. Mehr Vertrauen kann man in die Experimente mit den Gewebekulturen setzen. Und den Experimenten auf der Ebene des Enzyms, der Enzymhemmung, lässt sich schließlich am meisten vertrauen. Doch für dieses Experiment haben wir nur das eine Enzym, die reverse Transkriptase. Das einzige, das wir kennen. Wir wissen, dass noch drei oder vier andere Enzyme an der Transformation beteiligt sind, und wir versuchen zur Zeit herauszufinden, um welche es sich hierbei handelt, sie "herauszufischen" und die Experimente an den isolierten Enzymen vorzunehmen. Und dann werden wir wissen, was geschieht. Wir müssen außerdem herausfinden, wie die chemische Veränderung, die zur Bildung dieser Enzyme Anlass gibt, im Einzelnen vor sich geht. Wir haben lediglich einen Hinweis darauf. Und dies ist der Punkt, an dem wir heute stehen. Vielleicht, wenn einige von Ihnen Studierenden dort oben in drei Jahren... Sie werden, fürchte ich, nicht hier sein, ich weiß nicht, wo sie sein werden, Sie werden irgendwo anders sein. Doch wenn sich die Dinge nur um ein Zehntel so gut weiterentwickeln, wenn ein Zehntel meiner heute geäußerten Vermutungen richtig sind, dann wird es Ihnen ein anderes Mal etwas zu erzählen geben. Ich danke Ihnen vielmals für Ihre Aufmerksamkeit.

Melvin Calvin on Cancerogenic Chemical
(00:06:15 - 00:09:59)

Albert Szent-Györgyi received the Nobel Prize in Physiology or Medicine 1937 “for his discoveries in connection with the biological combustion processes, with special reference to vitamin C and its catalysis of fumaric acid”. He participated in three Lindau Meetings and used this opportunity to give lectures on his very private molecular theory of life. This theory used quantum mechanics to try to explain some of the biological phenomena that he meant characterized life. Even though the latter two of the three lectures use the word “cancer” in their titles, the main parts of the lectures are actually not about cancer. One reason to include “cancer” in the title could be that from the early 1970’s, he received his funding from a private organization, the National Foundation for Cancer Research. In 1975, Albert Szent-Györgyi lectured (in German) on “Electronic Biology and Cancer”

Albert Szent-Györgyi on Cancer
(00:38:04 - 00:41:20)

In the second edition of a book (in German) entitled “Nobel führte sie zusammen” (Nobel brought them together), edited by Alexander Dées de Sterio 1985, the three lectures of Szent-Györgyi are commented on. Regarding the first lecture, in 1969, it is said (in my edited translation) “If Otto Warburg, who had given a rain check, had been participating, there would certainly have been a splendid discussion on cancer theories”!

Linus Pauling is known to be the only person who alone received 2 Nobel Prizes, in Chemistry 1954 and then the 1962 Peace Prize (in 1963). He participated in 4 Lindau Meetings and lectured at all four. The theme of two of these lectures was his very private idea that intakes of large amounts of Vitamin C could be used to prevent cancer in man. One piece of evidence, according to Pauling, was that some animals produce their own vitamin C in large amounts, while man doesn’t. His estimate was that the proper dose should be 10 gram per day per 70 kg body weight. This is the dose that he himself took until his death (in cancer!). Today the amount recommended by his followers is much smaller, but not as small as the recommendations by the national health organisations. Listen to Pauling making jokes of these organisations in his first Lindau lecture 1977 “Ascorbic Acid and Cancer”.

Linus Pauling (1977) - Ascorbic Acid and Cancer

For a number of years I have thought that there should be people who might be said to practice theoretical medicine. There are thousands of theoretical physicists and they have, of course, made important contributions to science and hundreds of theoretical chemists, some theoretical biologists – why shouldn’t there be people in the field of theoretical medicine? My experience has indicated that many workers in medicine and such fields as nutrition are not able to understand and appreciate theoretical and rational arguments. Cancer is one of the most important causes of human suffering. People die, of course; they get old and in the course of time die. But the amount of suffering associated with death is different for different causes of death and, in fact, for different ages. Death at an advanced age very often involves considerably less suffering for the person himself and for members of his family and others than death at an earlier age. If we could increase the length of life so that more people died at an advanced age and could eliminate cancer, an especially unpleasant way of dying, then there would be a decrease in the amount of human suffering. I read a book by a man, Doctor Ewan Cameron of Scotland, a number of years ago. The book was published in 1966; its title is 'Hyaluronic Acid and Cancer'. He pointed out that not very much progress was being made in the attack on cancer by producing anticancer drugs and changing ways of irradiating a person with high-energy radiation. In fact, the National Cancer Institute has spent billions of dollars, thousands of millions of dollars, during the last 20 years – For a few percent of these patients with certain rather special kinds of cancer there has been a significant improvement, but for the great majority, more than 95% of the patients who have important kinds of cancer, there’s been essentially no change as a result of all of the effort, of all the expenditure of money. Cameron in his book said that perhaps an effective way of attacking the problem of cancer would be to bolster up the body’s natural protective mechanisms. Many, almost every cancer patient after surgery, when the primary cancer is removed, has millions of circulating malignant cells, and yet not every one of them develops metastasis. In many of them these circulating malignant cells seem to be kept under control. This is with little doubt the result of an effective immune surveillance. The body’s natural protective mechanisms succeed in getting control over the malignant cells and the patient does not succumb to cancer. Cameron mentioned that malignant cells, many kinds of malignant cells, produce the enzyme hyaluronidase, which then attacks the hyaluronic acid in the intercellular cement of the surrounding normal tissues and weakens these tissues in such a way as to permit infiltration by the malignant tumour. Then in his book he went on to express the hope that some way could be found to stimulate the production by the patient of an increased amount of physiological hyaluronidase inhibitor, which would inhibit the action of the hyaluronidase, and in this way protect the surrounding tissues and permit the tumour to be brought under control. For a number of years he tried to find some such way by giving to terminal cancer patients various hormones and mixtures of hormones, thinking that sooner or later he might find a hormone that would stimulate the production of a hyaluronidase inhibitor. And year after year he was disappointed. The patients with terminal cancer died at just about the standard rate; there was no effective treatment of this sort. I was asked in 1971 to give a talk at the dedication of a new laboratory for cancer research at the University of Chicago, the Ben May Laboratory. In fact, Tiselius had been asked to give this address and had agreed to come, but a week or 10 days before the occasion of the dedication he sent a telegram saying that he was ill and was not able to come. So the organisers, the people at the Ben May laboratory, called me and asked if I would come and speak. I needed to say something about cancer, so I presented an argument as follows: We know one thing about ascorbic acid and have known for 40 years. That is that collagen, the principle component, proteinaceous component of connective tissue, is not synthesised except in the presence of ascorbic acid; ascorbic acid is required for its synthesis. The intercellular cement in tissues contains not only these glycosaminoglycans, hyaluronic acid long chains, but also long fibrils of collagen which act like the reinforcing rods in reinforced concrete. They help to strengthen this intercellular cement. And so I said that I thought that if patients were given more ascorbic acid this would strengthen the normal tissues and help to bring the malignancy under control. Cameron read a newspaper account of my talk and wrote to me asking, how much ascorbic acid they ought to be given. I wrote back saying, 10 grams per day. He began cautiously giving 10 grams per day of ascorbic acid, actually sodium ascorbate, first for about 10 days intravenously and then orally to these patients, and immediately developed the feeling that this was beneficial to the patients. Another argument had been presented at about the same time by Douglas Rothman, who wrote to Cameron saying that perhaps ascorbic acid units are part of the hyaluronidase inhibitor; and perhaps ascorbic acid in large amounts would permit the patient to develop hyaluronidase inhibitor. Well, now of course, we feel that there are many ways in which an increased intake of ascorbic acid operates to potentiate the body’s natural protective mechanisms. And perhaps these 2 that I have mentioned are not the most important ones. The fact is that it is a matter of observation, that the patients who receive good intake of ascorbic acid have a much better prognosis than those who receive just the ordinary intake or less than the ordinary one, because, of course, most cancer patients are malnourished anyway with respect not only to ascorbic acid but to other nutrients. The reason... perhaps I should say why I said 10 grams per day. But first let me say that it has been a surprise to me to get involved in cancer research. I didn’t intend to do it. I was working years ago in the field of immunology for a while. And then I had the idea that there could be diseases that could be described as molecular diseases. Sickle cell anaemia was the first disease characterised in that way, when it was found that the haemoglobin molecule that patients with this disease manufacture differ from those manufactured by other people. And we found that other people very quickly found a number of other abnormal human haemoglobins – the total number known is somewhere around 300; the study of the haemoglobinopathies has extended greatly. I decided that after 8 years of working on the haemoglobinopathies to look at other diseases to see to what extent they were molecular diseases. And I thought it might as well be some important disease; the choice seemed to me to lie between cancer and mental illness. I decided to study mental illness rather than cancer, with the argument, back in 1953 this was, the argument that almost everybody works on cancer, practically nobody works on schizophrenia and other mental diseases. So there wouldn’t be so much competition in that field. And I worked for 10 years on schizophrenia. And toward the end of that period I ran across work by Hoffer and Osmond in Canada on the treatment of schizophrenic patients, by giving them large doses of vitamins, in particular of nicotinic acid or nicotinamide. I was astonished to read what these investigators reported. They were giving, let’s say, 17,000 milligrams a day of nicotinic acid to schizophrenic patients, whereas 17 milligrams a day is the amount recommended by the Food and Nutrition Board of the United States, National Academy of Sciences and Natural Research Council to prevent pellagra and to keep people in what the Food and Nutrition Board calls ordinary good health - I call it ordinary poor health. Also I found that Milner had carried out a double blind study with schizophrenic patients to see what the effect of a large dose of ascorbic acid was. And he found a statistically significant effect, that a large intake, not very large, a couple of grams per day of ascorbic acid, caused the schizophrenic patients to improve, much more than the controls who received a placebo. As I thought about this matter, I realised that one might formulate a general principle which is, that there is a concentration of each vital substance that corresponds to the optimum health. This is not necessarily the concentration, the intake that prevents overt manifestations of deficiency disease; it may be very much larger than that. In fact, there is no reason, I think, to say that only the vitamins are important as nutrients. A vitamin is described as an organic compound that in small amounts is required for life and good health. And in the case of ascorbic acid - if we don’t get any ascorbic acid, we die of scurvy: the connective tissue just falls apart because collagen is not being synthesised. The joints fall apart and the walls of the blood vessels fall apart, you have internal intramuscular bleeding – all sorts of manifestations ultimately leading to death, manifestations of degradation of the connective tissue, the collagen. Well, it might be that even without ascorbic acid enough collagen could be synthesised to keep people from dying, and then ascorbic acid would not have been called a vitamin. And still the various effects that it has could be very important for good health. I don’t think that it is essential that a substance be a nutrient, be a vitamin in order for it to have great importance, but, of course, ascorbic acid is a vitamin and it’s the one that I shall talk about most today. The question comes up why should I recommend 10 grams a day. Well, that seemed a sensible and safe recommendation to make. You know we can ask, why is it that all plants manufacture thiamine, vitamin B1, and animals do not manufacture it, they require it exogenously. The answer is that back several hundred million years ago a plant began running around and eating the other plants and called itself an animal. It was eating its immediate ancestors. And they manufacture thiamine and other vitamins. And so it was getting in its food - it wasn’t like the red bread mould that requires only biotin exogenously and can synthesise everything. This animal, it could synthesise ascorbic acid and the plants were making ascorbic acid or were making thiamine; it got enough thiamine in its food. Well, there is a general basic principle in biology that if you don’t need a function, then the gene responsible for it disappears. And the reason for that, of course, is that it becomes a burden. So when a mutant arose which no longer had the genes that synthesise - there are a lot of them involved, 16 perhaps – that synthesise the enzymes, that convert other materials into thiamine, the pyrimidine half, and the diazole half, and the enzyme that hooks these 2 together. When the animal mutant arose that had shuffled off this machinery, then he was streamlined. He was not burdened the way the wild type was, and consequently the wild type died out. And this ancestral animal from then on, he and all of his descendants have required exogenous thiamine in order to be in good health. And this happened for riboflavin and for nicotinic acid and for pyridoxine and vitamin A, the other vitamins – all animals require these substances exogenously. This is an indication too that the needs of animals for these substances are about the same as the needs of the plants. But it didn’t happen for ascorbic acid. Practically every animal species... as a very good approximation you can say, every animal species has continued to manufacture ascorbic acid. Why didn’t this ancestral animal give up the mechanism for manufacturing ascorbic acid? The answer is clear: the amount that the animal was getting in the food was not enough for good health. Consequently, and we can perhaps understand it, plants don’t manufacture collagen, they rely on cellulose as the structural high energy, high-molecular weight molecule rather than on collagen. So that this may well be... this perhaps is part of the process of changing from being a plant to an animal, that you make great use of collagen and require larger amounts of ascorbic acid. Animals have continued to manufacture ascorbic acid. Man had a bad accident, the precursor of man, in fact the common precursor of all the primates, had a bad accident: that of living in too good an environment around 25 million years ago. This environment, no doubt, was in a tropical valley where the food was especially rich in ascorbic acid. If you weighed 70 kilograms or if we convert to 70 kilograms body weight, there were foods that for 2,500 kilocalories or 10,000 kilojoules of food energy can provide as much as 10 grams of ascorbic acid per day. And this was close enough to the optimum to permit the mutant, who had lost one enzyme involved in the production of ascorbic acid, to get rid of this ability and to compete successfully with the wild type, so that he replaced him. And since then all of the primates have been in a bad way. Most of them have restricted their habitats to the tropical regions where a good bit of ascorbic acid is available. An analysis of the food eaten by a gorilla shows that he gets about 5 grams of ascorbic acid per day. We moved out into temperate and subarctic regions where the food is not so rich in ascorbic acid, and we have been suffering, of course, almost all of us, from hypoascorbemia ever since. If we ask how much ascorbic acid do animals manufacture, animals over a 10-million-fold range of body weight, from the housefly up to the goat say - I don’t think anyone has studied the elephant in this respect -, we find that the average amount manufactured by these animals is about 10 grams per day per 70 kilogram body weight. And this is then one of the reasons for saying that this is a reasonable amount to try to see to what extent it will control cancer. You could use much more. Patients are being given as much as 100 grams a day and have taken, I think, as much as, I’ve heard as much as 400 grams a day without any difficulty. There are thousands of people who have taken several grams a day for years with no overt manifestation of serious side effects, kidney stones and things like this, that are talked about in the medical literature without any sound basis for the suggestion. But 10 grams a day is an amount that is easy to take. I mentioned the goat. I have here in this test tube, which is essentially full, 13 grams of ascorbic acid. This is the amount that the goat manufactures each day. And would the goat manufacture this if he didn’t need it? I don’t think so. This basic general principle would operate. If he were to cut down from 13 grams to 12 grams a day he would save 7% of the wear and tear and energy required to manufacture ascorbic acid. And if that extra 1 gram wasn’t beneficial, why not, why shouldn’t he be saving that effort? So I think 13 grams a day for a 70-kilogram goat is probably somewhat less And of course, he gets a couple of grams a day in his food, too. In this other test tube I have the amount that a human being manufactures. That’s zero. So far as is known, no human beings manufacture ascorbic acid. It’s very hard to get back the gene, the ability - only by transfer of the gene from some other animal. I understand that human chromosome is found in cats of one kind, a certain European cat, that it’s been introduced into the genetic complement of that animal. But it’s hard to get back. Only microorganisms can develop - and under special circumstances too - can develop this ability. In this other test tube there’s a little bit of white powder down in the bottom. That’s the 45 milligrams per day that the Food and Nutrition Board in the United States recommends for human beings. It’s enough to prevent essentially all people from getting scurvy, but it is far too small an amount to put people in good health. I think the goat knows more about these matters than the Food and Nutrition Board. (laughter) In fact there is another committee of the National Academy of Sciences, the National Research Council, that I think knows more too. This is the Committee on the Feeding of Laboratory Animals. They have made recommendations about monkeys. Monkeys are primates like ourselves. And they recommend a diet with somewhere around 4 grams a day per 70 kilograms of monkey. Well now, monkeys are expensive, and moreover you might sometimes build up an automated colony of monkeys. It would be very expensive and the monkeys themselves - you paid a lot for and you put in a lot of effort to inject the monkeys and do whatever is involved in the experiment - and then they die on you. That’s a tragedy. So this committee has gone very carefully into the question of what amount of ascorbic acid will put the monkeys in the best of health. And I have more confidence in their conclusion, that 4 grams a day per 70 kilogram body weight is better than 45 milligrams a day. Well, if we do take the proper amount of ascorbic acid and potentiate our natural protective mechanisms, we might well be able to achieve a considerable control over cancer. I think I might show my slides and amplify the argument as we go on. First slide please. Here is a curve that I drew, showing that with this vital substance such as ascorbic acid your wellbeing might increase linearly for small amounts, small increased intakes, and reach optimal functioning at some point. Actually, experiments with especially the red bread mould have shown that curves of this sort have very flat tops when you study nutrients or vital substances such as the vitamins, and it’s hard to find just where the optimum is. I have an arrow there, the functioning of the fittest strain. This is corrected for the burden of manufacturing the material, in case that it is manufactured. It is the place where the slope is just equal, except for a changed sign, to a straight line, presumably straight line, that represents the burden of manufacturing a substance as a function of the amount manufactured. Next slide. In the next slide I have just a Michaelis-Menten curve, say, chemical equilibrium, A plus B equals AB, which could be enzyme plus substrate combining to form, or the apoenzyme plus the coenzyme combining to form the active enzyme. And if you have a mutant - everybody is a mutant - the average estimate is that of the 100,000 genes that you’ve inherited from your parents, one has been mutated from that generation to your generation. Everyone has these mutants. There may well be people who manufacture apoenzymes with a decreased combination constant for the coenzyme. If the combination constant is decreased 200 times then you could, by going to 200 times the concentration of the coenzyme, get the same amount of combination with apoenzyme to form the active enzyme. There are scores of genetic diseases known that involve an abnormality in the combination between constant, between apoenzyme and coenzyme. An example is methylmalonic aciduria. Patients with this disease excrete methylmalonic acid in the urine, because they lack the enzyme that would isomerise the methylmalonic acid to succinic acid, which would then be metabolised. This enzyme uses cobalamin, vitamin B12, as the coenzyme. If you give the patient a 1,000 times the normal intake of cobalamin, then many of the patients are put into normal health and do not show manifestations of the disease. I think that there are with little doubt thousands of diseases of this sort, each one of which could be controlled by a great increase in the intake of a particular vitamin or other coenzyme. Next slide. I borrowed this slide from Erwin Stone who, around 10 or 15 years ago, was very concerned about the amount of ascorbic acid that people needed and about the prevalence of hypoascorbemia. It shows various animals that have been reported as making between 2 and 20 grams of ascorbic acid per day per 70 kilogram body weight. Next slide. Here we have summarised some reasons for a large intake of ascorbic acid for good health. These animals... the average of raw natural plant foods giving 2,500 kilocalories per day or, well, giving 2,500 kilocalories of food energy, is 2 and 3/10th grams. And I have an evolution argument, which I shan’t go into, that the optimum intake is somewhat greater than this figure. The monkey chow I have mentioned. Doctor Yew studied guinea pigs which, like the primates, had lost their ability to make ascorbic acid and found that they were apparently in optimum health when they got about 3½ grams per 70 kilogram body weight. Next slide. I mentioned that ascorbic acid is known to be required for the synthesis of collagen, for hydroxylation of the propyl and lysyl residues in the procollagen molecule; and it’s involved in other hydroxylation reactions. For 40 years it has been known that a high intake of ascorbic acid is required for good healing of wounds and burns, broken legs, fractures. Periodontal disease - dentists are in the forefront among medical people in giving patients large doses of ascorbic acid to improve their health. The next slide. Back in 1935 Jungeblut in Columbia University College of Physicians and Surgeons reported that the poliomyelitis virus is inactivated by sodium ascorbate in concentrations that can be reached in the blood stream. Various other investigators have reported the same thing. Next slide please. I was astonished when I started reading the literature to find how much there is. Here are some of the references, not given in detail, about reported control of viral diseases. The National Cancer Institute is and has been spending 100 million dollars a year for study of viruses in relation to cancer, but 0 dollars for an investigation of ascorbic acid as an antiviral agent. The next slide. And to the extent that viruses are involved in human cancer, the ascorbic acid may be operating in this general antiviral way. The work of Morishige, who is the Senior Surgeon in a hospital in Fukuoka, Japan, is interesting. Murata published a paper on it. Morishige had the idea that ascorbic acid would prevent infectious hepatitis, serum hepatitis, from developing in surgical patients who received multiple transfusions, with a chance that the virus is in the blood that is infused. He found, when he made this study with 1,250 patients, that those who got little or no ascorbic acid developed serum hepatitis, what was the normal rate there of 7%. But that 2 grams a day or more is 100% effective in preventing serum hepatitis, in 1,100 patients. Now he gives 10 grams a day to all patients in his hospital, all surgical patients and all patients in intensive care that he’s in charge of. Next slide. And he is reported, but not with the statistics as yet, that in these other viral diseases too this high intake of ascorbic acid is effective in controlling the viral diseases. Next slide. Antibacterial action has been reported for many years. There are several mechanisms involved. For one thing it’s been known for 40 years that leukocytes are not effective as phagocytes, unless they have a high concentration, 20 micrograms per 100 million cells of ascorbate. A recent study by Hume and Weyers in Glasgow in 1973 showed that the level was about 25 micrograms per 100 million cells in the ordinary Scots that they investigated. If they came down with some illness, it dropped to about 10, and this is not enough to permit the leucocytes to be effective to have phagocytic activity. Next slide please. Let’s see, I put that in at the last minute and apparently put it in reverse, but I’ll tell you - it’s upside down too, perhaps we should change that. Look at this one. Rodney Porter has reported in his study of amino acid composition of components of complement that C1qR and -S are proteins which have collagen-like sequences. Professor George Fagan in Stanford University has carried out these studies. The 2 curves to the left refer to the C1 esterase component of complement, which consists of these 3 proteins Q, R and S. And, as would be expected, the guinea pigs with a high intake of ascorbic acid manufacture much more of this complement component than those with a low intake. The next slide. Here we have studies made in the National Cancer Institute reported last year, just in abstract, by Yonemoto, Chretien and Fehninger, showing that the rate of production of new lymphocytes under antigenic stimulation is greatly increased in humans who are given 5 grams a day. There’s about a doubling of the blastogenesis rate with 5 grams a day, given in fact only for 3 days; and this increase continues for 18 days. They haven’t determined what it would be for people with a steady intake of 5 grams per day or 10 grams per day - 10 grams a day gives about a tripling. It’s well known that the prognosis for cancer patients is better for those who have a high blastogenesis rate of lymphocytes under antigenic stimulation, than for those who have a low one. And these investigators said that these results suggest that ascorbic acid should be tried in cancer patients – they didn’t know that Cameron had been doing this for several years. Next slide please. There’s a good bit of epidemiological information about ascorbic acid. In fact, when studies are made of the diets of populations in relation to incidence of cancer of different kinds, it is usually found that the biggest correlation of all is the inverse correlation with intake of ascorbic acid. I’ve mentioned some of the papers in this field. The next slide. There was a study carried out in California from Chope and Breslow with 577 older people, starting in 1958. They were all 50 years or older at that time, and their death rates were followed. Those with a higher intake - here again the biggest correlation, negative between death rate and any factor, was with the intake of ascorbic acid, even a bigger effect with cigarette smoking. The subjects who were ingesting a larger amount of ascorbic acid had only 40%, the age-corrected death rate of those with a smaller amount. The larger amount was only about 125 milligrams a day. The smaller amount 25 milligrams a day. We are checking a population now with an intake of between 1 and 2 grams a day. And in a few years - well there are already some preliminary results: for the first 18 months and that result was only 30% - in fact this population wasn’t restricted to those between 1 and 2 grams, it contained some with a smaller intake - only 30% of the age-corrected death rate. There was apparently the same decrease in the incidence of heart disease as of cancer and other disease in these studies. I think that it may well be that the age-corrected death rate could be reduced to a 10th of what it is in the population at present, simply by increasing the intake of ascorbic acid, and perhaps other nutrients, by a relatively small amount. Next slide. And that would correspond to an increase of 20 years or more in the length of the period of wellbeing. which universally become malignant in the people who have this chronic polyposis. And in each case, with only 3 grams per day given to the patients, the half of them showed a disappearance of the polyps; instead of having 40 of them they dropped to 0. The next slide. Here we have the first report by Cameron on the first 50 cases of patients with terminal cancer, advanced terminal cancer. They are called untreatable cancer in Scotland. The statement is made that in 4 cases the treatment with ascorbic acid was harmful. As I’ve looked over the data and the case histories, I concluded that this probably is not correct, because these patients, the population of 50 - or the population of 100 including this 50 - died off during the first few days or the first few weeks at a lower rate than the control population. There was really no increased death rate in this first 50. The fact that these patients died during the first 2 weeks, 4 of them, I think, indicated to Cameron and Campbell that the ascorbate was harmful. In all of the other cases there was a benefit. And the benefit was sometimes a rather small amount: a decrease in pain permitting the patients to be taken off narcotic drugs, or general disappearance of cachexia and anorexia. Patients felt well and had good appetites, began to eat well and went back to work. And some of them have continued to live - the next slide - far longer than expected. One patient showed an unusual course, such as to permit him to be described in a separate publication. He had reticulum cell sarcoma, well-diagnosed by biopsy, and X-ray diagrams showed that this disease was there. When he received 10 grams a day of ascorbate he improved very rapidly. As shown by these measures of illness, a decreased sedimentation rate of red cells was observed, and glycosaminoglycan, seromucoid decreased rapidly. After 6 months his physician took him off the vitamin C, 10 grams a day, with the argument that he was cured, no signs of disease anymore, so he shouldn’t continue taking the drug. Well, of course vitamin C isn’t a drug, it is a food and he was taking the amount that probably is just appropriate to human beings. If they were manufacturing it themselves, this amount they would manufacture. He took him off the vitamin C and within a month he was back in the hospital. The cancer had returned. It didn’t respond to 10 grams per day orally when it was resumed for a couple of weeks, but he was given 20 grams a day for 10 days intravenously and immediately improved in health. And he has lived now for several years, getting 12 ½ grams a day orally, and driving his lorry back and forth apparently in perfect health – well as good a health, perhaps even better, than you expect for people 50 years old living in Scotland. (laughter) The next slide shows the results of a study of 1,100 patients with terminal cancer. This may occur at laparotomy, when the cancer is observed to be of such a nature that it is inoperable, or later after high-energy radiation treatment or cytotoxic drugs have been tried and perhaps had some temporary value, but are no longer effective. The matched controls, 10 matched controls for each of the 100 ascorbic treated patients, had the same kind of cancer. And the survival times are measured again from the time when they were considered untreatable. The average survival time now is more than 5 times the average survival time of the 1000 controls. The 1000 controls have all died by this time, with only 15 out of 1000 living more than 1 year - I think 15 is right. Only 3 out of 1000 lived more than a year; it’s marked as 400 days there. Now several hundred patients with cancer are receiving 10 grams per day in Vale of Leven Hospital in Scotland. And they begin to receive it immediately that they come to the hospital, no matter what the stage of development of the disease is. I could go on and mention some individual cases, not only in Scotland but also in California, but this is the only quantitative material that I have. I think that every cancer patient should be put on ascorbic acid therapy. What the relation is to the cytotoxic drugs has not yet been carefully studied. In California patients who are receiving Fluorouracil or Methotrexate or other cytotoxic drugs have been given ascorbic acid, also 10 grams a day. And one observation has been made in practically every case. The serious side effects, loss of hair and nausea and other side effects of the cytotoxic drugs, do not show up when vitamin C is given. On the other hand it may be that these 2 treatments operate against one another. The cytotoxic drugs have a side effect of destroying the body’s natural protective mechanisms, and vitamin C operates by potentiating the body’s natural protective mechanisms. If you knock out the immune system down to 0, 10-fold or 100-fold potentiation still leaves it at 0. In the course of time it will be possible to say what should be done when the choice arises between taking cytotoxic drugs or taking vitamin C. But there is reason to believe that, whether or not these other treatments are used, the vitamin C should be taken. Well, this is the situation now. I haven’t found anything in the cancer literature during the last 20 years that is comparable to this. To what extent it will stand up, whether you can have a 5-fold increase in life expectancy for people at the beginning stages of cancer, who might have a 5-year life expectancy, that would be increased to 25 years with ascorbate or not, I don’t know. I do feel strongly that cancer and ascorbic acid are closely related. It may be that cancer is in large part one of the manifestations of vitamin C deficiency. That people develop cancer because they are in poor health, because of the extremely small amount of ascorbic acid that they ingest. Of course, I have read statements that chemicals which have been introduced into our environment, in our food and into environment generally, are responsible for a large fraction of the cases of cancer that develop. Ascorbic acid is known to be a detoxifying agent for almost all substances, and perhaps it does work as a prophylactic agent by helping to counteract the effect of these cancerogenic substances. I think that this opportunity of helping to control cancer by the use of the proper amount of ascorbic acid, both prophylactically in people who have not yet developed cancer and therapeutically in those who have, is so important that it should not be neglected by anyone. Thank you. Applause.

Jahrelang habe ich gedacht, dass es doch Leute geben müsste, die die theoretische Medizin praktizieren. Es gibt Tausende von theoretischen Physikern und die haben natürlich wichtige wissenschaftliche Beiträge beigesteuert. Und es gibt Hunderte theoretische Chemiker, auch einige theoretische Biologen Meine Erfahrung hat mir gezeigt, dass viele, die in der Medizin und Feldern wie der Ernährung tätig sind, theoretische und rationale Argumente nicht verstehen und nicht zu schätzen wissen. Krebs ist eine der wichtigsten Ursachen für menschliches Leiden. Natürlich sterben die Menschen. Sie werden alt und selbstverständlich sterben sie irgendwann. Aber das Maß an Leid im Zusammenhang mit dem Sterben ist, abhängig von der Ursache des Sterbens und der jeweiligen Altersstufe, unterschiedlich. Das Sterben im fortgeschrittenen Alter bedeutet oft erheblich weniger Leid für den betroffenen Menschen selbst und für seine Angehörigen als das Sterben in einem früheren Lebensalter. Wenn wir die Lebenserwartung so verlängern könnten, dass mehr Menschen in fortgeschrittenem Alter sterben, und wenn wir den Krebs ausschalten könnten, gäbe es weniger menschliches Leid. Vor einigen Jahren las ich ein Buch von einem Herrn aus Schottland, Doktor Ewan Cameron. Das Buch wurde 1966 unter dem Titel "Hyaluronic Acid and Cancer" (Hyaluronsäure und Krebs) herausgegeben. Er vertrat den Standpunkt, dass in Bezug auf die Herstellung von Krebsmedikamenten und neuen Bestrahlungsmöglichkeiten mit energiereicher Strahlung zur Krebsbekämpfung nicht sehr viele Fortschritte gemacht wurden. Tatsächlich hat das National Cancer Institute in den vergangenen 20 Jahren Milliarden Dollar, Tausende Millionen Dollar ausgegeben Und dennoch hat sich die durchschnittliche Überlebenszeit von Krebspatienten kaum verändert. Für einige wenige Prozent dieser Patienten mit sehr speziellen Krebsarten gibt es eine deutliche Verbesserung. Aber für den Großteil, mehr als 95% der Patienten mit den häufigsten Krebsarten, haben sich keine wesentlichen Veränderungen infolge all dieser Bemühungen und Geldausgaben eingestellt. Cameron beschrieb in seinem Buch, dass eine wirksame Möglichkeit des Kampfs gegen den Krebs möglicherweise in einer Stärkung der natürlichen Schutzmechanismen des Körpers bestünde. Bei vielen, fast allen Krebspatienten finden sich nach der chirurgischen Entfernung des Primärkrebses Millionen zirkulierende krankheitserregende Zellen im Körper. Dennoch entwickelt nicht jeder Patient Metastasen. Bei vielen können diese zirkulierenden krankheitserregenden Zellen beherrscht werden. Es gibt wenig Zweifel daran, dass dies das Ergebnis einer effektiven Immunüberwachung ist. Die natürlichen Schutzmechanismen des Körpers bekämpfen die krebserregenden Zellen erfolgreich und der Patient erliegt seinem Krebs nicht. Cameron war der Meinung, dass viele Arten von malignen Zellen das Enzym Hyaluronidase generieren, das dann die Hyaluronsäure im interzellulären Zement des umgebenden normalen Gewebes angreift und dieses Gewebe so aufweicht, dass sie die Infiltration durch den malignen Tumor zulassen. In seinem Buch formuliert er die Hoffnung, dass eine Möglichkeit gefunden werden könnte, die Produktion einer erhöhten Menge des physiologischen Hyaluronidasehemmers beim Patienten zu stimulieren, der die Aktion der Hyaluronidase hemmt und auf diese Weise das umgebende Gewebe schützt und eine Bekämpfung des Tumors ermöglicht. Er versuchte jahrelang eine solche Möglichkeit zu finden. Dazu verabreichte er terminalen Krebspatienten verschiedene Hormone und Hormonmischungen in der Hoffnung, dass er früher oder später ein Hormon finden würde, dass die Produktion eines Hyaluronidasehemmers stimuliert. Und Jahr für Jahr wurde er enttäuscht. Die Patienten mit Krebs im Endstadium starben genauso schnell wie immer. Es gab keine wirksame Behandlung in dieser Richtung. dem Ben May Laboratory, zu halten. Eigentlich war Tiselius gebeten worden, diese Rede zu halten und er hatte auch zugesagt. Aber ungefähr zehn Tage vor der Veranstaltung schickte er ein Telegramm mit der Mitteilung, dass er krank geworden sei und nicht kommen könne. So kam es also, dass mich der Veranstalter - die Mitarbeiter des Ben May Labors - bat zu kommen und einen Vortrag zu halten. Ich musste natürlich etwas zum Thema Krebs sagen und präsentierte deshalb das folgende Argument: Wir wissen eines über Ascorbinsäure und das seit 40 Jahren. Wir wissen, dass Collagen, der Hauptbestand, der eiweißhaltige Bestandteil des Bindegewebes nur in Gegenwart von Ascorbinsäure synthetisiert wird. Für seine Synthese ist also Ascorbinsäure erforderlich. Der interzelluläre Zement in den Geweben enthält nicht nur diese Glycosaminoglykane, langkettige Hyaluronsäure, sondern auch lange Collagenfibrillen, die wie Bewehrungsstäbe in Stahlbeton wirken. Sie verstärken diesen interzellulären Zement. Und deshalb sagte ich, dass meiner Meinung nach eine Verabreichung von mehr Ascorbinsäure die normalen Gewebe der Patienten stärken und dazu beitragen würde, die Bösartigkeit zu bekämpfen. Cameron las einen Zeitungsbericht über meinen Vortrag und schrieb mir einen Brief mit der Frage, wieviel Ascorbinsäure man verabreichen müsse. Ich schrieb ihm zurück: 10 Gramm täglich. Er begann vorsichtig damit, 10 Gramm Ascorbinsäure täglich zu verabreichen, und zwar Natriumascorbat. Zuerst rund zehn Tage lang intravenös und dann bei diesen Patienten oral. Er hatte sofort den Eindruck, dass dies den Patienten wirklich nutzte. Ungefähr zur gleichen Zeit wurde von Douglas Rothman ein weiteres Argument vorgebracht. Er schrieb an Cameron, dass Ascorbinsäureeinheiten möglicherweise Bestandteil des Hyaluronidasehemmers sind und Ascorbinsäure in großen Mengen dem Patienten möglicherweise erlauben, einen Hyaluronidasehemmer zu entwickeln. Inzwischen haben wir den Eindruck, dass es viele Wege gibt, über die eine erhöhte Aufnahme von Ascorbinsäure die natürlichen Schutzmechanismen des Körpers stärkt. Und vielleicht sind die beiden von mir erwähnten Möglichkeiten nicht die wichtigsten. Beobachtbare Tatsache ist, dass Patienten mit einer guten Ascorbinsäureaufnahme eine wesentlich bessere Prognose haben als Patienten mit nur normaler oder geringerer Aufnahme. Die meisten Krebspatienten sind sowieso nicht nur im Hinblick auf Ascorbinsäure, sondern auch hinsichtlich anderer Nährstoffe unterernährt. Der Grund ... Ich sollte noch erklären, warum ich 10 Gramm pro Tag empfohlen habe. Aber zunächst möchte ich noch sagen, dass ich eigentlich auf Umwegen in die Krebsforschung geriet. Das hatte ich nicht vorgehabt. Ich hatte die Jahre davor im Bereich der Immunologie gearbeitet. Und dann hatte ich die Idee, es könnte Krankheiten geben, die man als molekulare Krankheiten beschreiben kann. Die Sichelzellenanämie war die erste Krankheit, die so charakterisiert wurde, als man feststellte, dass die Hämoglobinmoleküle der Patienten mit dieser Erkrankung von denen anderer Menschen abweichen. Sehr schnell fanden wir zahlreiche andere anormale menschliche Hämoglobine - die Gesamtzahl der bekannten liegt bei rund 300. Die Erforschung der Hämoglobinopathien ist enorm vorangekommen. Nachdem ich acht Jahre über Hämoglobinopathien gearbeitet hatte, wollte ich andere Krankheiten untersuchen und herausfinden, inwieweit es sich dabei um molekulare Krankheiten handelt. Und ich dachte, es sollte auch eine bedeutende Krankheit sein. Für mich kamen Krebs oder Geisteskrankheiten infrage. Ich entschied mich für die Erforschung von Geisteskrankheiten statt Krebs, da 1953 fast jeder über Krebs arbeitete und sich praktisch niemand mit Schizophrenie und anderen Geisteskrankheiten beschäftigte. Und so hatte ich also nicht so viel Konkurrenz auf dem Gebiet. Deshalb habe ich mich rund zehn Jahre mit Schizophrenie beschäftigt. Und ungefähr zum Ende dieses Zeitraums fiel mir die Arbeit von Hoffer und Osmond aus Kanada über die Behandlung von schizophrenen Patienten mit großen Dosen Vitaminen, insbesondere Nikotinsäure und Nikotinamid, in die Hände. Erstaunt las ich die Berichte dieser Forscher. Sie verabreichten schizophrenen Patienten rund 17.000 Milligramm Nikotinsäure pro Tag. Das Food and Nutrition Board des US National Academy of Sciences and Natural Research Council empfiehlt 17 Milligramm täglich. Diese Menge wird empfohlen, um der Pellagra-Erkrankung vorzubeugen und den normalen guten Gesundheitszustand Ich nenne das den normalen schlechten Gesundheitszustand. Ich fand auch heraus, dass Milner eine Doppelblindstudie mit schizophrenen Patienten durchgeführt hatte, um die Auswirkungen einer großen Dosis von Ascorbinsäure zu beobachten. Er stellte einen statistisch signifikanten Effekt fest: Eine gar nicht so hohe Aufnahme (mehrere Gramm pro Tag) von Ascorbinsäure sorgte bei schizophrenen Menschen für Besserungen, die wesentlich stärker ausfielen als bei den Kontrollpatienten mit Placebo. Beim Nachdenken darüber kam ich zu dem Schluss, dass man vielleicht ein allgemeines Prinzip formulieren kann, dass es nämlich für jeden Vitalstoff eine bestimmte Konzentration gibt, die der optimalen Gesundheit entspricht. Das ist nicht notwendigerweise die Konzentration bzw. die Aufnahme, die offenkundige Manifestationen von Mangelkrankheiten verhindert. Sie könnte wesentlich höher sein. Tatsächlich besteht kein Grund zur der Annahme, dass nur Vitamine bedeutende Nährstoffe sind. Vitamine werden als organische Verbindungen beschrieben, die in kleinen Mengen für das Leben und die gute Gesundheit benötigt werden. Was die Ascorbinsäure betrifft, würden wir ohne sie an Skorbut sterben. Das Bindegewebe fällt einfach auseinander, weil kein Collagen synthetisiert wird. Die Gelenke fallen auseinander und die Wände der Blutgefäße fallen auseinander. Eine innere, intramuskuläre Blutung entsteht Möglicherweise wird sogar ohne Ascorbinsäure genügend Collagen synthetisiert, um ein Sterben zu verhindern. Dann würde man Ascorbinsäure nicht als ein Vitamin bezeichnet. Und dennoch könnten ihre verschiedenen Auswirkungen sehr wichtig für eine gute Gesundheit sein. Ich halte es nicht für entscheidend, dass eine Substanz ein Nährstoff oder ein Vitamin ist, um von großer Bedeutung zu sein. Aber natürlich ist Ascorbinsäure ein Vitamin und eines, über das ich heute am meisten reden werde. Die Frage war, warum ich zehn Gramm pro Tag empfohlen habe. Nun, das schien mir eine vernünftige und sichere Empfehlung. Wir könnten uns fragen, warum alle Pflanzen Thiamin, Vitamin B1 herstellen und Tiere dieses Vitamin nicht herstellen, sondern es exogen aufnehmen müssen. Die Antwort ist, dass eine Pflanze vor mehreren Hundert Millionen Jahren zu laufen begann und andere Pflanzen fraß und sich selbst als Tier bezeichnete. Sie fraß ihre unmittelbaren Vorfahren auf. Und die generieren Thiamin und andere Vitamine. Und so kam es in ihre Nahrung Dieses Tier konnte Ascorbinsäure synthetisieren und die Pflanzen haben Ascorbinsäure oder Thiamin hergestellt. Es gab genug Thiamin in seiner Nahrung. In der Biologie besteht ein grundlegendes Prinzip: Wenn eine Funktion nicht benötigt wird, verschwindet das dafür verantwortliche Gen. Und der Grund dafür ist natürlich, dass es zu einer Belastung wird. Als also ein Mutant ohne die Gene entstanden war, die Enzyme synthetisieren ... daran sind eine Menge Gene beteiligt, wahrscheinlich 16, die andere Materialien in Thiamin umwandeln, die Pyrimidinhälfte und die Diazolhälfte und das Enzym, das diese beiden aneinander bindet ... als also ein tierischer Mutant auftrat, der diese Maschinerie abgelegt hatte, war er optimiert. Er war nicht mehr so belastet wie der Wildtyp und deshalb starb der Wildtyp aus. Und dieses angestammte Tier und alle seine Nachkommen benötigten von da an exogenes Thiamin, um sich guter Gesundheit zu erfreuen. Und dasselbe geschah mit Riboflavin und Nikotinsäure und mit Pyridoxin und Vitamin A, den anderen Vitaminen. Alle Tiere müssen diese Substanzen exogen aufnehmen. Das ist auch ein Hinweis darauf, dass der Bedarf der Tiere an diesen Stoffen ungefähr gleich groß ist wie bei den Pflanzen. Aber bei Ascorbinsäure ist das nicht passiert. Fast jede Tierart ... als sehr gute Annäherung kann man sagen jede Tierart ... produziert weiterhin Ascorbinsäure. Warum hat dieses althergebrachte Tier den Mechanismus zur Produktion von Ascorbinsäure nicht eingestellt? Die Antwort ist klar: Die Menge, die das Tier über die Nahrung erhielt, reichte für eine gute Gesundheit nicht aus. Konsequenterweise - und das verstehen wir vielleicht - produzieren Pflanzen kein Collagen. Sie stützen sich auf Zellulose als strukturellem hochenergetischem Molekül mit hohem Molekulargewicht statt auf Collagen. Möglicherweise gehört es zum Wandlungsprozess von einer Pflanze zu einem Tier, dass ein enorm hoher Verbrauch an Collagen erfolgt und größere Mengen an Ascorbinsäure erforderlich sind. Tiere haben weiterhin Ascorbinsäure produziert. Die Menschen oder besser gesagt die gemeinsamen Vorfahren aller Primaten haben einen schlimmen Unglücksfall erlebt. Sie haben nämlich vor rund 25 Millionen Jahren in einer viel zu guten Umwelt gelebt. Diese Umwelt war zweifelsohne ein tropisches Tal, dessen Nahrung besonders reich an Ascorbinsäure war. Wenn man 70 kg wog oder wenn man das auf 70 kg Körpergewicht umrechnet, gab es Nahrungsmittel, die für 2.500 Kilokalorien oder 10.000 Kilojoule Nahrungsenergie erstaunliche 10 Gramm Ascorbinsäure pro Tag lieferten. Und das war nah genug am Optimum. So konnte der Mutant, der eines der an der Produktion der Ascorbinsäure beteiligten Enzyme verloren hatte, diese Fähigkeit ablegen und erfolgreich mit dem Wildtyp konkurrieren, um ihn zu ersetzen. Und seitdem sind alle Primaten in einer schlimmen Verfassung. Die meisten haben ihre Lebensräume auf die tropischen Regionen beschränkt, wo Ascorbinsäure zur Verfügung steht. Wenn man die Nahrung analysiert, die von einem Gorilla verspeist wird, stellt man fest, dass er rund 5 Gramm Ascorbinsäure pro Tag aufnimmt. Wir Menschen haben uns in gemäßigten und subarktischen Gebieten der Erde ausgebreitet, wo die Nahrungsmittel nicht so reich an Ascorbinsäure sind. Und fast jeder von uns leidet seitdem an Hypoascorbämie. Wenn wir uns fragen, wie viel Ascorbinsäure Tiere produzieren, finden wir heraus, dass Tiere im Bereich bis zum 10-Millionen-fachen Körpergewicht durchschnittlich rund 10 Gramm täglich je 70 Kilogramm Körpergewicht produzieren. Das ist einer der Gründe dafür, dies als eine ausreichende Menge für Beobachtungen darüber zu halten, inwieweit der Krebs dadurch bekämpft werden kann. Man könnte wesentlich mehr nehmen. Patienten erhalten zuweilen 100 Gramm am Tag und haben, so wie ich gehört habe, ohne Komplikationen bis zu 400 Gramm pro Tag zu sich genommen. Es gibt tausende von Menschen, die jahrelang mehrere Gramm täglich ohne offensichtliche Manifestation schwerwiegender Nebenwirkungen, Nierensteine und ähnliches, was in der medizinischen Fachliteratur zu lesen ist, aufgenommen haben. Es gibt allerdings keine solide Grundlage für diese Annahme. Aber 10 Gramm täglich sind eine Menge, die man auf jeden Fall aufnehmen kann. Ich nannte die Ziege als Beispiel. Hier in diesem fast vollen Reagenzglas befinden sich 13 Gramm Ascorbinsäure. Das ist die Menge, die eine Ziege pro Tag produziert. Würde die Ziege das produzieren, wenn sie das nicht bräuchte? Ich glaube nicht. Dieses allgemeine Grundprinzip würde funktionieren. Wenn die Ziege die Menge von 13 auf 12 Gramm pro Tag reduzieren würde, würde sie 7% Verschleiß und Energieaufwand zur Produktion der Ascorbinsäure einsparen. Warum sollte sich die Ziege dann die Mühe nicht sparen, wenn das zusätzliche eine Gramm nicht sinnvoll wäre? Ich denke also, dass 13 Gramm täglich für eine Ziege mit einem Gewicht von 70 Kilogramm wahrscheinlich etwas weniger als die optimale Menge sind. Denn natürlich nimmt sie über ihre Nahrung einige Gramm pro Tag zusätzlich auf. In diesem anderen Reagenzglas habe ich die Menge, die ein Mensch produziert. Sie ist gleich null. Soweit bekannt ist, produzieren Menschen keine Ascorbinsäure. Es ist kaum möglich, das entsprechende Gen, die Fähigkeit dazu zurückzugewinnen - nur durch Gentransfer von einem anderen Tier. Meines Wissens ist in einer bestimmten europäischen Katzenart ein menschliches Chromosom zu finden, das in das genetische Komplement dieses Tiers eingebracht wurde. Aber es ist kaum reproduzierbar. Nur Mikroorganismen können unter speziellen Umständen diese Fähigkeit entwickeln. In dem anderen Reagenzglas hier befindet sich etwas weißes Pulver unten am Boden. Das sind die 45 Milligramm täglich, die das Food and Nutrition Board der Vereinigten Staaten für Menschen empfiehlt. Das reicht aus, um im Wesentlichen alle Menschen vor Skorbut zu schützen. Aber die Menge ist viel zu gering, um einen guten Gesundheitszustand der Menschen sicherzustellen. Ich glaube, dass die Ziege besser Bescheid über diese Angelegenheiten weiß als das Food and Nutrition Board. Es gibt einen anderen Ausschuss der National Academy of Sciences, nämlich den National Research Council, der ebenfalls mehr weiß. Dieser Ausschuss beschäftigt sich mit den Futtermitteln für Labortiere. Man hat Empfehlungen für Affen ausgegeben. Affen sind wie wir Primaten. Und man empfiehlt für Affen eine Ernährung mit rund 4 Gramm pro Tag pro 70 Kilogramm. Nun, Affen sind teuer. Und dann will man auch eine ganze Affenkolonie aufbauen. Das ist sehr teuer und für die Affen zahlt man viel Geld und investiert man viele Mühen. Die Affen müssen geimpft werden und man muss alles tun, was mit dem Experiment verbunden ist. Und dann sterben sie einem weg. Das ist eine Tragödie. Deshalb hat sich dieser Ausschuss sehr sorgfältig mit der Frage beschäftigt, welche Menge Ascorbinsäure die beste Gesundheit für Affen garantiert. Und ich hatte ein größeres Vertrauen in deren Schlussfolgerungen, dass 4 Gramm pro Tag je 70 Kilogramm Körpergewicht besser sind als 45 Milligramm pro Tag. Wenn wir die richtige Menge Ascorbinsäure zu uns nehmen und unsere natürlichen Schutzmechanismen verstärken, könnten wir möglicherweise in der Lage sein, den Krebs in beträchtlichem Maße zu bekämpfen. Ich zeige Ihnen meine Dias und werde mein Argument dabei untermauern. Erstes Dia bitte. Hier sehen Sie eine von mir erstellte Kurve. Sie zeigt, wie unser Wohlbefinden mit einer lebensentscheidenden Substanz wie der Ascorbinsäure bei geringen Mengen, gering gesteigerten Aufnahmemengen linear ansteigt und an einem gewissen Punkt sein Optimum erreicht. Tatsächlich haben Experimente, besonders mit dem Rotbrotschimmel gezeigt, dass Kurven dieser Art bei der Untersuchung von Nährstoffen oder Vitalstoffen wie den Vitaminen sehr flache Scheitelpunkte aufweisen und es sehr schwierig ist, das Optimum zu ermitteln. Der Pfeil hier stellt die Funktionsfähigkeit des fittesten Stamms dar. Die wurde um die Last der Herstellung des Materials, sofern es denn hergestellt wird, korrigiert. Das ist die Stelle, an der die Neigung, nur bei umgekehrtem Vorzeichen, fast mit der geraden Linie, der vermutlich geraden Linie übereinstimmt, die die Last der Herstellung der Substanz als Funktion der hergestellten Menge darstellt. Nächstes Dia. Das nächste Dia zeigt eine Michaelis-Menten-Kurve, sozusagen das chemische Gleichgewicht, A plus B gleich AB, was Enzym plus Substrat oder Apoenzym plus Koenzym sein kann, die zusammen das aktive Enzym bilden. Und wenn man von einem Mutanten ausgeht - jeder ist ein Mutant: Man geht davon aus, das von den 100.000 Genen, die man von seinen Eltern geerbt hat, durchschnittlich eines von der Elterngeneration zur nächsten Generation mutiert. Jeder hat diese Mutanten. Es mag Menschen geben, die Apoenzyme mit einer reduzierten Kombinationskonstante für das Koenyzm produzieren. Wenn die Kombinationskonstante um das 200-fache reduziert ist, könnte man durch die 200-fache Konzentration des Koenzyms dieselbe Kombinationsmenge mit Apoenzym erhalten, um das aktive Enzym zu bilden. Bei genetischen Erkrankungen sind Werte bekannt, die mit einer Anormalität in der Kombination zwischen Konstante, zwischen Apoenzym und Koenzym einhergehen. Ein Beispiel dafür ist die Methylmalon-Azedurie. Patienten mit dieser Krankheit scheiden Methylmalonsäure über den Urin aus, weil ihnen das Enzym fehlt, das die Methylmalonsäure in Bernsteinsäure isomerisiert, die dann verstoffwechselt würde. Dieses Enzym nutzt Cobalamin, Vitamin B12 als Koenzym. Wenn man Patienten das 1.000-fache der normalen Cobalamin-Aufnahme verabreicht, wird dadurch bei vielen Patienten der normale Gesundheitszustand wiederhergestellt. Sie zeigen keine Krankheitssymptome mehr. Ich bin davon überzeugt, dass es Tausende Krankheiten dieser Art gibt, die durch eine stark erhöhte Aufnahme eines speziellen Vitamins oder eines anderen Koenzyms bekämpft werden könnten. Nächstes Dia. Dieses Dia habe ich mir von Erwin Stone ausgeliehen, der sich vor rund zehn oder 15 Jahren mit der von Menschen benötigten Ascorbinsäuremenge sowie mit der Prävalenz der Hypoascorbämie beschäftigte. Es zeigt verschiedene Tiere, die nach Berichten zwischen 2 und 20 Gramm Ascorbinsäure täglich je 70 Kilogramm Körpergewicht produzieren. Nächstes Dia. Hier haben wir einige Gründe dafür zusammengefasst, dass eine hohe Aufnahme von Ascorbinsäure zu einem guten Gesundheitszustand führt. Diese Tiere ... Der Durchschnitt roher, natürlicher pflanzlicher Lebensmittel, die 2.500 Kilokalorien pro Tag an Nahrungsmittelenergie liefern, ergibt 2,3 Gramm. Und ich habe ein evolutionsbedingtes Argument, auf das ich nicht näher eingehen kann, dafür, dass die optimale Aufnahme etwas über dieser Zahl liegt ... das Affenfutter, von dem ich erzählt habe. Doktor Yew hat Meerschweinchen untersucht, die wie die Primaten ihre Fähigkeit verloren haben, Ascorbinsäure zu produzieren. Er fand heraus, dass sie offensichtlich bei optimaler Gesundheit waren, wenn sie rund 3,5 Gramm pro 70 Kilogramm Körpergewicht aufnahmen. Nächstes Dia. Ich habe bereits erwähnt, dass Ascorbinsäure bekanntermaßen für die Collagen-Synthese benötigt wird, für die Hydroxylierung der Propyl- und Lysylreste im Procollagenmolekül. Und sie ist an weiteren Hydroxylierungsreaktionen beteiligt. Seit 40 Jahren weiß man, dass der hohe Verzehr von Ascorbinsäure für eine gute Heilung von Wunden und Verbrennungen, gebrochenen Beinen, Frakturen erforderlich ist. Bei den Medizinern stehen die Zahnärzte an vorderster Front. Sie verschreiben ihren Patienten bei parodontalen Erkrankungen hohe Dosen Ascorbinsäure, um ihren Gesundheitszustand zu verbessern. Das nächste Dia. dass der Poliomyelitisvirus durch Natriumascorbat in Konzentrationen, die im Blutkreislauf erreicht werden können, inaktiviert wird. Zahlreiche weitere Forscher haben das gleiche berichtet. Nächstes Dia bitte. Als ich begann, die Literatur darüber zu lesen, war ich erstaunt, wie viel es dazu gibt. Hier sind einige Literaturhinweise, nicht detailliert, zur berichteten Bekämpfung von Viruserkrankungen. Das National Cancer Institute investiert 100 Millionen Dollar jährlich für Untersuchungen über Viren im Zusammenhang mit Krebs, aber keinen einzigen Dollar für die Erforschung der Ascorbinsäure als antiviraler Substanz. Das nächste Dia. Soweit Viren am menschlichen Krebs beteiligt sind, könnte die Ascorbinsäure in dieser generellen antiviralen Form wirken. Die Arbeit von Morishige, dem leitenden Chirurg eines Krankenhauses im japanischen Fukuoka, ist interessant. Murata hat einen Artikel darüber veröffentlicht. Morishige hatte die Idee, dass Ascorbinsäure die infektiöse Hepatitis, Serumhepatitis, bei chirurgischen Patienten verhindern könnte, die mehrere Transfusionen erhalten hatten und bei denen deshalb die Möglichkeit bestand, dass im infundierten Blut ein Virus vorhanden war. In seiner Studie mit 1.250 Patienten fand er heraus, dass diejenigen, die keine oder weniger Ascorbinsäure bekamen, Serumhepatitis entwickelten, und zwar mit einer normalen Rate von 7%. Dagegen bewirkten mindestens 2 Gramm täglich einen hundertprozentigen Schutz vor Serumhepatitis, also bei 1.100 Patienten. Heute verabreicht er allen Patienten in seinem Krankenhaus, allen chirurgischen Patienten und allen Patienten der Intensivpflege, für die er verantwortlich ist, 10 Gramm täglich. Nächstes Dia. Und von ihm wird berichtet, aber noch nicht mit Statistiken belegt, dass diese hohe Einnahme von Ascorbinsäure auch andere Viruskrankheiten wirksam bekämpft. Nächstes Dia. Seit vielen Jahren wird über die antibakterielle Wirkung berichtet. Daran sind mehrere Mechanismen beteiligt. So weiß man beispielsweise seit 40 Jahren, dass Leukozyten nicht als Phagozyten wirksam sind, sofern dort keine hohe Konzentration, nämlich 20 Mikrogramm je 100 Millionen Zellen, Ascorbat vorhanden ist. Eine 1973 von Hume und Weyers in Glasgow durchgeführte Studie wies nach, dass ein normaler Schotte rund 25 Mikrogramm je 100 Millionen Zellen aufweist. Bei einer Krankheit fiel dieser Wert auf rund 10 ab. Das reicht nicht aus, um den Leukozyten eine effektive phagozytische Aktivität zu ermöglichen. Nächstes Dia bitte. Ich habe dieses Dia im letzten Moment eingeschoben und habe den Eindruck, dass es falsch herum ist. Vielleicht könnte man das ändern. Schauen Sie sich das an ... Rodney Porter hat in seiner Studie über die Aminosäurenzusammensetzung von Komplementfaktoren berichtet. Dieses C1qR und -S sind Proteine mit collagenartigen Sequenzen. Professor George Fagan von der Stanford University hat diese Untersuchungen durchgeführt. Die beiden Kurven links beziehen sich auf den Komplementfaktor C1-Esterase, der aus diesen drei Proteinen Q, R und S besteht. Und wie zu erwarten, produzieren die Meerschweinchen mit einer hohen Aufnahme von Ascorbinsäure viel größere Mengen von diesem Komplementfaktor als die mit geringer Aufnahme. Das nächste Dia. Hier sehen Sie die Studien des National Cancer Institute, die im letzten Jahr in Kurzform von Yonemoto, Chretien und Fehninger veröffentlicht wurden. Sie wiesen nach, dass die Produktionsrate neuer Lymphozyten unter antigener Stimulation bei Menschen, denen 5 Gramm pro Tag verabreicht wurden, enorm angestiegen ist. Die Blastogeneserate verdoppelt sich bei 5 Gramm pro Tag, die nur 3 Tage lang verabreicht wurden. Und dieser Anstieg setzt sich 18 Tage lang fort. Die Folgen bei einer gleichmäßigen Einnahme von 5 Gramm oder 10 Gramm täglich haben sie nicht untersucht. Man weiß, dass die Prognose für Krebspatienten, die unter antigener Stimulierung eine hohe Blastogeneserate der Lymphozyten aufweisen, besser ist als die mit einer geringen Rate. Diese Forscher schlugen vor, Ascorbinsäure in der Behandlung von Krebspatienten einzusetzen. Sie wussten nicht, dass Cameron das bereits seit mehreren Jahren machte. Nächstes Dia bitte. Es gibt einige epidemiologische Informationen über die Ascorbinsäure. In Studien über die Ernährungsweisen von Populationen im Verhältnis zur Häufigkeit von Krebserkrankungen unterschiedlicher Art ist die größte Korrelation üblicherweise die der inversen Korrelation mit der Ascorbinaufnahme. Ich habe einige der in diesem Bereich veröffentlichten Artikel erwähnt. Das nächste Dia. Chope und Breslow haben in Kalifornien ab 1958 eine Studie mit 577 älteren Menschen durchgeführt. Diese waren zum damaligen Zeitpunkt alle über 50 Jahre alt. Ihre Mortalitätsraten wurden überprüft. Auch hier war die größte negative Korrelation zwischen Mortalitätsrate und anderen Faktoren die Aufnahme von Ascorbinsäure, sogar ein größerer Effekt als beim Rauchen. Die Probanden mit einem höheren Verzehr von Ascorbinsäure hatten nur eine Mortalitätsrate von 40% der alterskorrelierten Mortalitätsrate derjenigen mit geringeren Mengen. Die höhere Menge lag bei nur 125 Milligramm täglich, die geringere Menge bei 25 Milligramm täglich. Jetzt untersuchen wir eine Population mit einer Aufnahme von 1 bis 2 Gramm täglich. Und in einigen Jahren ... Es gibt bereits vorläufige Ergebnisse für die ersten 18 Monate und das Ergebnis lag bei nur 30%. Diese Population war jedoch nicht auf die Probanden mit einer Aufnahme von 1 bis 2 Gramm beschränkt, sondern enthält auch Probanden mit einer geringeren Aufnahme - nur 30% der alterskorrelierten Motalitätsrate. Offensichtlich wurde in dieser Studie auch eine ähnliche Abnahme in der Inzidenz von Herzkrankheiten wie bei Krebs und anderen Krankheiten konstatiert. Ich könnte mir vorstellen, dass die alterskorrelierte Mortalitätsrate auf ein Zehntel dessen reduziert werden könnte, was derzeit in der Population vorkommt, indem man die Aufnahme von Ascorbinsäure und möglicherweise anderer Nährstoffe in relativ geringen Mengen erhöht. Nächstes Dia. Das würde einer Verlängerung des Wohlbefindens um 20 Jahre oder mehr entsprechen. Kürzlich sind zwei Aufsätze über die Bekämpfung von Polypen im Mastdarm erschienen, die bei Menschen, die von dieser chronischen Polyposis betroffen sind, grundsätzlich bösartig werden. Bei nur 3 Gramm täglich reduzierte sich die Anzahl der Polypen bei der Hälfte der Patienten von 40 auf 0. Das nächste Dia. Hier haben wir den ersten Bericht von Cameron über die ersten 50 Patientenfälle mit einer fortgeschrittenen terminalen Krebserkrankung. In Schottland bezeichnet man das als unheilbaren Krebs. Es wurde behauptet, dass die Behandlung mit Ascorbinsäure in vier Fällen nachteilig war. Als ich mir die Daten und die Fallgeschichten einmal genau angeschaut hatte, kam ich zu dem Schluss, dass das wahrscheinlich nicht stimmt. Diese Patienten - die Population mit 50 Patienten oder die Population mit 100 Patienten, einschließlich dieser 50 - starben während der ersten Tage oder der ersten Wochen mit einer geringeren Rate als die Kontrollgruppe. Bei diesen ersten 50 war in Wirklichkeit keine erhöhte Mortalitätsrate festzustellen. Die Tatsache, dass diese vier Patienten während der beiden ersten Wochen verstarben, ließ Cameron und Campbell vermuten, dass Ascorbat schädlich ist. In allen anderen Fällen war eine Verbesserung zu erkennen. Diese Verbesserung war zum Teil relativ gering: Weniger Schmerzen ermöglichten es den Patienten, Betäubungsmittel abzusetzen oder ihre Kachexie oder Anorexie verschwand. Die Patienten fühlten sich gut und hatten guten Appetit, begannen besser zu essen und begannen wieder zu arbeiten. Einige von ihnen - das nächste Dia - lebten wesentlich länger als erwartet. Einer dieser Patienten zeigte einen ungewöhnlichen Verlauf. Deshalb wurde sein Fall in einer separaten Veröffentlichung beschrieben. Er hatte ein Retikulumzellsarkom, das durch Biopsie gut diagnostiziert war. Röntgenaufnahmen bestätigten das Vorliegen dieser Krankheit. Als er 10 Gramm Ascorbin täglich erhielt, verbesserte sich sein Zustand rapide. Wie an diesen Krankheitsparametern zu sehen ist, wurde eine abnehmende Sedimentationsrate roter Blutkörperchen beobachtet. Auch Glycosaminoglykan und Seromukoid nahmen rasch ab. Sechs Monate später setzte sein Arzt die Einnahme von Vitamin C, 10 Gramm täglich, mit dem Argument ab, er sei geheilt sei und es seien keine Symptome mehr festzustellen. Deshalb sollte er das Mittel nicht mehr einnehmen. Aber Vitamin C ist natürlich kein Arzneimittel, sondern ein Nahrungsmittel. Und er verzehrte wahrscheinlich die Menge, die für Menschen gerade richtig ist. Würden die Menschen Vitamin C im eigenen Körper produzieren, würden sie diese Menge produzieren. Das Vitamin C wurde also abgesetzt und innerhalb eines Monats war der Patient wieder im Krankenhaus. Der Krebs war zurückgekehrt. Er reagierte nicht auf die orale Gabe von 10 Gramm täglich, die jetzt für mehrere Wochen wieder aufgenommen wurde. Deshalb erhielt er jetzt 20 Gramm täglich, 10 Tage lang intravenös, und sein Gesundheitszustand verbesserte sich sofort. Er lebt nach mehreren Jahren immer noch und nimmt 12 1/2 Gramm täglich oral zu sich. Er arbeitet wieder als LKW-Fahrer und erfreut sich offensichtlich guter Gesundheit Das nächste Dia zeigt die Ergebnisse einer Untersuchung von 1.100 Patienten mit Krebs im Endstadium. Dies ist beispielsweise der Fall nach einer Laparotomie, wenn die Inoperabilität des Krebses festgestellt wurde, oder nach einer Hochenergiebestrahlungsbehandlung oder einer Behandlung mit zytotoxischen Medikamenten, die vielleicht vorübergehende Effekte hatten, aber nicht mehr wirken. Die Kontrollpatienten, 10 Kontrollpatienten für jeden der 100 mit Ascorbinsäure behandelten Patienten, hatten denselben Krebs. Und die Überlebenszeiten wurden erneut ab dem Zeitpunkt ermittelt, zu dem sie für unheilbar erklärt worden waren. Im Vergleich zu den mit Ascorbinsäure behandelten Patienten lebte nur ein Fünfzigstel länger als ein Jahr. Die durchschnittliche Überlebenszeit beträgt jetzt das Fünffache der durchschnittlichen Überlebenszeit der 1000 Kontrollpatienten. Die 1000 Kontrollpatienten sind über diesen Zeitraum alle verstorben. Nur 15 von 1000 haben länger als ein Jahr gelebt - ja ich glaube, es sind 15 ... nur 3 von 1000 lebten länger als ein Jahr. Das ist hier als 400 Tage markiert. Heute erhalten Hunderte Krebspatienten im Vale of Leven Hospital in Schottland 10 Gramm pro Tag. Und sie erhalten das, sobald sie in das Krankenhaus aufgenommen werden, unabhängig davon, in welchem Stadium der Krankheit sie sich befinden. Ich könnte noch weitere Einzelfälle erwähnen, nicht nur in Schottland, sondern auch in Kalifornien. Aber das ist das einzige quantitative Material, das mir zur Verfügung steht. Ich bin der Meinung, dass jeder Krebspatient eine Ascorbinsäuretherapie erhalten sollte. Die Wechselwirkungen mit zytotoxischen Arzneimitteln sind bisher noch nicht intensiv untersucht worden. In Kalifornien haben Patienten, die Fluorouracil oder Methotrexat oder andere zytotoxische Arzneimittel erhalten, ebenfalls 10 Gramm Ascorbinsäure täglich erhalten. Eine Beobachtung wird in praktisch allen Fällen übereinstimmend gemacht. Die schwerwiegenden Nebenwirkungen wie Haarverlust, Übelkeit und andere Nebenwirkungen der zytotoxischen Arzneimittel, treten nicht auf, wenn Vitamin C verabreicht wird. Andererseits agieren diese beiden Behandlungsformen möglicherweise gegeneinander. Die zytotoxischen Arzneimittel zerstören die natürlichen Schutzmechanismen des Körpers, während Vitamin C die natürlichen Schutzmechanismen des Körpers stärkt. Wenn man das Immunsystem außer Kraft setzt, also auf 0, ergibt eine 10-fache oder 100-fache Potenzierung immer noch 0. Möglicherweise wissen wir irgendwann, wie wir entscheiden sollen, wenn wir vor der Wahl zwischen zytotoxischen Arzneimitteln und Vitamin C stehen. Aber es gibt Grund zu der Annahme, dass unabhängig davon, ob diese anderen Behandlungen eingesetzt werden oder nicht, Vitamin C verabreicht werden sollte. Das also ist die Situation heute. Ich habe in den vergangenen 20 Jahren nichts Vergleichbares in der Krebsliteratur gefunden. Ob es bei einer Lebenserwartung von fünf Jahren zu Beginn einer Krebserkrankung mit Ascorbinsäure eine fünffache Verbesserung gibt, was 25 Jahren entsprechen würde, weiß ich nicht. Ich bin davon überzeugt, dass es einen starken Zusammenhang zwischen Krebs und Ascorbinsäure gibt. Möglicherweise ist Krebs größtenteils die Manifestation eines Vitamin C-Mangels. Möglicherweise entwickeln Menschen Krebs, weil sie aufgrund extrem geringer Ascorbinsäureaufnahmen einen schlechten Gesundheitszustand aufweisen. Selbstverständlich kenne ich auch die Aussagen, dass chemische Stoffe in unserer Umwelt, in unseren Nahrungsmitteln und in unserer Umgebung grundsätzlich zum überwiegenden Teil für die Entwicklung von Krebserkrankungen verantwortlich sind. Ascorbinsäure ist bekanntermaßen ein entgiftender Wirkstoff für fast alle Substanzen. Möglicherweise wirkt sie als prophylaktischer Wirkstoff, indem sie die Auswirkungen dieser krebserregenden Substanzen bekämpft. Ich halte diese Möglichkeit der Krebsbekämpfung durch Aufnahme der richtigen Menge an Ascorbinsäure sowohl prophylaktisch bei Menschen, die bisher noch keinen Krebs entwickelt haben, als auch therapeutisch bei bereits an Krebs erkrankten Patienten für so bedeutsam, dass sie von niemandem unbeachtet bleiben sollte. Danke.

Linus Pauling about Goats and National Health Organisations
(00:21:26 - 00:26:42)

We now turn to three very serious lectures about viruses and cancer. As mentioned above, Baruch Blumberg worked with the hepatitis-B virus, which kills cells in the liver and can lead to cancer of the liver after (sometimes very) long incubation times. His development of a vaccine against this form of hepatitis can thus be looked upon as the development of a cancer vaccine. It has saved very large populations, in particular in Africa. Listen to his 1978 lecture “Hepatitis B-Virus and Cancer of the Liver”.

Baruch Blumberg (1978) - Hepatitis B-Virus and Cancer of the Liver

Count Bernadotte, distinguished guests, students, colleagues, ladies and gentlemen. Very little is known about the primary prevention of cancer, with the exception of the very important link between cigarette smoking and cancer of the lung. According to the present understanding the cessation of smoking could eventually result in the near elimination of cancer of the lung, which is said to represent up to about 40% of cancers in some communities. To my knowledge there is not at present any known association of a pollutant with a cancer which occurs in very high frequency. Although for theoretical reasons it is very well worthwhile continuing to investigate this possibility. I’d like today to discuss the association between hepatitis B and primary cancer of the liver. If the present findings which I’ll report on are sustained on this possible aetiological connection between hepatitis B and cancer of the liver, then it may be possible in due course to prevent a cancer which is probably again one of the very common cancers of the world. The work which I’ll be reporting on which has been, some of which has been done in our laboratory. was done over the course of the last 10 or more years in collaboration with my colleagues Doctor London, Sutnick, Millman, Lustbader, Werner, Drew and others. In a paper presented in 1974 we pointed out that for many years workers in Africa and elsewhere had suspected that hepatitis infection might predispose or cause the subsequent development of primary cancer of the liver. When these suggestions were made it was not possible to test the hypothesis since methods for the detection of the virus in occult, in hidden infections were not available. And it was known that many patients became infected without any clinical evidence of the disease. With the discovery of Australia antigen and its subsequent identification with the surface antigen of hepatitis B virus, and particularly with the development of the sensitive methods - for example radio immunoassay, or in particular radio immunoassay - it became possible to look at this question directly. Since the publication of this paper in 1974, which included a discussion of the information that was then available, a large body of data bearing on this subject has become available. Today I’d like to present the evidence which supports the hypothesis that in many parts of the world chronic infection with hepatitis B virus is a necessary condition for the subsequent development of primary cancer of the liver. If this evidence is convincing then it follows that planning for public health measures for prevention of chronic infection should be investigated. And this raises the problems that are associated with all extensive public health projects, namely anything that you do in order to prevent disease, has other consequences. And as scientists we have a responsibility to try to learn as much as we possibly can about these possible consequences in order to deal with them most effectively if the control measures are undertaken. Now I propose to present this evidence using the technique of parallel evidence. That is showing you several bodies of data, all of which presumably would converge on this hypothesis that I’ve stated. This incidentally, I’ve learned recently, was a technique used very much by Darwin in building up his convincing evidence relating to relativity and in many ways an important introduction which he made into scientific process. Before presenting this evidence I’d like to quickly summarise the information available on the nature of the hepatitis B virus. In the first slide is a diagram of the Dane particle which is thought to be the whole particle of the hepatitis B virus. It consists of an inner core which contains within it a DNA and in addition a specific DNA polymerase. There is a specific antigen associated with the core, hepatitis B core antigen. Surrounding that is the surface antigen which also has a specificity, Hepatitis B surface antigen. There as far as we know is no cross reactivity between the core antigen and the surface antigen. The coexistence of the DNA and the DNA polymerase in the same location apparently is an unusual feature of viruses of this kind. Antibodies to the hepatitis B surface antigen can be identified in peripheral blood. These appear to be highly protective. People who develop titers of antibody to the surface antigen are unlikely to become re-infected with the hepatitis B virus. Antibody to the core antigen may also be detected in peripheral blood and is nearly always found when the individual is a carrier of the hepatitis B virus. Antibody to the core does not protect against subsequent infection as far as is known. There are different determinants on the surface of the hepatitis B surface antigen. And they have a rather odd characteristic similar to serum protein polymorphisms. All viruses have a common determinant A. In addition there are allelic determinants D and Y, that is a virus can be either D or Y, rarely both, rarely neither. And there is also W and R. And again the virus can be either W or R, rarely both and rarely neither. There are highly specific geographic localisations for these specificities, and they don’t travel well. That is you don’t find rapid spread of particular geographically associated viruses from one location to the next the way you do with let’s say influenza virus, which can start in Hong Kong and within a period of months or half year or so spread throughout the world. So the hepatitis B virus specificity stayed close to home. This is a projection of an electron micrograph showing the 3 forms, the 3 sort of flavours, that hepatitis B particles come in. The large particle here is the whole DNA virus, the so-called Dane particle, named after the British investigator who first saw this. These smaller particles consist entirely of the hepatitis B surface antigen and, apparently, do not contain any nucleic acid. They are found in very large quantities in the peripheral blood. And are essentially always identified in the peripheral blood of people who are carriers of the hepatitis B virus. By carriers we mean that the person that is infected with the virus. The virus or the surface antigen is detectable in the peripheral blood, usually in extremely large amounts, but the individual himself does not have any apparent signs of illness. There are in addition these elongated particles, also made up as far as we know entirely of hepatitis B surface antigen. And the function of these rather strange particles are not known, although there’s some intimation they may be a kind of a transitional phase. But very little is known about these. Now later on I’ll talk about work on the vaccine. The process of making the vaccine is an unusual one, different from the production of any other vaccine. In it the surface antigen particles, which occur in very high frequency, are separated from the Dane particles. And then they’re treated in such a way to kill any whole virus particles that may have been left in the preparation. Then the surface antigen produced in this manner from the peripheral blood of carriers is used as the vaccine. This vaccine has now been tested in animals. The initial study tests in humans have now been done. And planning for field trials is now in progress. So far the results are very encouraging. If this vaccine proves to be effective and safe then it may have a very important role in the prevention of infection with hepatitis B. And if what I’m about to tell you is true, it may have a role in the prevention of cancer of the liver. That is it would represent the kind of a vaccine which in the long run may have an effect on the development of cancer. Next slide please. There is a very unusual characteristic to the DNA associated with the Dane particle, the large virus particle. Most viruses have DNA which is either double-stranded or single-stranded. The DNA of the Dane particle of the hepatitis B virus again has 2 forms. It’s both single-stranded in part and double-stranded in part. The length of the single-stranded section varies literally from virus to virus and appears to be polymorphic for this characteristic - again a rather unusual feature of a virus. The next slide please. These photographs are taken by my colleague Doctor Summers at the Institute for Cancer Research in Philadelphia. And these were done with Doctor Kelly in Baltimore. In order to demonstrate the single-strandedness they used in effect a kind of a stain, a protein removed from E. coli, which will adhere only to single-stranded sections of a DNA circle, but does not adhere to double-stranded areas. This is a control virus which is totally double-stranded. These are hepatitis B viruses with the stain indicating that the single-stranded portion is different in the different viruses which are shown here. So again this is an unusual feature of the hepatitis B virus. The biological significance of this is not clear. But I guess you can say intuitively that if there are advantages to being double-stranded and there are also advantages to being single-stranded, then this has both sets of advantages and both sets of disadvantages. However, it has prepared it to cope very well with its environment, since the virus has developed many kinds of vectors and can be transmitted in a very large number of ways. And this will come up during the course of the discussion. In these following slides I’ve listed these independent points which I hope to make. So I’ll follow a course which I was advised to do by Doctor Schultz of our institute. Who told me that when giving a scientific paper, the first thing you do is say what you’re going to say. And then say it and then say what you’ve said afterwards. And in that way there’s a possibility that what you have to say will actually get across. So what I plan to do is to list the topics that I would like to discuss. The first point is that there’s a high prevalence of chronic carriers of hepatitis B virus in the areas of the world where primary hepatocellular carcinoma is common. In northern Europe, the United States, the frequency of carriers is of the order of 0.1, 0.2, 0.3% - 1 or 2 or 3 out of 1,000. However, in many tropical regions of the world - in Southeast Asia, in Oceania, in South Asia, in Malaysia – the frequencies may reach up to 4, 5, 10 and even 15 or higher percentages of the population are carriers of the hepatitis B virus. That means that there are probably several hundred million carriers of hepatitis B virus in the world. It’s in those regions where hepatitis B virus is common that primary hepatocellular carcinoma is common. If in these regions one examines people who have primary hepatocellular carcinoma, then they have a higher frequency of carriers than appropriate controls from the same region. I’ll show you the data on these items shortly. The third point is that primary hepatocellular carcinoma usually arises in a liver which is already diseased with sclerosis, chronic hepatitis of various kinds. The frequency of underlying sclerosis or chronic hepatitis varies from place to place. But where it’s been studied very carefully indeed, it’s very often in the region of 70, 80, 90 or even 100% of the cases will have an underlying chronic liver disease. In these diseases, that is the chronic liver disease and the sclerosis, there is also a high prevalence of carriers of hepatitis B virus. That is the disease which in effect precedes cancer of the liver also has a high association with the presence of carriers of the hepatitis B virus. Now what I’ve mentioned so far are retrospective studies or studies taken at a point in time. There are now several prospective studies in progress to determine what happens if you look at people who have hepatitis B virus, to see what happens to them in the future. Since these studies have just begun, the results are very early. But I’ll tell you about these to indicate the kinds of studies that are being undertaken. In one study in Japan sclerosis patients who had chronic liver disease and sclerosis were compared depending on whether they had hepatitis B virus or did not. Those with hepatitis B virus were the ones who developed cancer. A similar study, prospective study was done in asymptomatic individuals who were chronic carries of hepatitis B virus. And again, based on very small numbers, the much higher probability of the development of cancer of the liver was demonstrated in those. I’ll show you these data shortly. that liver tissue which contains primary hepatocellular carcinoma also contains evidence of infection with hepatitis B virus. That is if hepatitis B virus were concerned with the development of cancer of the liver, you would expect to find it in the liver and you do find it in the liver. The 8th point is that the specific hepatitis B virus DNA has been isolated from the majority of livers with PHC that have been tested. And it’s not found in controls. Again that’s what you would expect if the virus were involved in the illness. A further point is that there is a family clustering of hepatitis B virus carriers and chronic liver disease including primary hepatocellular carcinoma. And in particular there’s a very high frequency of carriers among the mothers of people who have primary hepatocellular carcinoma. And we’ll get back to all these points, or some of these points, to show you some of the data. Now there have been a very large number of studies demonstrating the third point that I told you, namely that in areas where primary hepatocellular carcinoma is common and where carriers of hepatitis B virus are common, then in those areas the frequency of hepatitis B virus is much more common in the people with the cancer than in what appear to be appropriate controls. These are illustrations from 2 of the studies that we’ve done in Africa, in West Africa. And these were done in conjunction with Professor Payet from University of Dakar and University of Paris. Doctors Larouze, Saimot, Barrois, Feret and Professor Sankale, a large group of French, American and Senegalese co-workers. In the Mali study the frequency of hepatitis B surface antigen was 47% as compared to about 5% in controls. The frequency of antibody against the core, which is thought to be an indication of active infection, was 75% in the patients, 25% in controls. The frequency of antibody was actually rather less in the patients with cancer than in the controls. The overall infection rate was high in both groups but higher in the patients with cancer. But again the important point is that there’s a much higher frequency of carriers in the patients as compared to the controls. The data from Senegal are similar, in the same direction and rather higher than in the Mali study. Now these 2 studies are representative of about let’s say 15 studies of the same kind and they’re essentially all in the same direction. Now to deal with point number 4 I believe it was, or 5, in which I said that the patients who get primary hepatocellular carcinoma. It’s superimposed on an underlying chronic liver disease, including chronic active hepatitis, sclerosis, here is PHC and then controls. These were studies done in South Korea by Doctor Hie-Won Hann from our Philadelphia laboratory. And Professor Kim from the medical school in Seoul. In this study they found that there’s a very much higher frequency of hepatitis B surface antigen, 58.6%, than in the control groups, 2% and 6%, 3% and 6%. Also of sclerosis, a very high frequency of hepatitis B surface antigen, 93% compared to 6%. And again a very high frequency of the surface antigen in patients with primary hepatocellular carcinoma than controls. And on the contrary the frequency of antibody against the surface antigen, that is the protective antibody, is lower in the patients with these various diseases than in controls. And this again has been seen where it’s been studied. The suggestion being that the patients who go on to develop chronic liver disease and primary hepatocellular carcinoma have a rather different immune response when they’re infected with the hepatitis B virus. They’re more likely to become carriers and incidentally at the same time form antibody against the core of the virus. That is they’re more likely to become carriers than they are to develop antibody against the surface antigen. Now it’s not quite appropriate to say that they’re immunodeficient since they’re quite able to form antibody against the core. They’re sort of immune-specific, that is they’re more likely to become carriers and form antibody against the core than they are to form antibody against the surface antigen. So again they cannot be characterised as deficient, but rather as different from the individuals who don’t go on to develop these chronic illnesses. Now this is an illustration of the prospective study that has been done in Japan. And this is illustrative of similar studies which were going on elsewhere in Asia, in Taiwan, in People’s Republic of China, and in Seoul. In this study some 80 or so patients with sclerosis were identified by the Japanese workers. They then found that 25 of these had hepatitis B surface antigen. And 43 were apparently uninfected. Now if the hypothesis were correct one would project that the people who had surface antigen would be more likely to develop primary hepatocellular carcinoma than the people in the other 2 groups. The follow-up has now taken place for about 3½ years. And 7 cases of primary hepatocellular carcinoma developed in this 80 or so people – incidentally an incredible high risk group and also a very rapid development of cancer. and 1 in the uninfected group. Again this is close, even though the numbers are quite small, it corresponds very closely to the expectation generated by the hypothesis. It also discloses an extraordinarily high-risk group for cancer of the liver, namely people with sclerosis who are carriers of hepatitis B virus. Now I apologise for this slide. It contains more detail than is necessary, so you can forget about the material below the line. And I’ll lead you by the hand through the other portions of the slide. This was a study done, again in Japan, on the national railway system. Where regular physical examinations are done on the very large number of employees. As part of this examination they collected blood on some 18,195 individuals and tested them for the presence of hepatitis B surface antigen or other manifestations of infection with hepatitis B virus. They found that 341 of these people were carriers of hepatitis B surface antigen. And these number were not… now they followed these people for a period of about from a ½ year to 3½ years. That is a relatively short time. Now again these were asymptomatic individuals who were healthy, coming in for a regular physical examination. Now again the prediction from the hypothesis would be that the individuals who were carriers of hepatitis B virus, even though asymptomatic, were at a measurably higher risk of developing PHC, primary hepatocellular carcinoma, than those normal individuals who were not carriers, who were not occult carriers. And all of them fall in the category of individuals who were hepatitis B carriers. Now all 3 of them incidentally were people who had relatively low SGPT elevations. They were slightly above normal but not very high. Now if this prospective study is sustained it provides considerable support for the hypothesis for which I’ve been accumulating this evidence. And as I said such studies are now in progress elsewhere. Doctor Nayak and his colleagues in India did an extensive and comprehensive study of liver taken from autopsies of people with various liver diseases, including primary hepatocellular carcinoma, sclerosis. And in addition people who died for reasons that were unconnected with liver disease. There are various methods of detecting manifestations of hepatitis B virus in tissue. These include fluorescent techniques where fluorescent material is bound to specific antibody. That is fluorescent material would be bound to antibody against surface antigen. Fluorescent material could be bound to antibody against core antigen. In addition you can see the particles and they can be identified by the use of ferritin-labelled antibodies. So that under the electron microscope their actual location there can be shown. Now using these various techniques Doctor Nayak and his colleagues found the following. In the patients with primary hepatocellular carcinoma, 94% of them had evidence that hepatitis B surface antigen was present in the liver where there was cancer of the liver, 71% of the patients with sclerosis and 2% of controls. Hepatitis B core antigen was again found in high frequency in the primary hepatocellular carcinoma patients, in the sclerosis patients, but not in the controls. There is also some cases where both surface antigen and core antigen are found and again in much higher frequency in the patients with cancer and those with sclerosis and again none in the controls. So again the virus is where you would expect it to be, if the virus is associated with cancer of the liver. Now generally speaking, in these studies the presence of the virus is shown not in the cancer cells themselves, that is the transform cells, but in the cells immediately surrounding the transformed or the cancerous cells and in many cases in the liver tissue in general. There has so far been no evidence according to my colleague Doctor Summers who has investigated this. And he has said that there’s no evidence of incorporation of the DNA of the virus into the DNA of the liver cells. He, and I believe nobody else, has found any evidence for this. Occasionally you do find the virus actually within the cancer cells but the general finding is that it’s in the surrounding tissue. Now the specific DNA can be identified by traditional methods. And Doctor Summers has used the hepatitis B virus DNA as a probe to look at the tissues taken from livers of people who have cancer of the liver. He’s found the DNA present in such tissue and it’s not present in controls. Within the group of PHC patients he looked specifically at individuals who had surface antigen and had primary hepatocellular carcinoma. And those few individuals with cancer of the liver who had antibody against the surface antigen. The specific DNA was identified in 10 of the 11 cases where there were carriers, but in only one of the 4 where the people had antibody. The significance of having cancer of the liver with antibody against surface antigen is unclear. But as you may recall from the previous studies, that represents a smaller percentage than the individuals who have cancer and are carriers of the virus. Now our work started out as a consequence of a genetic investigation. We were studying polymorphisms in blood. And as a consequence a lot of the focus of our work has been on families. In human genetics you study families. So you get very kind of family-oriented. One of the investigations which we did rather early on was to study the families of people who are carriers of hepatitis B virus. And found that there was a very much higher frequency of carriers among the offspring when the mother was a carrier of the hepatitis virus than when the father was the carrier of the hepatitis virus. This was consistent with the notion that the mother could transmit the hepatitis B virus to her children if she were a carrier. Subsequently workers in many areas, particularly in Asia, have found that a very high frequency of children born to mothers who were carriers will become carriers within a few weeks or months. And some 50% of them will be carriers. They may not become carriers directly at the time of birth, but the carrier state may develop subsequently. In some cases the hepatitis B virus is found in the cord blood. Based on this and now a large number of observations, it appears the hepatitis B virus may be transmitted from mother to child during in effect any time of their association with each other. For example it conceivably could occur even before conception, that is if the egg became infected. It could occur during conception by passage through the placenta. It’s very likely that it could occur at the moment of birth. The moment of birth is a very dangerous time in one’s life, very exciting time and also very dangerous. In particular there’s a breakdown of the barrier between the circulations of the mother and child. And it’s possible for quite large things to get across both ways. On the basis of what we know about incubation period, it appears that infection of the child by the mother may occur at that time. And we’ve heard from Doctor Tinbergen about the possibilities of damage to individuals in this very crucial period in our lives. Now it also appears that transmission from the mothers to the children may occur during the early period of their close intimacy. In all cultures mothers and children are very close to each other during their first months and years, much closer than they are later on. And it’s probable that transmission could occur then. As a consequence of the importance of material transmission, or parental effect I think we’d say, we’ve devoted a lot of time to studying mother-child interactions, or as a matter of fact family interactions, using these aetiological techniques that we’ve heard about this week. And a student of mine, Miss Dickie, has made observations in the New Hebrides on newborn children and their mothers, making the behavioural observations that - in the nature of which we’ve heard about that have been done so much on animals – to see how mothers and children interact with each other in relation to behaviour patterns that might lead to the transmission of a virus from one to the other, primarily from the mother to the child. And we’re hoping to learn something about this since it may have an important bearing on control techniques. In the studies in Senegal we examined the mothers of patients with primary hepatocellular carcinoma and compared them to the mothers of controls. The controls were mostly people who were asymptomatic carriers of hepatitis B virus. We found that there was a much higher frequency of hepatitis B surface antigen in the mothers of the patients than in the mothers of the controls. We also found that there was a much lower frequency of antibody against the surface antigen in the fathers of the patients than in the fathers of the controls. And this study has not been repeated. If it is supported this suggests that there’s a parental effect, that there may be transmission from the mother to the child. And the nature of the response that the child has will be conditioned by some characteristic that they either inherit or acquire from their father. Now I should say in discussing, this raises some very important psychological problems. If in fact there is maternal transmission which in due course may lead to serious illness in children, this could represent a very difficult psychological burden for parents. When children are sick, parents are very concerned of course. And if there’s any implication that they somehow had a role in it, then this could have a very serious effect on their psyche and their relations with each other and with the children. And particularly, conceivably between parents. Obviously there’s no guilt wrapped up in a situation of this kind. But I think it’s very important for us to try to understand this process as well as we possibly can in order to first of all deal with preventive measures if that becomes possible. And certainly so that we can understand it sufficiently to deal with the questions raised by parents. It’s been my experience that ethical issues usually require more information. If you have an ethical problem, what you usually need is more knowledge and less argument, I think. But more knowledge in order to be able to deal with it. And in many cases the ethical question - it doesn’t exactly go away, but it changes into something else which you then have to deal with also; but at any rate you’re in another place. The next slide is a very rough diagram of what we think may be happening in the development of primary hepatocellular carcinoma. We think that children may become infected early in life, and it’s possible that the infection may occur from the mother, probably with some affect of the father in developing the carrier’s state. Some of these then will go on to become chronic carriers of hepatitis B virus. Some will go off in another direction and will not become carriers of hepatitis B virus. Some of those who are chronic carriers of hepatitis B virus will go on to the development of chronic hepatitis. Some of them will go on to no effect, that is they won’t know they’ve ever been infected unless they’re tested. Some of those with chronic hepatitis will go on to the development of postnecrotic sclerosis, which in itself is a very serious disease and is life-shortening. Some of those with postnecrotic sclerosis will go on to die of that. Others will go on to the development of primary hepatocellular carcinoma. Now its patent, it’s obviously, it’s clear that there must be other factors involved in following this unfortunate cause. About 10% of the people in Senegal, let’s say, are carriers of hepatitis B virus. Whereas only even in high-frequency countries for PHC the frequency is 100 per 100,000, or let's say in the order of 50 per 100,000. So obviously there are other factors which are involved in the development of the cancer. Aflatoxins have been implicated. Nutritional factors have been suggested. Other edible materials, toxins, have also been suggested as necessary for the development of PHC, of primary hepatocellular carcinoma. Could we have the lights please? We’re trying to determine what the other factors involved in the development of the cancer are. But it’s a very interesting characteristic of preventative medicine, and as a matter of fact an extremely hopeful one, that you don’t have to know everything in order to prevent disease. Now I don’t want to sound like a philistine, that is to say that I’m not advocating not learning things, quite the contrary. The more you know the more effective control methods could be. But medicine is a very emergent business. You’re dealing with life and death or deaths in this case. And if some method of prevention is known and it can be executed, then there’s a kind of an obligation to use it as soon as possible. But at the same time exerting all the precautions to do as little damage to the general population and to the people who were subjected to these preventive methods. But there is an obligation. You can’t sort of not do anything, because that’s the equivalent of doing something. Well I want to remind you that in preventive medicine it has been possible to go ahead with rather fragmentary knowledge. And a classic example is that of Snow in the cholera epidemic in London who found that people who were drinking from a particular well were more likely to get cholera than those who weren’t drinking from that well, people who worked at a brewery in the same region and drank their own beer or had water from another source. He therefore decided that you shouldn’t drink from that well. And he removed the handle of the well as a preventative measure. Now this was done before any knowledge of the germ theory of disease. And well before the discovery of the agent that causes cholera. Nevertheless, it was effective in preventing the further spread of this illness and it died out in that region. So again I want to emphasise that we do have an obligation to learn as much as we can about a problem, obviously. Particularly so that it can be done in the most effective and least harmful way. But at the same time I think anyone who has seen these people dying – cancer of the liver is a terrible disease and there’s no treatment for it. There is very little that can be done for these people and a kind of an urgency develops. Now if this vaccine that I mentioned is effective and as we learn more about the methods of transmission, I think we’re now kind of ready to start thinking about design. Again I think it’s kind of an obligation that we have to learn more about the biology of hepatitis B virus in order to deal with this problem in the most effective way. Now as physicians we always... viruses and bacteria have a kind of rather bad name in medicine. Because we only see the worst things that they do, like disease. You know that’s the end of the spectrum we see. We have a rather distorted view of life, terribly distorted view of viruses and microorganisms. Just think of all the nice beer that we wouldn’t have if we didn’t have microorganisms. They do all sorts of things. But we tend to think about their negative aspects. But obviously that can, in terms of the viruses' attitudes - if they do have such things – that can only be a very small part of what they deal with. I’d like to tell you about some, in a very brief way, about some of the studies we’ve done on one biological aspect of the virus, namely how it interacts differently with males and females, human males and females. The next slide is taken from a study by my colleague Doctor London and Gene Drew, where a group of individuals on a renal dialysis unit in Philadelphia was studied. There’s a very high infection rate for hepatitis B virus in renal dialysis unit. And this particular unit has been organised so that all the carriers in the Delaware valley, that's the area around Philadelphia, are kept in this unit. So there’s a very high infection rate in this unit. Now they asked the question, what happens if a person is infected with hepatitis B virus? What's the likelihood of they becoming carriers or their likelihood of developing antibody? And the data was broken down into whether the patients were females or males. So the 2 things that can happen, that can be measured, that were measured: whether you became a carrier of hepatitis B virus or whether you developed the protective antibody, antibody against the surface antigen. Bloods were collected over the course of several years, every 2 months, and all were tested. People who were known to have been infected were identified. This indicates the probability of remaining a carrier after one is infected for this number of months. So for example if a female is infected, at the time of the first infection, the probability that she would become and remain a carrier is about something over 30%. If a male is infected the probability of his becoming a carrier is more than twice as much. And this difference exists for other lengths of time of infection. So following infection, males are more likely to become carriers than females, as we’ll see. This is sort of the obverse of this. If a person is once infected, what's the probability of their developing antibody against the surface antigen? Females are much more likely to develop antibody once infected than males. So from this we can say that once infected males are more likely to become carriers, females more likely to develop antibody. Now this may explain the rather unusual male preponderance of diseases associated with hepatitis B virus. Cancer of the liver occurs in 7 or 8 times as many males as females. Chronic liver disease associated with hepatitis B virus is much more common in males than in females. Now if males, once infected, are more likely to become carriers of hepatitis B virus, then they’re much more likely to develop diseases associated with chronic infection, i.e. primary cancer of the liver, chronic liver disease, and a whole variety of other diseases associated with this illness. So this may offer one of the most perplexing problems in medicine for certain diseases: why males are more likely to get them than females and in some cases vice versa. Now another interesting interaction between the virus and humans in respect of males and females is shown in the next slide. Which is a summary of data collected in a small community of Plati in Macedonia, in North Greece. This was selected because it was quite a homogeneous community in many respects. But also they had one of the highest infection rates for hepatitis B virus in the Greek populations which we surveyed with our Greek colleagues, Doctor Economidou and Hadziyannis and others. Now the whole village or most of the village was tested, the parents were all classified into 3 groups. Whether the parent was a carrier of hepatitis B surface antigen and did not have antibody - that’s one class. Second class were parents who were not carriers, but who did develop antibody against the surface antigen. And then a third class: individuals who had no evidence of infection. Then the number of children they had and the sex of the children was determined. And the sex ratio was computed for each of these groups separately. Sex ratio is the number of male live births over the number of female live births. This is the secondary sex ratio, the sex ratio at birth; the primary sex ratio is the ratio at conception. There was a highly significant difference between the sex ratio of the families where the parents were carriers compared to the families where the parents had developed antibody. And an intermediate ratio in the families where neither had any evidence of infection. Now we’ve subsequently tested the same hypothesis in an island called Kar Kar which is the north coast of New Guinea, in 2 communities in Greenland, a place called Scoresbysund, Ammassalik, and then in Mali. And in each of these communities none of the data have rejected the hypothesis, the observations generated by this first study. Namely that we can... if this data is supported by subsequent studies, then it suggests that the virus has a very important kind of interaction with humans, which is different than calling it disease. I’m not exactly sure how you’d classify it - that is the determination of sex ratio - but it’s certainly not disease. So again if these data are sustained by other investigators - and that hasn’t happened yet by the way; that is it hasn’t been rejected, but I don’t think it’s been tested. But if it is supported then this says that this virus has a very important interaction with a human characteristic which is of great importance to us, that is whether people are males and females. And this has a great effect, a great psychological, economic, sociological effect on the make-up of populations. Now there are other biological characteristics associated with this virus that we’d like to learn more about, while we’re preparing for public health measures in the hope that we’ll be able to deal very effectively with the prevention of this illness and do as little damage as possible. I think we always in medical work in particular have to kind of balance possible advantages against possible disadvantages. Nothing that happens in life is without risk. And what we want to do is maximise the benefit and minimise the disadvantage. Thank you.

Graf Bernadotte, Ehrengäste, Studierende, Kollegen, Damen und Herren. Man weiß sehr wenig über die Primärprävention von Krebserkrankungen, bis auf den sehr wichtigen Zusammenhang zwischen Zigarettenkonsum und Lungenkrebs. Nach dem heutigen Wissenstand könnte ein Rauchverzicht den Lungenkrebs beinahe beseitigen, der in einigen Gemeinschaften bis zu 40 % der Krebserkrankungen betrifft. Meines Wissens gibt es derzeit keine bekannte Verbindung eines Schadstoffs mit einer Krebserkrankung, die sehr häufig auftritt. Obwohl es aus theoretischen Gründen sehr sinnvoll ist, diese Möglichkeit weiterhin zu untersuchen. Ich möchte heute den mit Hepatitis B assoziierten Leberkrebs besprechen. Wenn die aktuellen Forschungsergebnisse, die ich Ihnen vorstelle, auf diesen möglichen ursächlichen Zusammenhang zwischen Hepatitis B und Leberkrebs hinweisen, kann es zu gegebener Zeit möglich sein, Krebs zu verhindern, der wahrscheinlich wieder einer der häufigsten Krebsarten weltweit ist. Die Arbeiten, die ich Ihnen vorstelle und die teilweise in unserm Laboratorium erfolgten, wurden in den letzten 10 Jahren oder länger in Zusammenarbeit mit meinen Kollegen Doktor London, Sutnick, Millman, Lustbader, Werner, Drew und anderen durchgeführt. In einer 1974 veröffentlichten Arbeit wiesen wir darauf hin, dass Arbeiter in Afrika und anderswo nahmen an, dass Hepatitisinfektionen die Entwicklung einer primären Leberkrebserkrankung begünstigen oder verursachen könnten. Als diese Annahmen aufgestellt wurden, war es nicht möglich, die Hypothese zu überprüfen, weil die Methoden für die Entdeckung des verborgenen Virus in versteckten Infektionen nicht verfügbar waren. Es war bekannt, dass sich viele Patienten ohne klinische Nachweise der Krankheit infizierten. Mit der Entdeckung des Australia-Antigens und der nachfolgenden Identifizierung mit dem Oberflächen-Antigen des Hepatitis B-Virus und vor allem der Entwicklung sensibler Methoden - z.B. der Radioimmunoassay oder insbesondere der Radioimmunoassay - wurde es möglich, dieser Frage direkt nachzugehen. Seit der Veröffentlichung dieser Arbeit im Jahr 1974, die eine Diskussion der damals verfügbaren Informationen enthielt, ist ein großer Datenkorpus zu diesem Thema entstanden. Heute möchte ich die Nachweise präsentieren, die die Hypothese unterstützen, dass in vielen Teilen der Welt eine chronische Infektion mit dem Hepatitis B-Virus eine notwendige Voraussetzung ist, um in der Folge primären Leberkrebs zu entwickeln. Wenn diese Nachweise überzeugen, folgt daraus, dass die Planung öffentlicher Gesundheitsvorsorgemaßnahmen zur Prävention einer chronischen Infektion untersucht werden sollten. Damit treten die Probleme auf, die mit allen umfangreichen öffentlichen Gesundheitsvorsorgeprojekten, nämlich alles, das für die Prävention von Krankheit getan wird, andere Konsequenzen hat. Als Wissenschaftler tragen wir eine Verantwortung, so viel wie möglich über die möglichen Folgen herauszufinden, um möglichst effektiv damit umzugehen, wenn die Kontrollmaßnahmen unternommen werden. Ich möchte Ihnen die Nachweise anhand der Parallel Evidence-Technik präsentieren. Das heißt, verschiedenes Datenmaterial zeigen, von dem jedes vermutlich auf die genannte Hypothese hinausläuft. Diese Technik wurde übrigens häufig von Darwin für seinen überzeugenden Nachweis von Relativität angewendet, und war in vielerlei Hinsicht ein wichtiger Beitrag für den wissenschaftlichen Fortschritt von ihm. Bevor ich den Nachweis präsentiere, möchte ich schnell die verfügbaren Informationen über die Natur des Hepatitis B-Virus zusammenfassen. Auf der ersten Folie ist ein Diagramm des Dane-Partikels, von dem angenommen wird, das gesamte Partikel des Hepatitis B-Virus zu sein. Er besteht aus einem inneren Core, der in sich eine DNA enthält und außerdem eine spezifische DNA-Polymerase. Mit dem Core wird ein spezifisches Antigen assoziiert, das Hepatitis-B-Core-Antigen. Es ist vom Oberflächenantigen umgeben, das auch ganz spezifisch ist, das Hepatitis-B-Oberflächen-Antigen. Soweit wir wissen, gibt es keine Kreuzreaktivität zwischen dem Core-Antigen und dem Oberflächen-Antigen. Die Koexistenz der DNA und der DNA-Polymerase am selben Ort ist in dieser Art Viren anscheinend ein ungewöhnliches Merkmal. Antikörper des Hepatitis B-Oberflächenantigens kann in peripherem Blut identifiziert werden. Sie scheinen eine sehr hohe Schutzwirkung zu haben. Menschen, die Antikörpertiter des Oberflächenantigens entwickeln, werden eher nicht erneut mit dem Hepatitis B-Virus infiziert. Antikörper des Core-Antigens können auch in peripherem Blut entdeckt werden, und wird fast immer gefunden, wenn die Person ein Träger des Hepatitis B-Virus ist. Soweit bekannt ist, schützen Core-Antikörper nicht gegen eine nachfolgende Infektion. Es gibt verschiedene Determinanten auf der Oberfläche des Hepatitis B-Oberflächenantigens. Und sie haben ein ziemlich seltsames Merkmal, ähnlich der Serumproteinpolymorphismen. Alle Viren haben eine gemeinsame Determinante A. Außerdem gibt es die allelischen Determinanten D und Y, das heißt, ein Virus kann entweder D oder Y, selten beides, selten keines davon sein. Und es gibt auch W und R. Und wieder kann der Virus entweder W oder R, selten beides und selten keines davon sein. Es gibt hochspezifische geografische Lokalisierungen für diese Spezifitäten und sie reisen nicht gut. Das heißt, dass sich geografisch assoziierte Viren von einem Ort zum anderen nicht schnell verbreiten, so wie z.B. der Influenza-Virus, der in Hong Kong beginnt und sich in wenigen Monaten oder einem halben Jahr über die ganze Welt verbreitet. Also die Hepatitis B-Virusspezifität blieb nah beim Zuhause. Das ist eine Projektion von einem Elektronenmikrograf mit 3 Formen, die 3 Geschmacksrichtungen, in der Hepatitis B-Partikel auftreten. Das große Partikel hier ist der gesamte DNA-Virus, das sogenannte Danke-Partikel, genannt nach dem britischen Forscher, der es zuerst sah. Diese kleineren Partikel bestehen zur Gänze aus dem Hepatitis B-Oberflächenantigen und enthalten anscheinend keine Nukleinsäure. Sie sind in großen Mengen in peripherem Blut zu finden. Und sie werden notwendigerweise immer im peripheren Blut von Menschen identifiziert, die Träger des Hepatitis B-Virus sind. Träger bedeutet, dass die Person mit dem Virus infiziert ist. Der Virus oder das Oberflächenantigen sind im peripheren Blut identifizierbar, normalerweise in extrem großen Mengen, aber die Person selbst zeigt keine offensichtlichen Krankheitsanzeichen. Außerdem gibt es diese länglichen Partikel, die soweit wir wissen, vollständig aus dem Hepatitis B-Oberflächenantigen bestehen. Und die Funktion dieser eher seltsamen Partikel ist nicht bekannt, obwohl es Anzeichen dafür gibt, dass es eine Art Übergangsphase ist. Aber darüber ist sehr wenig bekannt. Später werde ich über die Arbeit am Impfstoff sprechen. Der Prozess der Impfstoff-Herstellung ist ungewöhnlich, anders als bei der Herstellung irgendeines anderen Impfstoffs. Dabei werden die Oberflächenantigenpartikel, die in sehr großen Mengen auftreten, vom Dane-Partikel getrennt. Und dann werden sie behandelt, sodass sie ganze Viruspartikel töten, die bei der Vorbereitung vielleicht übrig blieben. Dann wird das Oberflächenantigen, das auf diese Weise vom peripheren Blut der Träger produziert wird, als Impfstoff verwendet. Dieser Impfstoff wurde nun an Tieren getestet. Die ersten Studien an Menschen wurden nun durchgeführt. Und die Planung für die Feldversuche läuft. Bis jetzt sind die Resultate sehr ermutigend. Wenn sich dieser Impfstoff als effektiv und sicher herausstellt, kann er eine sehr wichtige Rolle bei der Prävention einer Hepatitis B-Infektion spielen. Und wenn das, was ich Ihnen gleich erzählen werde, wahr ist, kann es eine Rolle bei der Prävention von Leberkrebs spielen. Das heißt, es würde eine Art Impfstoff sein, der sich auf lange Sicht möglicherweise auf die Krebsentwicklung auswirkt. Nächste Folie bitte. Es gibt ein sehr ungewöhnliches Merkmal der DNA, das mit dem Dane-Partikel assoziiert wird, den großen Viruspartikel. Die meisten Viren haben eine DNA, die entweder doppel- oder einsträngig ist. Die DNA des Dane-Partikels des Hepatitis B-Virus hat wieder 2 Formen. Sie ist teilweise sowohl ein- als auch doppelsträngig. Die Länge des einsträngigen Abschnitts ändert sich buchstäblich von Virus zu Virus und erscheint dabei polymorph - wieder ein ziemlich ungewöhnliches Merkmal eines Virus. Die nächste Folie bitte. Diese Fotos wurden von meinem Kollegen Doktor Summers am Institut für Krebsforschung in Philadelphia gemacht. Und diese wurden bei Doktor Kelly in Baltimore aufgenommen. Um die Einsträngigkeit zu demonstrieren, verwendeten sie einen Art Farbstoff, ein Protein, das dem E.-coli entnommen wurde, das sich nur an einsträngige Abschnitte des DNA-Kreises anheftet, aber nicht an doppelsträngige Bereiche. Das ist ein Kontrollvirus, der vollständig doppelsträngig ist. Das sind Hepatitis B-Viren mit dem Farbstoff, der zeigt, dass sich der einsträngige Bereich in den verschiedenen hier gezeigten Viren unterscheidet. Also das ist wieder ein ungewöhnliches Merkmal des Hepatitis B-Virus. Die biologische Signifikanz davon ist nicht klar. Aber ich glaube, dass sie intuitiv sagen können, dass wenn die Doppelsträngigkeit Vorteile hat, und auch die Einsträngigkeit Vorteile hat, gibt es sowohl Vorteile als auch Nachteile. Aber er wurde gut auf sein Umfeld vorbereitet, da der Virus viele Arten von Vektoren entwickelt hat und auf sehr viele Arten übertragen werden kann. Das wird im Rahmen der Diskussion behandelt. Auf den folgenden Folien habe ich diese unabhängigen Punkte aufgezählt, die ich hoffentlich machen werde. Ich folge einem Kurs, der mir von Doktor Schultz von unserem Institut empfohlen wurde. Niemand sagte mir, dass wenn ich eine wissenschaftliche Arbeit vorstelle, man als erstes sagt, was man sagen wird. Und dann sagt man es und sagt nachher noch einmal, was man gesagt hat. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, dass Sie das, was Sie zu sagen haben, auch verständlich machen. Ich habe also vor, die Themen aufzuzählen, die ich gerne diskutieren möchte. Der erste Punkt ist, dass es eine hohe Prävalenz von chronischen Trägern des Hepatitis B-Virus in den Teilen der Welt gibt, wo das primäre Leberzellkarzinom häufig ist. In Nordeuropa und den Vereinigten Staaten beträgt die Häufigkeit der Träger etwa 0,1, 0,2, 0,3% - 1 oder 2 oder 3 von 1000. Aber in vielen tropischen Regionen der Welt - in Südostasien, Ozeanien, Südasien und Malaysia - kann die Häufigkeit bis zu 4, 5, 10 und sogar 15 oder mehr Prozent der Bevölkerung betragen, die Träger des Hepatitis B-Virus sind. Das bedeutet, dass es wahrscheinlich mehrere hundert Millionen Träger des Hepatitis B-Virus auf der Welt gibt. Es sind diese Regionen, wo der Hepatitis B-Virus häufig auftritt, wo auch das primäre Leberzellkarzinom häufig ist. Wenn man in diesen Regionen Menschen mit primären Leberzellkarzinom untersucht, dann haben Sie eine höhere Trägerhäufigkeit als in den entsprechenden Kontrollen in derselben Region. Ich werde Ihnen die Daten dazu gleich zeigen. Der dritte Punkt ist, dass das primäre Leberzellkarzinom normalerweise in einer Leber auftritt, die bereits an Sklerose, chronischer Hepatitis unterschiedlicher Form, erkrankt ist. Die Häufigkeit der zugrunde liegenden Sklerose oder chronischen Hepatitis ist von Ort zu Ort unterschiedlich. Aber wo er wirklich sehr genau untersucht wurde, tritt es ungefähr in 70, 80, 90 oder sogar 100% der Fälle auf, wo eine chronische Leberkrankheit zugrunde liegt. In diesen Erkrankungen, also der chronischen Lebererkrankung und der Sklerose, gibt es auch eine hohe Prävalenz von Trägern des Hepatitis B-Virus. Das ist die Krankheit, die tatsächlich dem Leberkrebs vorausgeht und die sehr mit dem Vorhandensein von Trägern des Hepatitis B-Virus assoziiert wird. Was ich bis jetzt erwähnte, sind retrospektive Studien oder Studien, die bereits durchgeführt wurden. Es sind derzeit einige zukunftsorientierte Studien in Gang, um zu bestimmen, was mit Menschen mit dem Hepatitis B-Virus in Zukunft passiert. Nachdem diese Studien erst begonnen wurden, sind die Resultate noch in einem sehr frühen Stadium. Aber ich erwähne diese Art von Studien, um zu zeigen, welche Art von Studien durchgeführt werden. In einer japanischen Studie wurden Sklerosepatienten, die eine chronische Lebererkrankung und Sklerose hatten dahingehend verglichen, ob sie den Hepatitis B-Virus hatten oder nicht. Die mit dem Hepatitis B-Virus entwickelten Krebs. Eine ähnliche zukunftsorientierte Studie wurde in asymptomatischen Personen durchgeführt, die chronische Träger des Hepatitis B-Virus waren. Und wieder zeigte sich basierend auf einer sehr kleinen Anzahl die viel höhere Wahrscheinlichkeit in diesen Personen, Leberkrebs zu entwickeln. Ich zeige Ihnen die Daten in Kürze. dass Lebergewebe, das das primäre Leberzellkarzinom enthält, auch Anzeichen auf eine Infektion mit dem Hepatitis B-Virus enthält. Das heißt, wenn der Hepatitis B-Virus mit der Entstehung von Leberkrebs zu tun hätte, würde man annehmen, ihn auch in der Leber zu finden und man findet ihn in der Leber. Der 8. Punkt ist, dass die spezifische Hepatitis B-Virus-DNA von der Mehrheit der Lebern mit primären Leberzellkarzinom isoliert wurde, die getestet wurden. Und in Kontrollen wird sie nicht gefunden. Das würde man wieder annehmen, wenn der Virus mit der Erkrankung zu tun hätte. Ein weiterer Punkt ist, dass es einen Familiencluster von Hepatitis B-Virus-Trägern und chronischen Lebererkrankungen, einschließlich dem primären Leberzellkarzinom, gibt. Insbesondere gibt es eine große Häufigkeit von Trägern unter den Müttern von Menschen, die das primäre Leberzellkarzinom haben. Wir kommen auf alle diese Punkte, oder einige davon, zurück, um Ihnen die Daten zu präsentieren. Es gab sehr viele Studien, die den 3. Punkt, den ich erwähnte, demonstrierten, nämlich dass in Gebieten, wo das primäre Leberzellkarzinom häufig auftritt, es auch häufig Träger des Hepatitis B-Virus gibt, also ist in diesen Gebieten die Häufigkeit des Hepatitis B-Virus viel höher bei Menschen mit dem Krebs als in den entsprechenden Kontrollgruppen. Das sind Abbildungen von 2 Studien, die wir in Afrika, in Westafrika, durchführten. Sie wurden in Zusammenarbeit mit Professor Payet von der Universität von Dakar und der Universität von Paris durchgeführt unter den Doktoren Larouze, Saimot, Barrois, Feret und Professor Sankale sowie einer großen Gruppe französischer, amerikanischer und senegalesischer Kollegen. In der Mali-Studie betrug die Häufigkeit des Hepatitis B-Oberflächenantigens 47 % im Vergleich zu etwa 5 % bei den Kontrollen. Die Häufigkeit des Antikörpers gegen den Core, die für einen Hinweis auf eine aktive Infektion gehalten wird, betrug bei den Patienten 75 % und in den Kontrollen 25 %. Die Häufigkeit der Antikörper war in Krebspatienten im Vergleich zu den Kontrollen ziemlich gering. Die Gesamtinfektionsrate war in beiden Gruppen hoch, aber höher in der Gruppe der Krebskranken. Aber der wichtige Punkt ist wieder, dass es eine viel höhere Trägerhäufigkeit in den Patienten im Vergleich zur Kontrollgruppe gibt. Die Daten aus Senegal sind ähnlich, weisen in dieselbe Richtung und sind höher als in der Mali-Studie. Diese 2 Studien sind repräsentativ für ungefähr 15 Studien dieser Art und sie zeigen im Grunde alle in dieselbe Richtung. Nun gehen wir zu Punkt 4 oder 5, glaube ich, wo ich auf die Patienten hinwies, die ein primäres Leberzellkarzinom entwickeln. Es überlagert eine zugrundeliegende chronische Lebererkrankung, einschließlich einer chronischen aktiven Hepatitis, Sklerose, hier haben wir das primäre Leberzellkarzinom und die Kontrollen. Diese Studien wurden in Südkorea von Doktor Hie-Won Hann von unserem Labor in Philadelphia durchgeführt. Und Professor von der medizinischen Hochschule in Seoul. In dieser Studie fanden sie heraus, dass es eine viel höhere Häufigkeit des Hepatitis B-Oberflächenantigens gibt, 58,6 %, als in den Kontrollgruppen, 2% und 6%, 3% und 6%. Auch bei der Sklerose, eine sehr hohe Häufigkeit des Hepatitis B-Oberflächenantigens, 93 % im Vergleich zu 6 %. Und wieder eine sehr hohe Frequenz des Oberflächenantigens in Patienten mit primären Leberzellkarzinom verglichen mit den Kontrollen. Im Gegensatz dazu ist die Häufigkeit des Antikörpers gegen das Oberflächenantigen, das der schützende Antikörper ist, niedriger in Patienten mit diesen unterschiedlichen Erkrankungen als in den Kontrollen. Und das wurde dort gefunden, wo es untersucht wurde. Die Vermutung ist, dass die Patienten, die eine chronische Lebererkrankung und das primäre Leberzellkarzinom entwickeln, eine ziemlich unterschiedliche Immunreaktion zeigen, wenn sie mit dem Hepatitis B-Virus infiziert werden. Sie werden mit höherer Wahrscheinlichkeit zu Trägern und bilden zufällig zur selben Zeit Antikörper gegen den Core des Virus. Das heißt, sie werden mit höherer Wahrscheinlichkeit Träger als dass sie Antikörper gegen das Oberflächenantigen entwickeln. Es ist nicht ganz angemessen zu sagen, dass sie immunschwach sind, weil sie in der Lage sind, Antikörper gegen den Core zu bilden. Sie sind eine Art immunspezifisch, das heißt, sie werden mit höherer Wahrscheinlichkeit Träger und bilden Antikörper gegen den Core als dass sie Antikörper gegen das Oberflächenantigen bilden. Also kann man sie wieder nicht als geschwächt beschreiben, sondern eher als anders als die Personen, die diese chronischen Erkrankungen nicht entwickeln. Das ist eine Illustration der zukunftsorientierten Studie, die in Japan durchgeführt wurde. Sie veranschaulicht ähnliche Studien, die anderswo in Asien, Taiwan, in der Volksrepublik China und Seoul durchgeführt wurden. In dieser Studie wurden etwa 80 Patienten mit Sklerose von den japanischen Kollegen identifiziert. Es stellte sich dann heraus, dass 25 von ihnen das Hepatitis B-Oberflächenantigen hatten. Und 43 waren anscheinend nicht infiziert. Wenn die Hypothese korrekt wäre, würde man annehmen, dass die Menschen mit dem Oberflächenantigen eher als die beiden anderen Gruppen das primäre Leberzellkarzinom entwickeln würden. Die Nacharbeit findet nun seit den letzten 3,5 Jahren statt. Und es traten 7 Fälle von primären Leberzellkarzinom in diesen etwa 80 Menschen auf – übrigens eine unglaublich hohe Risikogruppe und auch eine sehr schnelle Entstehung des Krebses. und eine Person in die Gruppe der Nicht-Infizierten. Das sind geringe Unterschiede, auch wenn die Gruppen ziemlich klein sind, aber es stimmt ziemlich genau mit den Erwartungen der Hypothese überein. Es zeigt auch eine ungewöhnlich hohe Risikogruppe für Leberkrebs, nämlich Leute mit Sklerose, die Träger des Hepatitis B-Virus sind. Ich entschuldige mich für diese Folie. Sie ist ausführlicher als notwendig, vergessen Sie das Material unter der Linie. Ich führe Sie an der Hand durch die anderen Abschnitte auf der Folie. Das war wieder eine japanische Studie, die bei der nationalen Eisenbahn durchgeführt wurde. Es werden dort regelmäßig körperliche Untersuchungen an sehr vielen Mitarbeitern vorgenommen. Als Teil dieser Untersuchung wurden Blutproben von 18.195 Personen genommen und auf das Vorhandensein des Hepatitis B-Oberflächenantigens oder anderer Infektionsanzeichen mit dem Hepatitis B-Virus untersucht. Es stellte sich heraus, dass 341 von ihnen Träger des Hepatitis B-Oberflächenantigens waren. Diese Zahlen waren nicht...also sie beobachteten diese Menschen über einen Zeitraum von 0,5 - 3,5 Jahren. Das ist eine relativ kurze Zeit. Es handelte sich wieder um asymptomatische Personen, die gesunde waren und sich regelmäßig körperlich untersuchen ließen. Entsprechend der Hypothese würden die Personen, die Träger des Hepatitis B-Virus sind, obwohl sie asymptomatisch sind, ein messbar höheres Risiko haben, das primäre Leberzellkarzinom zu entwickeln, als die normalen Personen, die keine Träger oder keine verborgenen Träger sind. Und jeder von ihnen fällt in die Kategorie der Personen der Hepatitis B-Träger. Übrigens waren alle 3 von ihnen Menschen, die relativ geringer SGPT-Erhöhungen. Sie waren leicht über normal aber nicht sehr hoch. Wenn diese zukunftsorientierte Studie getragen wird, unterstützt sie die Hypothese, für die ich diese Nachweise zusammentrage, beträchtlich. Wie schon gesagt, werden solche Studien jetzt auch anderswo durchgeführt. Doktor Nayak und seine Kollegen in Indien führten eine sehr breite und umfassende Leberstudie mit Autopsien von Leuten mit verschiedenen Lebererkrankungen durch, darunter auch dem primären Leberzellkarzinom und Sklerose. Außerdem auch Leute, deren Todesursache nicht mit Lebererkrankungen in Verbindung stand. Es gibt verschiedene Methoden, um Anzeichen des Hepatitis B-Virus im Gewebe festzustellen. Darunter fluoreszente Techniken, wobei fluoreszierendes Material verschiedenen Antikörpern anhaftet. Das heißt, das fluoreszierende Material bindet sich an Antikörper gegen das Oberflächenantigen. Fluoreszierendes Material könnte sich an Antikörper gegen das Oberflächenantigen binden. Außerdem können Sie die Partikel sehen, die durch Ferritin-markierte Antikörper identifizierbar sind. Also kann Ihre tatsächliche Lage gezeigt werden. Mit diesen verschiedenen Techniken fanden Dr. Nayak und seine Kollegen Folgendes heraus: Bei Patienten mit dem primären Leberzellkarzinom konnte in 94 % von ihnen das Vorhandensein des Hepatitis B-Virus in der Leber nachgewiesen werden, wenn es Leberkrebs war, in 71 % der Sklerosepatienten und 2 % der Kontrollgruppen. Das Hepatitis B-Core-Antigen wurde wieder mit hoher Häufigkeit in Patienten mit primärem Leberzellkarzinom, in Sklerosepatienten aber nicht in den Kontrollgruppen gefunden. Es gibt auch einige Fälle, wo sowohl das Oberflächenantigen und Core-Antigen gefunden werden und wieder mit viel höherer Häufigkeit in Krebspatienten und Patienten mit Sklerose, aber keinem in den Kontrollgruppen. Also ist der Virus wieder, wo man ihn erwarten würde, wenn der Virus in Verbindung mit Leberkrebs auftritt. Allgemein gesagt, wird in diesen Studien das Vorhandensein des Virus nicht den Krebszellen selbst gezeigt, die transformierte Zellen sind, sondern den Zellen, die die transformierten oder Krebszellen unmittelbar umgeben, und in vielen Fällen auch allgemein im Lebergewebe. Doktor Summers zufolge, der das untersuchte, konnte dies bis jetzt nicht nachgewiesen werden. Und er sagte auch, dass es keinen Hinweis für den Einbau der DNA des Virus in die DNA der Leberzellen gibt. Er und ich glauben, dass niemand Hinweise dafür gefunden hat. Gelegentlich findet man den Virus tatsächlich innerhalb der Krebszellen, aber die allgemeine Ansicht ist, dass er im umliegenden Gewebe vorhanden ist. Die spezifische DNA kann durch herkömmliche Methoden identifiziert werden. Doktor Summers verwendete die Hepatitis B-Virus-DNA als Probe, um sich diese Lebergewebe von Menschen mit Leberkrebs anzusehen. Er fand die DNA in solchen Geweben vor, aber nicht in den Kontrollen. Bei der Gruppe der primären Leberzellkarzinome achtete er besonders auf Personen, die das Oberflächenantigen und das primäre Leberzellkarzinom hatten. Und den wenigen Personen mit Leberkrebs, die Antikörper gegen das Oberflächenantigen hatten. Die spezifische DNA wurde in 10 von 11 Fällen identifiziert, wo es Träger gab, aber nur in einem von 4, wo die Personen Antikörper hatten. Die Signifikanz, Leberkrebs mit Antikörper gegen Oberflächenantigene zu haben, ist unklar. Aber wie Sie sich aus früheren Studien erinnern, stellt diese Gruppe einen kleineren Prozentsatz dar als die Personen, die Krebs haben und Virusträger sind. Unsere Arbeit begann als eine Konsequenz einer genetischen Untersuchung. Wir untersuchten Polymorphismen im Blut. In der Folge konzentrierten wir unsere Arbeit auf Familien. In der Humangenetik werden Familien untersucht. Man wird also auf eine Art familienorientiert. Eine unserer frühen Untersuchungen führten wir an Familien von Personen durch, die Träger des Hepatitis B-Virus waren. Wir fanden, dass es eine viel höhere Häufigkeit von Trägern unter den Kindern gab, wenn die Mutter ein Träger des Hepatitis-Virus war, als wenn der Vater der Träger des Hepatitis-Virus war. Das stimmte mit der Auffassung überein, dass die Mutter den Hepatitis B-Virus auf ihr Kind übertragen konnte, wenn sie ein Träger war. Daher fanden Kollegen in vielen Gebieten, vor allem in Asien, heraus, dass eine sehr hohe Häufigkeit von Kindern, die von Müttern geboren wurden, die Träger sind, innerhalb von wenigen Wochen oder Monaten Träger wurden. Und etwa 50 % werden Träger sein. Sie sind möglicherweise direkt bei der Geburt keine Träger, aber der Trägerstatus kann sich in der Folge entwickeln. In einigen Fällen wird der Hepatitis B-Virus im Nabelschnurblut gefunden. Darauf und auf einer großen Anzahl von Beobachtungen basierend erscheint es, dass der Hepatitis B-Virus von Mutter zu Kind während irgendeiner Zeit der Assoziation miteinander übertragen werden kann. Z.B. es wäre vorstellbar, dass es noch vor der Empfängnis auftritt, d. h. wenn das Ein infiziert wurde. Es könnte während der Empfängnis bei der Wanderung durch die Plazenta auftreten. Es ist sehr wahrscheinlich, dass es zum Zeitpunkt der Geburt auftritt. Der Zeitpunkt der Geburt ist eine sehr gefährliche Zeit im Leben, eine sehr aufregende Zeit und auch sehr gefährlich. Insbesondere wird die Schranke zwischen der Zirkulation der Mutter und des Kindes aufgehoben. Und es ist möglich, dass ziemlich große Dinge auf beide Seiten übertragen werden. Aufgrund dessen, was wir über die Inkubationszeit wissen, sieht es so aus, dass die Infizierung des Kindes durch die Mutter zu dieser Zeit stattfindet. Wir hörten von Doktor Tinbergen über die möglichen Schäden, die Personen in dieser sehr entscheidenden Phase unseres Lebens davontragen. Es sieht auch so aus, dass die Übertragung von Müttern an die Kinder während der frühen Zeit ihrer engen Verbundenheit auftritt. In allen Kulturen stehen sich Mütter und Kinder während der ersten Monate und Jahre sehr nahe, viel näher als später. Und es ist wahrscheinlich, dass die Übertragung dann stattfindet. Als Konsequenz der Bedeutung von Materialübertragung, oder elterlicher Effekte, würde ich sagen, wir widmeten der Untersuchung von Mutter-Kind-Interaktionen, eigentlich Familien-Interaktionen, sehr viel Zeit, und verwendeten diese ätiologischen Techniken, über die wir in dieser Woche gehört haben. Eine meiner Studierenden, Miss Dickie, machte auf den Neuen Hebriden Beobachtungen an Neugeborenen und ihren Müttern, und beobachtete das Verhalten, das in der Natur so oft an Tieren beobachtet wird, um zu sehen, wie Mütter und Kinder miteinander im Vergleich mit Verhaltensmustern interagieren, die zur Übertragung eines Virus von einem zum anderen führen könnte, insbesondere von der Mutter an das Kind. Wir hoffen, etwas darüber zu erfahren, weil es wichtige Einflüsse auf die Kontrolltechniken haben könnte. In den Studien in Senegal untersuchten wir Müttern von Patienten mit dem primären Leberzellkarzinom und verglichen Sie mit den Müttern der Kontrollgruppen. Die Kontrollen waren meistens Leute, die asymptomatische Träger des Hepatitis B-Virus waren. Wir fanden heraus, dass es eine viel höhere Häufigkeit von Hepatitis B-Oberflächenantigen in den Müttern der Patienten als in den Müttern der Kontrollgruppen gab. Wir fanden auch heraus, dass es eine viel geringere Häufigkeit von Antikörpern in den Vätern der Patienten als in den Vätern der Kontrolle gab. Diese Studie wurde nicht wiederholt. Wenn Sie unterstützt wird, lässt dies vermuten, dass es einen elterlichen Effekt gibt, dass es eine Übertragung von der Mutter auf das Kind geben kann. Und in der Natur der Antwort liegt, dass das Kind ein Merkmal vom Vater entweder erben oder erwerben wird. Ich sollte jetzt bei der Diskussion sagen, dass das einige sehr wichtige psychologische Probleme aufwirft. Wenn tatsächlich Material übertragen wird, das in gegebener Zeit zu einer ernsthaften Erkrankung bei Kindern führt, könnte das eine sehr schwierige psychologische Belastung für Eltern sein. Wenn Kinder krank sind, sind die Eltern natürlich sehr besorgt. Und wenn es irgendeine Schlussfolgerung gibt, dass sie dabei eine Rolle spielten, könnte sich das ernsthaft auf ihre Psyche und die Beziehung miteinander und den Kindern auswirken. Insbesondere zwischen den Eltern ist das vorstellbar. Natürlich verbirgt sich in einer solchen Situation keine Schuld. Aber ich glaube, es ist sehr wichtig für uns, dass wir diesen Prozess so gut wie möglich verstehen, um in erster Linie Präventivmaßnahmen zu ergreifen, wenn das möglich ist. Und wir müssen es ausreichend verstehen, um die Fragen der Eltern dazu zu beantworten. Aus meiner Erfahrung erfordern ethische Fragen normalerweise mehr Informationen. Wenn Sie ein ethisches Problem haben, glaube ich, dass Sie normalerweise mehr Wissen und weniger Argumente brauchen. Aber eben mehr Wissen, um damit umgehen zu können. Und in vielen Fällen löst sich die ethische Frage nicht wirklich auf, aber sie verändert sich zu etwas anderem, mit dem wir uns dann auch befassen müssen; aber Sie sind jedenfalls in einer anderen Position. Auf der nächsten Folie sehen Sie ein Diagramm, das skizziert, was wir glauben, dass bei der Entstehung eines primären Leberzellkarzinoms passiert. Wir glauben, dass Kinder früh im Leben infiziert werden können und es möglich ist, dass die Infektion durch die Mutter erfolgt, vielleicht mit einem Einfluss des Vaters bei der Entwicklung des Trägerstatus. Einige von diesen werden chronische Träger des Hepatitis B-Virus werden. Einige gehen in eine andere Richtung und werden nicht zu Trägern des Hepatitis B-Virus. Einige der chronischen Träger des Hepatitis B-Virus werden in der Folge chronische Hepatitis entwickeln. Einige werden keine Anzeichen spüren, das heißt, sie wissen nicht, dass sie jemals infiziert wurden, wenn sie nicht getestet werden. Einige der an chronischer Hepatitis Erkrankten werden in der Folge post-nekrotische Sklerose entwickeln, eine sehr ernste Erkrankung, die das Leben verkürzt. Einige mit post-nekrotischer Sklerose werden in der Folge daran sterben. Andere werden in der Folge ein primäres Leberzellkarzinom entwickeln. Jetzt ist es natürlich offensichtlich klar, dass andere Faktoren an diesem unglücklichen Fall beteiligt sein müssen. Etwa 10% der Menschen in Senegal sind Träger des Hepatitis B-Virus. Wobei auch nur in Ländern mit einer hohen Häufigkeit des primären Leberzellkarzinoms die Häufigkeit bei 100 pro 100.000 oder sagen wir ca. 50 pro 100.000 beträgt. Es ist also offensichtlich, dass es auch andere Faktoren bei der Entstehung des Krebses eine Rolle spielen. Aflatoxine wurden damit in Verbindung gebracht. Ernährungsfaktoren wurden angenommen. Anderes essbares Material, Toxine, wurden auch als notwendig für die Entstehung des primären Leberzellkarzinoms angenommen. Könnten wir das Licht einschalten bitte? Wir versuchen zu bestimmen, welche anderen Faktoren an der Entstehung des Krebses beteiligt sind. Aber es ist ein sehr interessantes Merkmal der Präventivmedizin und wirklich ein extrem hoffnungsvolles Merkmal, dass man nicht alles wissen muss, um Krankheiten zu verhindern. Ich möchte nicht wie ein Banause klingen, das heißt, ich bin nicht dafür, Dinge nicht zu lernen, ganz im Gegenteil. Je mehr Sie wissen, desto effektiver könnten die Kontrollmethoden sein. Aber die Medizin ist ein sehr aufstrebender Markt. Sie haben es in diesem Fall mit Leben oder Tod zu tun. Und wenn eine Präventionsmaßnahme bekannt ist und angewendet werden kann, dann ist es eine Art Verpflichtung, sie so schnell wie möglich zu verwenden. Aber gleichzeitig müssen alle Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um so geringen Schaden wie möglich der allgemeinen Bevölkerung und den Menschen, die diesen Vorsorgemaßnahmen ausgesetzt waren, zuzufügen. Aber es gibt eine Verpflichtung. Sie können nicht nichts tun, denn das ist dasselbe als wenn Sie etwas tun. Ich wollte Sie nur erinnern, dass es in der Präventivmedizin möglich ist, mit ziemlich fragmentärem Wissen vorzugehen. Ein klassisches Beispiel ist das von Snow bei der Choleraepidemie in London, der entdeckte, dass die Leute, die von einem bestimmten Brunnen tranken eher Cholera bekamen als andere, die nicht aus von diesem Brunnen tranken, oder Leute, die in einer Brauerei in derselben Region arbeiteten und ihr eigenes Bier tranken oder Wasser aus einer anderen Quelle hatten. Er entschied daher, dass man von diesem Brunnen nicht trinken sollte. Und er entfernte den Hebelgriff des Brunnens als Präventivmaßnahme. Das geschah, bevor die Keimtheorie als Ursache von Krankheiten bekannt war. Und lange, bevor der Cholera-Erreger entdeckt wurde. Trotzdem war es effektiv, um die weitere Verbreitung dieser Krankheit zu verhindern und konnte in dieser Region eliminiert werden. Ich will also wieder betonen, dass wir natürlich eine Verpflichtung haben, so viel wie möglich über ein Problem zu lernen. Vor allem, damit wir auf die effektivste und am wenigsten schädliche Form damit umgehen können. Aber gleichzeitig glaube ich, dass jeder, der diese Menschen sterben sah – Leberkrebs ist eine furchtbare Krankheit und es gibt keine Behandlung dafür. Es gibt sehr wenig, dass wir für diese Menschen tun können und es entwickelt sich eine Art Dringlichkeit. Wenn dieser Impfstoff, den ich erwähnte, effektiv ist und wir mehr über die Übertragungsmethoden erfahren, glaube ich, dass wir jetzt bereit sind, über die Gestaltung nachzudenken. Ich glaube wieder, dass es eine Verpflichtung ist, mehr über die Biologie des Hepatitis B-Virus zu erfahren, um mit diesem Problem auf die effektivste Weise umzugehen. Als Ärzte sind wir immer...Viren und Bakterien haben in der Medizin einen ziemlich schlechten Ruf. Weil wir nur die schlimmsten Dinge sehen, die sie anrichten, wie Krankheiten. Sie wissen, dass wir nur das Ende des Spektrums betrachten. Wir haben eine etwas verkorkste Sicht auf das Leben, eine verkorkste Sicht auf Viren und Mikroorganismen. Denken Sie einfach an all das gute Bier, das es nicht gäbe, wenn wir keine Mikroorganismen hätten. Sie machen alle Arten von Dingen. Aber wir neigen dazu, nur an ihre negativen Aspekte zu denken. Aber das kann natürlich, in Bezug auf die Einstellung des Virus - wenn es so etwas gibt – es kann nur ein kleiner Teil davon sein, mit dem sie zu tun haben. Ich möchte Ihnen ganz kurz über einige unserer Studien erzählen, die wir über den biologischen Aspekt des Virus durchführten, nämlich wie unterschiedlich er mit männlich und weiblich, mit Männern und Frauen, umgeht. Die nächste Folie entstand bei einer Studie meiner Kollegen Doktor London und Gene Drew, bei der eine Gruppe von Patienten auf einer Dialysestation für Nierenkranke untersucht wurden. Die Infektionsrate für den Hepatitis B-Virus auf der Dialysestation ist sehr hoch. Und diese bestimmte Station ist so organisiert, dass alle Träger im Delaware Tal, das ist das Gebiet um Philadelphia, in dieser Station aufgenommen wurden. Also auf dieser Station gibt es eine sehr hohe Infektionsrate. Sie stellten die Frage, was passiert, wenn eine Person mit dem Hepatitis B-Virus infiziert ist? Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie Träger werden bzw. dass sie Antikörper entwickeln? Die Daten wurden anhand der Kategorien männlich und weiblich aufgeschlüsselt. Also die 2 Dinge, die eintreten können, können gemessen werden und wurden gemessen: ob man zum Träger des Hepatitis B-Virus wurde oder ob man die schützenden Antikörper entwickelte, Antikörper gegen das Oberflächenantigen. Blutproben wurden über mehrere Jahre alle 2 Monate abgenommen und untersucht. Leute, von denen man wusste, dass sie infiziert waren, wurden identifiziert. Das zeigt die Wahrscheinlichkeit an, ein Träger zu bleiben, nachdem man diese Anzahl von Monaten infiziert war. Also z.B. wenn eine Frau infiziert ist, liegt die Wahrscheinlichkeit zur Zeit der ersten Infektion, dass sie ein Träger werden und bleiben würde, etwas über 30 %. Wenn ein Mann infiziert wird, ist die Wahrscheinlichkeit, dass er ein Träger wird mehr als doppelt so hoch. Und dieser Unterschied besteht bei unterschiedlichen Zeitspannen der Infektion. Also nach der Infektion ist die Wahrscheinlichkeit, Träger zu werden, bei Männern größer als bei Frauen. Das ist eine Art Vorderseite davon. Sobald eine Person einmal infiziert wurde, wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Antikörper gegen das Oberflächenantigen entwickelt? Die Wahrscheinlichkeit, dass infizierte Frauen Antikörper entwickeln, ist viel größer als bei Männern. Daher können wir sagen, dass sobald die Infektion stattfand, Männer eher Träger werden und Frauen eher Antikörper entwickeln. Das erklärt vielleicht die eher ungewöhnliche männliche Vorherrschaft im Zusammenhang mit dem Hepatitis B-Virus. Leberkrebs tritt 7 oder 8 Mal häufiger in Männern als Frauen auf. Eine chronische Lebererkrankung, die mit dem Hepatitis B-Virus assoziiert wird, tritt viel häufiger bei Männern als bei Frauen auf. Wenn Männer, sobald sie infiziert sind, eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, Träger des Hepatitis B-Virus zu werden, dann haben sie eine höhere Wahrscheinlichkeit, Krankheiten zu entwickeln, die mit einer chronischen Infektion assoziiert werden, z.B. primärer Leberkrebs, chronische Lebererkrankung und eine Vielfalt anderer Erkrankungen, die mit dieser Krankheit webbasierte werden. Das könnte in der Medizin eines der verwirrendsten Probleme für bestimmte Erkrankungen darstellen: warum die Wahrscheinlichkeit für Männer höher als für Frauen ist und in manchen Fällen umgekehrt. Eine weitere interessante Interaktion zwischen dem Virus und Menschen in Bezug auf männlich und weiblich sehen Sie auf der nächsten Folie: Es ist eine Zusammenfassung von Daten, die im kleinen Ort Plati in Mazedonien, im Norden Griechenlands, erfasst wurden. Der Ort wurde gewählt, weil er in vieler Hinsicht eine recht homogene Gemeinschaft ist. Es gab dort aber auch eine der höchsten Infektionsraten des Hepatitis B-Virus in der griechischen Bevölkerung, die wir mit unseren griechischen Kollegen, Doktor Economidou und Hadziyannis sowie anderen untersuchten. Also das gesamte Dorf oder der Großteil des Dorfs wurde untersucht und die Eltern wurden in 3 Gruppen eingeteilt. Wenn der Elternteil ein Träger des Hepatitis B-Oberflächenantigens war und keine Antikörper hatte - das war eine Klasse. Die 2. Klasse waren Eltern, die keine Träger waren, aber Antikörper gegen das Oberflächenantigen entwickelten. Und dann eine 3. Klasse: Personen die keine Anzeichen einer Infektion zeigten. Dann wurden die Anzahl der Kinder, die sie hatten und ihr Geschlecht bestimmt. Das Geschlechterverhältnis wurde für jede diese Gruppen berechnet. Das Geschlechterverhältnis ist die Anzahl der männlichen Lebendgeburten im Vergleich zu den weiblichen Lebendgeburten. Das ist das sekundäre Geschlechterverhältnis, das Geschlechterverhältnis zum Geburtszeitpunkt; das primäre Geschlechterverhältnis ist das Verhältnis bei der Empfängnis. Es gab einen sehr signifikanten Unterschied zwischen den Geschlechterverhältnissen von Familien, die Träger waren im Vergleich zu den Familien, in welchen die Eltern Antikörper entwickelt hatten. Und ein dazwischenliegendes Verhältnis in den Familien, wo keiner irgendwelche Anzeichen einer Infektion zeigten. Wir haben anschließend dieselbe Hypothese auf einer Insel namens Kar Kar durchgeführt, die an der Nordküste von Neuguinea liegt, in 2 Gemeinschaften in Grönland, in Orten namens Scoresbysund und Ammassalik und dann auf Mali. Und in keinen dieser Gemeinschaften wurden irgendwelche Daten der Hypothese widerlegt, die Beobachtungen, die in dieser ersten Studie gemacht wurden. Dass wir nämlich...wenn diese Daten durch weitere Studien unterstützt werden, dann kann man annehmen, dass der Virus eine sehr wichtige Art der Interaktion mit Menschen hat, anders, als es als Erkrankung zu bezeichnen. Ich bin nicht ganz sicher, wie man sie klassifizieren sollte - die Bestimmung des Geschlechterverhältnisses - aber es ist sicher keine Krankheit. Wenn also diese Daten durch andere Forscher unterstützt werden - was bis jetzt übrigens noch nicht geschah - dass sie widerlegt wurden, aber ich glaube nicht, dass es Untersuchungen gab. Aber wenn sie unterstützt werden, heißt das, dass dieser Virus eine sehr wichtige Interaktion mit einem menschlichen Merkmal hat, das sehr wichtig für uns ist, ob nämlich Menschen Männer oder Frauen sind. Und das hat einen großen Effekt, einen großen psychologischen, wirtschaftlichen, soziologischen Effekt auf den Aufbau der Bevölkerungen. Es gibt andere biologische Merkmale, die mit diesem Virus identifiziert werden, über die wir gerne mehr erfahren möchten, während wir öffentliche Vorsorgemaßnahmen in der Hoffnung vorbereiten, dass wir sehr effektiv mit der Prävention dieser Erkrankung umgehen können und so wenig Schaden wie möglich verursachen. Ich glaube, dass wir insbesondere in der Medizin mögliche Vorteile mit möglichen Nachteilen abwägen müssen. Im Leben passiert nichts ohne Risiko. Und was wir tun wollen, ist, den Vorteil zu maximieren und den Nachteil zu minimieren. Danke!

Baruch Blumberg on a Vaccine
(00:09:18 - 00:10:42)

The 1975 Nobel Prize in Physiology or Medicine to David Baltimore, Renato Dulbecco and Howard Temin rewarded the discovery of how a virus carrying only RNA can invade a normal cell and modify its DNA so that the cell becomes cancerous. In a sense, this marks a turning point in cancer research, since it unravelled the first step in the detailed and complicated genetic mechanism of the switch from normal cell to cancer cell. Later on, many more steps have been understood, and even when this text is written the media almost daily report new discoveries. In his 1981 lecture “The Nature of Cancer”, Renato Dulbecco doesn’t start by saying “We have solved it all and I will describe the solution to you”. Rather he starts by saying that there are many things that are not understood and goes on by describing some of them.

Renato Dulbecco (1981) - The Nature of Cancer

That early quotation raises many problems, I mean, the main problem is, how can we achieve this type of cooperation? And it’s clear that both sides are to do their job, and the job is, my job as a scientist is to try to understand better the events that lead to cancer in order that I can point out how prevention or therapy can be carried out. And this can be done in two different ways. One would be to be pragmatic and look for things that are agents of cancer or methods for therapy which may be not too general, not too optimal but do some good and use them, and this of course is done every day. Another approach is to be more biological and ask more fundamental questions. What is cancer? What are the mechanisms and the causes, open in hope that the outcome of this type of more biological approach it will be possible to come to indicate consequences that can have a practical application. So by following this second approach, which of course I, as a biologist, prefer, I will now try to show to what kind of consequence this can lead. But before I can do that I must develop a general picture about what cancer is, which is based on the most recent development in various fields of cancer research. I will start asking the question, why is a cancer cell so unique? In fact, because it has properties normal cells do not have. And so I may ask, what are the causes of the uniqueness, what are the differences between the cancer cell and the normal cell? And this question of course is being asked for many years and people have found lots and lots of differences. But these differences are too many, if any, and really they don’t make much sense. Some of them can be explained by saying that the cancer cell is in a persistent state of growth and therefore, because it never shuts off, never reaches that other stage of acquiescence which normal cells always have. But this seems to be only part of the story, there’s a lot more to this. I’ll give you an example, there are many cancers that produce hormones, which are not produced by the normal cells of the same organ. And for instance there are some cancers of the lung that produce the placental hormone, so there is no connection between the two cell types. And if one looks through what is known already, one really comes to the conclusion that there is a very wide alteration over the state of the activity of the genes in the cancer cells compared to normal cells. Now since this seems to be rather general, and seems to be such a striking event, one might think that they might have some kind of profound significance. And maybe one should look in that direction to come to understanding the basic nature of a cancer cell. And I try to do this and I will use results which come from two fields. One is tumour virology, the other is chemical carcinogenesis. I will start with the tumour virology. Of course tomorrow Dr. Temin will talk to you about some of these viruses. And I only will cover whatever is relevant to my argument. There are tumour viruses that produce tumours in animals or can also sometimes cause characteristic alterations of cells in vitro which we call transformation. the transfer of the genetic material of the virus to the DNA of the cell. This occurs in various ways in various steps, but the ultimate result is always the same. Namely that the piece of DNA which is the viral genome will become inserted, integrated into the cellular DNA. This is something that happens constantly and can happen at any part of the DNA of the cell. So that localization at any particular part is very rare generally. Then once the genes of the virus are inserted there, they will multiply together with the genes of the cell, but will have their autonomous expression. Of the viruses that are known to produce tumours in animals there are various kinds, and those I want to mention today are only retroviruses because of the purpose of my talk. The retroviruses, there are two kinds that I want to discuss today. One is sarcoma viruses and the other leukaemia viruses. These viruses, once they become inserted in the cellular DNA, express their own genome. A promoter is where the expression, the transcription of the genes begin, to which are always regularly found at both ends of the genome. And through that there will be a number of messenger RNAs made by variety of mechanisms and finally proteins which will express the function of the various genes of the virus. They produce sarcomas in animals, they produce transformation of cells in vitro. The reason they do this is because they contain a special gene which we call oncogene. Which is not a regular genovirus but it has the ability to transform the cell. This is proven by genetics in a very precise way, I don’t have to go into that. Now one of the questions that is immediately asked is, how does it do it? We know for sure that this is due to the synthesis of a protein which is the product of this particular gene. So now we know from Dr. Watson’s talk yesterday that a cell contains many thousands of different proteins and so why does a single protein added to all these proteins transform a cell? Well the answer is that this protein is very special. It has a special function, it is an enzyme, a protein kinase which phosphorylates other proteins. Of course by phosphorylating them, alters their properties very substantially and presumably their functions as well. Since the evidence says that the function of this enzyme is required for transformation, then we may think that transformation is due to the alteration of a very large number of proteins which are involved in, for instance, growth regulation. This is supported also by the fact that an enzyme with the similar properties is involved in the action of growth factors, the substance that do effect growth regulation. Although many of the detail and the fact that there is only a very sketchy idea of this phenomenon, nevertheless the general conclusion seems clear. The action of this enzyme also can explain probably the widespread alteration of gene expression which occurs in the transformed cells because this very large number of modification of proteins that it causes will alter many cellular macromolecular interactions which are the basis of the regulation. In fact I think we should consider regulation of gene expression in a cell as a kind of a network of interaction. So that anything which is done will have some consequence, and sometimes it will be very profound. Now we can ask again, why does the virus contain an oncogene? Of course one might think that is required by the virus for its own multiplication. Well that is not the case because it could be cut off and the virus would multiply but will not transform. So the function is purely for transformation. But then why should it be in the virus? And the answer to this question is really a very important point in all fields of cancer. Because the answer is that the oncogene present in the virus is actually a normal cellular gene. and it is incorporated into the virus by some event or a combination as is indicated here. The mechanism does not have to be the same, but essentially somehow a virus which does not contain the oncogene will find this gene present in the normal cell which is generally referred as a proto-oncogene, it will incorporate into its own genome. And out of this the sarcoma virus emerges. This is an extremely rare event but the occurrence of the event, however, is very important for us because it tells us that normal cells contain proto-oncogenes, genes with the potential of becoming cancer genes under proper circumstances. The study of many viruses has shown already that, has allowed the identification of some ten different oncogenes, proto-oncogenes in cells and therefore it is likely that there are more than this number, so there is quite a number of these genes with the cancer potential. This is a very fundamental thing because this shows that cancer really comes from the inside, although outside influences have great importance. Now why do the normal cells continue to be normal although they contain so many oncogenes? Well the reason for this is also quite clear and it is that in the normal cells these oncogenes are expressed at a very low rate. The amount of protein, this specific protein they make is very low, sometimes nothing. And this can be attributed, although not proven, to the fact that they are connected to a promoter which is very weak and therefore they allow only very low levels of expression. And therefore the activation that occurs when recombination happens is due to the fact that the oncogene becomes now under the influence, under the control of the viral promoter, which is of course very active because it must make more and more and more virus. The inactivity of the cellular promoter for the proto-oncogene must be due to the fact the cells must defend themselves against these viruses and they do this by confining the virus in some place. But now what is this oncogene, why does this oncogene exist at all? There are some results which probably clarify this point, namely it is found that two oncogenes which derive one from cats and the other from chickens are actually very similar to each other. So this means that they are conserved and if they are conserved it means that they are very important in some important function which we don’t know. So presumably they are expressed at some stage of ontogeny but we don’t know where we don’t know for what reason. We may think perhaps some kind of embryological development they might have some functions but we don’t know at all. There is another point I want to make that all this construction, the role of the promoter, the role of the oncogene which I presented to you as a result of virological research is actually been conferred in a most beautiful way by the technique of genetic engineering. In fact it has been possible to isolate a proto-oncogene from a normal cell into a vector as a DNA-clone, and then it has been shown that this DNA does not transform cells because, presumably, it’s attached and contains still the normal low grade promoter that is dead in the cell. But for now the gene is disconnected from its own promoter and attached to a viral promoter in a different clone. Then this clone, this DNA is able to transform cells at high efficiency. Therefore there is absolutely no doubt about certain things, namely the existence of the oncogenes, and the role of the promoter, namely the role of the expression of the oncogene, on the effect it has on the cells. Now let’s briefly consider the other group of these retro viruses, namely some of the most typical leukaemia viruses. These are viruses which cause leukaemia very slowly after infecting the animal may take many months to obtain the leukaemia. The generally do not transform cells in vitro. The reason for this is that they do not contain any oncogene. Then the question is, how to they transform? This has been now elucidated at least in one case and in other cases we have some ideas. We see in this slide the first up there is the sarcoma genome with the oncogene which we discussed before and the mechanism of transformation. But with the leukaemia virus one mechanism of transformation is that a piece of the viral genome goes and inserts itself adjacent to the proto-oncogene. And in doing this is gains control of the transcription of the oncogene, in a way of replacing the very active viral promoter to the inactive cellular promoter. Sometimes only the promoter is found in proximity of the oncogene. There is another type of tumours transformed or obtained by these viruses in which it has not been possible to observe this type of combination, that the viral promoter is near the proto-oncogene. Rather the proto-oncogene seemed not to be associated with any viral constituent. The mechanism for that is not known but this mechanism perhaps can be proposed, namely that the proto-oncogene is actually copied into DNA using an enzyme of the virus. And then this new DNA-copy goes back into the cellular DNA but it is inserted at another place where there is no defence against the oncogene, namely a place which is transcribed at a very high rate. Of course all cells have some parts where transcription is very active because all cells make some proteins in large amounts. Now in addition to these differences in mechanism between the sarcoma viruses and the leukaemia viruses, there are other differences. There is one very interesting difference which has to do with the type of cells which these viruses can transform or can render neoplastic. The sarcoma viruses have a broad spectrum, they seem to be able to transform many different kinds of cells, whereas the leukaemia viruses are very specific, they can only cause neoplasia by changing specific cell types, and in fact they produce each a leukaemia of different type. So what does it mean that the differentiation of the cell is important? This means that the repertoire of the genes expressed in a cell is important for the expression of the oncogene. So we can therefore deduce that the oncogene of the sarcoma virus is rather independent of the expression of other cellular genes, whereas the oncogene of the leukaemia, activated by the leukaemia virus, is very strongly dependent and can only be expressed under certain conditions of the repertoire of the cellular genes. Now, so one suggestion to clarify this point would be this; that once the oncogene is transposed to a viral genome, then it becomes very independent of other genes. Whereas when it is activated remaining still in the cellular genome, then it is very dependent. Why that should be so? One possibility comes to mind is that this has to do with the structure of the chromatin, namely that the chromatin in the viral genome is different from the chromatin in the other part, and this because the chromatin, because the viral genome is transcribed in much more active and that this really is the one difference between the two. Between these two classes of viruses, there are other viruses which have somewhat in between intermediate properties and another useful information is that there are some leukaemia viruses which actually carry an oncogene so they are in effect between the two. They have an oncogene like the sarcoma viruses but induce leukaemias. And so they are kind of differentiation-dependent. So this in effect leads to the generalization that the activity of the oncogene can be dependent to various extent on the expression of the other cellular gene and that this depends perhaps on the oncogene itself. Some are more dependent than others. So in summary now for the viruses we find that there are inactive proto-oncogenes in cells. They are activated by viral promoters and namely that the transcription rate is, the regulation of transcription is very important and that the effect of these genes in causing the alteration of the cells is dependent on the effect, on the balance of the other genes. The fact that there are oncogenes in cells makes one think that perhaps cancer is always the result of the activation of an oncogene. This would include both, also cancers which are induced by chemicals or human cancers. Now do we have some support for this generalization because recently it has been shown that DNA extracted from some cancers, chemical induced or human cancers, at least cancer cells, can transform normal cells. And in a way this the definition of the existence of an activated oncogene. Therefore we can say maybe all cancers are viral, because we know that viruses can activate oncogenes. Or there are different mechanisms of the activation of the oncogene which are not viral. Let’s look a moment at this first possibility. Is it possible that all cancers are viral? Well, there has been such an extensive amount of work over many years, especially in humans and in other species which has not given any evidence so far for the existence of a virus which with a general transforming cancer inducing activity. Of course we do know that in people there are viruses which have some role in some rather special types of cancer, but nothing which has a general role. So this means that we must consider a non-viral mechanism for the activation of proto-oncogenes. We will look at some results from chemical carcinogenesis. And there are two types of results. One is that chemical induced cancers occur after a long lag in humans, 20, 30 years can be the lag, and also that they occur in a series of steps. This is based both on epidemiological evidence, clinical evidence and experimental evidence in animals. An experiment which is very illuminating actually was conducted some 30 years ago by Beerenblum. He applied a weak dose of a carcinogen to the skin of a mouse and he notes that for many months this mouse did not develop any tumour in the area of the skin. But then he treated the same area of the skin some six months later with other substances which I will call facilitator and we will see a little but of them, and then the tumours appeared. Of course now there is lots of evidence which leads to the same general conclusion, and the general conclusion is that tumour is induced by chemicals through two steps, which in this particular experiment can be differentiated, in others may not be differentiable. One is the initiation step which leads to some kind of latent change which persists and then a facilitation step after a long period of latency and the facilitation is due to something which acts also for a long time and this now allows the latent lesion to be revealed. What I call facilitation usually is called tumour promotion, but I don’t want to use the word promoter because I have already used it for the transcription and I want to avoid any possible misunderstanding. Now let’s look at these events. Initiation, what is initiation? For its characteristics I think inevitably almost certainly is some kind of genetic alteration. I think it must be a genetic event which leads directly or indirectly to the activation of a proto-oncogene, but not to the expression of the proto-oncogene, to some kind of activation. Most carcinogens are mutagens and so they can induce a mutation, they can probably also induce transpositions, so either mechanism is open for this initial stage. However mutagenesis is not the whole story. That’s really the important point because there are carcinogens which are not mutagens. And these are serious carcinogens like asbestos or nutritional deficiencies or hormones. What is facilitation? This we know less about, however we know one thing that there are chemicals which are facilitators which alter the differentiation of the cells. And they alter in various ways. So a common action of these substances seems to be to change the repertoire of expressed genes in a cell. Therefore the influence is that this change of this repertoire is what allows the activated oncogene to become expressed. This of course is derived from what I said about viruses. It is also interesting that as I said this phenomenon, these two steps are not necessarily separable in all cases. In fact most carcinogens, the really active powerful carcinogens, are both, are both initiators and facilitators. Now why is that? I think that one possibility is that these substances are really highly reactive compounds, either directly or they generate them in the cells. And therefore they interact with all macromolecules in the cell. They interact with DNA and they produce the initiation phenomenon through that. But they interact within proteins in the RNA and in the past, in fact, there have been times when people have concentrated on these proteins effect of chemical carcinogens which are very widespread and thus quite characteristic sometimes. So it is possible therefore that the duality of action comes depending on the target molecule. Initiation means the target of DNA specific genes which can lead finally to the activation of the oncogene. And promotion is all these other alterations which occur in various macromolecules which somehow alter the network of regulation of cellular genes. The result of this is the disruption of the genomes which contributes to the activation of the oncogene. Now there is even a specific mechanism perhaps involved in this and the fact is that if through the operation of the network some, any gene becomes activated, then it becomes more vulnerable to mutagenesis or to other genetic damage. In the chromatin the inactive genes are all tied up with all these proteins and not very accessible to enzymes or chemicals but in the active genes somehow the structure is more loose that both enzymes and chemicals can reach the DNA more effectively. So this facilitating action may be very intimately interwoven with the initiating action because the two are really kind of helping each other. We have the DNA, a certain point to, the initial state in which there are certain number of genes expressed, the other are not expressed. These produce their own proteins when some can be, when the carcinogen arrive, some can be mutated or altered in other ways, these triangles, others are not, proteins are modified, these proteins are part of the network which interacts with the whole genome of the individual. And as a second subsequent step then we see that some of these interactions with the modified proteins that have lead to expression of new genes, which were not expressed before, and now some of these genes, which are now expressed, can be mutagenized and so there is a sequel of events. And finally this leads to what we consider the final state, in which an oncogene, proto-oncogene has been activated, there are many changes in other cellular genes, and maybe some genes which were originally expressed, cease being expressed and so on. And this phenomenon, this progression of events goes through some kind of path which is determined by two things. One is the initial state of the genome, and the other is all the various parameters which are involved in this network. And of course we know very little about both of them so certainly we cannot make any prediction of this at the present time. So finally, therefore we can understand the process of cancer as a kind of a selective process in which whenever this type of progressive events leads to something which will lead cells to be selected for, cell will grow better or more continuously, then of course it will persist and this will be the general alterations found in cancer, and in addition there will be lots of other changes which will depend on the path followed by this process and this alteration will be different from one cancer to another. So the first consequence is that a carcinogen in order to be an autonomous carcinogen that doesn’t need facilitation must be itself an initiator and facilitator. And most powerful carcinogens as I said are both. Now, most mutagenic agents, most of the carcinogens are mutagenic, as I said before, but some are not. Now why is that possible? One possibility is that these carcinogens are very strong facilitators, and that they cause the expression of oncogene already activated, or maybe by opening up some genes they allow new genes to be hit by background carcinogens. So in fact we can say facilitation is probably the most essential part in the process of carcinogenesis, because there are these carcinogens which are not mutagens. Now the role of facilitation, how important it is, can be really seen well by looking at what has happened in the evaluation of a cigarette smoke which is of course a powerful carcinogen which induces lung cancer. Originally it was thought that it would be carcinogenic because it contains benzopyrene, which is an initiator and probably also a facilitator, but essentially an initiator. But then it was clearly seen that there was too little benzopyrene to cause the effects that it causes, and so other studies then finally showed that cigarette smoke is also a powerful promoter, facilitator. And therefore the combination of the two actions is the one that really leads to the carcinogenic activity. Another second consequence of the model is that if facilitation is really the most important part of the carcinogenic phenomenon, then we should be able to measure facilitation in an easy standard way in order to know which substances are the facilitators which of course they would be those that should be eliminated from the human environment. And it turns out, however, that there is no adequate really good method to study facilitation, because imagine a part of this is because so much attention is being devoted to the mutagenic action in recent years that this part has been completely neglected and I think not rightly. Now, so mutagenicity is not a measure of facilitation, and even induction of cancer in animals is not a measure, an adequate measure. The reason for this is that animals are different from men or from humans in propensity to cancer and we know that this is true because of the, in effect, the incidence of cancer per unit time in humans is much less than it is in a mouse or in a rat. And this obviously is related to longevity. Now it is known that this difference is not due to different susceptibility to mutagenic action, because human cells or mouse cells can be mutagenized at comparable rates, so it has to be something else and it is likely to be just this which has to do with facilitation, namely the whole organization of the genome in its defence against the oncogenes. And of course this must have developed to produce an especially strong defence because of the longevity. An example of our inability really to measure these parameters is the case of saccharin. Saccharin is a good promoter, a facilitator of carcinogenesis in the bladder, in the rat bladder. And it does also cause cancers in the rat bladder. But epidemiologic studies in humans have not born out a carcinogenic effect of saccharin so far, so this again is another possibility that we are by just testing in animals we just don’t have the right answer for what concerns humans. A third consequence has to do with the role of the cell differentiation and this whole operation of this network of regulation which seems to have such a very important role in the expression of the oncogene both in the viral case and in the chemical case. So one possibility is that cells might be, cancer cells might be induced to revert to normality if they can be induced to differentiate. And there is actually an example of this. There is a tumour of mice, teratocarcinoma, it’s a tumour of embryonic cells, very malignant in itself, but since the cells, like all embryonic cells, tend to differentiate, they will produce a variety of tissues like skin or nerve cells or bones and so on. Well these differentiated tissues are not neoplastic anymore. So there is a loss of the cancer stage upon differentiation. So the question really is whether the same results could be achieved with other cancers. And this would require differentiation-inducing substances, and we know that differentiation-inducing substances exist. There are number of them that are being recognized in recent years in the hematopoietic system. So the question is whether there is enough of this substance, I mean we can identify enough to have a great deal of specificity, a great range of specificity to deal with many types of cancer, and of course we would have to purify these substances to have them available in large amount in order to hope to possibly achieve some result. Well it’s obvious that this will require lots of work but it will be interesting anyhow, and I think it is a very promising direction because it might lead to the development of anti-cancer agents which are both effective and physiological, which would be of course the best we could hope. Thank you.

Renato Dulbecco on Cancer
(00:02:13 - 00:04:12)

Howard Temin first lectured in Lindau the same year as Dulbecco, which is mentioned by Dulbecco in his lecture, but the lecture that Temin gave was quite technical and probably difficult to follow for the students and young scientists in the audience. But when he returned to give a second lecture in 1984, entitled “How some viruses cause cancer”, it was an exceptionally clear and well delivered lecture. Somewhere in the middle of his lecture, he gives a lucid description of oncogenes and proto-oncogenes.

Howard Temin (1984) - How Some Viruses Cause Cancer

As you can tell by the previous talks, oncogenes seem to be everywhere, both in us and in biological research now. I am going to talk on a similar topic to the last speaker and tell you about the development of the idea of oncogenes and proto-oncogenes. And how this work, originally with animal viruses in non-human hosts, led to our appreciation of the genetic mechanisms in all cancers. There are known viruses involved in human cancer. These are listed on the first slide, if I could get it. These include the DNA viruses, Epstein-Barr virus related to Burkitt’s lymphoma, a nasopharyngeal carcinoma, the hepatitis B virus involved in primary hepatocellular carcinoma, and the recently described human retroviruses HTLV, ATLV involved in adult T-cell lymphoma. However, in the majority of human cancers in the developed countries viruses like these are not important. But other factors like cigarette smoking, radiation, various undefined life cycle factors are responsible for the development of most cancers. However, the study of cancer by viruses called highly oncogenic retro viruses has been avidly pursued for a great number of years, because of the very simple ability of these viruses to cause cancer. In contradistinction to the usual multistage nature of carcinogenesis, these viruses can infect a normal cell and in a single step change the normal cell into a cancer cell. The viruses that can do this differ from normal viruses. Normal viruses either have DNA as their genetic material and replace the genetic material of this cell with the viral DNA – could you focus the bottom of the slide please? – or they have viral RNA as their genetic material; viral RNA which replicates without the use of a DNA intermediate. Most of the viruses which infect us are of this type herpes virus and this type cold viruses, measles virus, so forth. The viruses which are able to cause cancer in this very rapid fashion are known as retroviruses, because they reverse the usual flow of information. Instead of information just flowing from DNA to RNA to proteins, in the case of the retroviruses the information flows in reverse, from RNA to DNA. This DNA then is added to cell DNA and multiplies as a cell gene with the cell DNA. The virus is able to do this because of 3 remarkable genes in the virus. Here we are looking at a diagram of the virus life cycle, with viral RNA indicated as this string. This viral RNA acts as a template. Here we are looking at the genome in DNA. And this gene called polymerase, pol, codes for an enzyme known as reverse transcriptase which, using specific primers, is able to transcribe this RNA into a linear DNA copy. The linear DNA copy contains at both ends, signified by the open boxes, a large terminal repeat with a small inverted repeat. These are the other viral genes. This process takes place in the cytoplasm. In a very specific manner, involving double jumps of the DNA polymerase complex. The linear unintegrated viral DNA is then transported to the nucleus where it is circularised by blunt-end ligation, so that the 2 ends of the linear DNA are juxtaposed, making a circle junction. This circle junction then contains an inverted repeat by putting this inverted repeat next to that one. The pol gene, in addition to coding for reverse transcriptase at its 3-prime end, codes for another activity which we call INT, for integrase, though this is not yet proven. And this activity acts on the circle junction sequence which we have called AT for attachment, to remove 4 base pairs in the centre and then to covalently insert the viral DNA as a co-linear copy minus 2 bases on each ends into the cell DNA. At the same time this enzyme, or another enzyme unknown, brings about a direct duplication of sequences in the cell DNA. So the virus contains an extremely specific and efficient machinery that is able to take external information in the form of RNA and add it to cell DNA as a covalent copy. Now I am not, because of what I was asked to do today, not going to tell you more of the details of this process, though I would be glad to discuss it with anyone who is interested this afternoon. So the first special features of retroviruses that enable them to cause cancer in such an efficient manner are their ability to make a DNA copy of RNA, and then to add this DNA into the cell genome, where it becomes a cell gene, an external gene into a cell gene. Next slide - automatic projectors work better sometimes. Now we’re looking again at a cartoon of the genome of the virus with at the ends the open boxes referring to this large terminal repeat, known as LTR, and in the middle instead of the genes I have just written viral coding sequences. The sequences coding for the proteins of the virus, including those for the coat and those responsible for reverse transcription and integration. And here I have enlarged the end of the viruses. So these large boxes are now the repeat. I have indicated here at the very ends the AT sequences which we have discussed as being responsible for the integration of the virus. In addition there are many other specific sequences in the LTR, and nearby here and here, responsible for control of RNA and DNA synthesis of the virus. And finally there is a sequence here known as E for encapsidation which is responsible for telling the viral proteins to encapsidate the viral RNA into a virus particle. So we can see that in the virus there has been a segregation of its sequences, with the viral coding sequences in the centre and the sequences which control the virus which we speak of as cis-acting sequences, since they act directly on the nucleic acid to which they are attached. As compared to these sequences we speak of as transacting because their product can act on separated molecules. These are segregated with the transacting coding sequences in the centre, the cis-acting sequences at the end. Now some of these viruses can cause cancer very rapidly and efficiently. This is an example of a chicken injected 2 weeks earlier with one of these viruses and the chicken is dead of a fulminating leukaemia. This is an example in cell culture of a cell infected 10 days previously by a virus and transformed into a cancer cell seen here on the dish. Now when we look at the structure of viruses able to bring about this very rapid transformation – and an example of one of these is shown at the bottom - we find that the structure of the virus is very different from the structure of the viruses I have been talking about. In these top viruses, which we call replication-competent viruses, we see the familiar open boxes of the large terminal repeat. Here various cis-acting sequences responsible for DNA synthesis and encapsidation and the 3 genes coding for viral proteins. In the highly oncogenic retrovirus we see that the terminal sequences at each end are the same. In other words the highly oncogenic retrovirus maintains the cis-acting sequences responsible for RNA and DNA synthesis and encapsidation of viral RNA. But it has sustained a deletion of coding sequences and a substitution of new sequences. To establish the role of these new sequences, we carry out genetic experiments using techniques of recombinant DNA, which allows us to make specific deletions in viral genomes and then using transfection of animal cells related to the transformation process described by Doctor Smith, we can recover the viruses and ask if they’re still capable of causing cancer. Here we have the genome of one of these highly oncogenic retroviruses containing the new sequences, the deletion and other viral sequences. If we delete more of the viral sequences - and it’s best to look at this construct -, so that all that is left are the cis-acting sequences at both ends and the new substituted sequences, we see the virus still transforms. However, if we maintain the viral sequences and make any kind of an alteration in the substituted sequences, the viruses which are recovered are no longer tumorigenic. This is the strict definition of an oncogene, an oncogene or oncogenes or genes in highly oncogenic retroviruses, the code for protein product required for neoplastic transformation. Similar types of experiments have been carried out with about 20 different viruses. And about 20 different oncogenes have been recognised. All from their appearance in retroviruses and their ability then to transform normal cells to neoplastic cells after addition to the cell genome by retrovirus infection. Of course you can’t read them and the names src, yes, fps, fes, abl, ros, fgr, erb, fms, mas, K-ras, H-ras, myc, myb, fos, raf, skirail and sis are merely 3 letter mnemonics. Listed here are the species of origin of the viruses. They have been found in chickens, cats, mice, rats, turkey and monkey. And in some case the same oncogene has been isolated from a virus from 2 different species. Furthermore the oncogenes are clustered into groups on the basis of similarities in sequence and function. So that these 6 oncogenes all have a tyrosine protein kinase activity. These 3 have no such activity but have a DNA sequence related to src. These 2 are related by sequence and by protein making a GTP-binding activity. These have a nuclear location and these have unknown functions and locations. So we see that viral oncogenes are not an infinite set, but are actually a small set with the same gene being isolated repeatedly from different species. And furthermore we see that even the different viral oncogenes fall into related families. So this tells us that at least from this definition of oncogene that only a small number, somewhere we would guess less than 40 genes, are able to be turned into these powerful cancer genes. And not any kind of a gene can become a cancer gene. Now as Professor Ochoa indicated, the viral oncogene comes from a normal cell gene known as proto-oncogene. In a number of steps a retrovirus picks up the cell DNA and makes it into an oncogene. This is again a specific cartoon comparing a replication-competent virus, a highly oncogenic retrovirus, and a proto-oncogene whose sequence is homologous to the sequence of the viral oncogene. And you can immediately see that the proto-oncogene does not resemble the viral oncogene. The proto-oncogene is split into exons and introns. The proto-oncogene has its own promoter and 3 prime sequences, while the viral oncogene uses the viral promotor and termination sequences. The proto-oncogene is expressed in normal cells and, as I guess Doctor Holley told you, at times can have a very important function controlling normal cell growth. So the proto-oncogenes are cell genes whose DNA sequences are homologous to viral oncogenes. And so as there are 20 to 40 oncogenes, we imagine there are only 20 to 40 proto-oncogenes, normal cell genes whose mutation in the way of transduction by a retrovirus can cause cancer. Now what is the difference between the proto-oncogene which does not cause cancer and the viral oncogene which does cause cancer? I have already indicated to you that there is a very big difference in regulation because in the one case the proto-oncogene is controlled by cell transcriptional control signals. In the case of the oncogene the expression is controlled by viral transcriptional controls. Furthermore, when the sequences are compared of the protein produced by the proto-oncogene, which is illustrated by the heavy black line as if the amino acid sequence was written out. And since this is the normal homologue, the precursor is written out as a continuous bore. When this is compared with the protein sequence of the viral oncogene, indicated here with circles, Xs, triangles and thin lines, we see there are numerous differences. First we’ll look at the similarities. Wherever the thin line is continuous the proteins are the same. Wherever there are triangles there are amino acid differences in the middle of the protein. And the Xs at the end and the circles and Xs at the beginning indicate that the viral oncogene uses sequences from the virus to code the amino and carboxy-termini of its protein. In other words the proto-oncogene has been severely modified on becoming a viral oncogene. It has had its regulation changed by losing its own control sequences, and having viral control sequences it has changed the ends of its protein molecule and it has changed some amino acids in the middle. Now these are correlational changes. I am just going to indicate to you, this one kind of experiment which tells you how we determine which of these changes are significant in the transforming process. Again there is an enormous amount more I could tell you about this but this is just to indicate how these are done. Again we’re looking at viral genomes with the boxes and the lines representing the cis-acting sequences which are all the same at the end. These are now what we call retrovirus vectors where we’ve removed all the virus-coding sequences and in this case replaced them with the thymidine kinase gene, or viral oncogenes, or cellular proto oncogene. So these are highly oncogenic-like viruses that have been constructed, as we say, by cut and paste in the laboratory. Where we make viruses at will, viruses of different kinds for different purposes. Now the purpose here is to look at 2 of these, this one and this one. This one contains a viral oncogene, the Harvey RAS gene. The virus is produced in good yield. It is able to transform normal chicken cells immediately upon infection. But it is not able to transform rat cells. Even though the virus is present in the rat cells and the gene in the virus is expressed at a low level. This difference is related to the regulation of the gene activity. The viral promotors are very active in chicken cells. But these particular virus promotors are not active in rat cells. In that case there is not sufficient product of the oncogene to transform the cells. Similarly, I will tell you, but not illustrate, with other viral oncogenes if the oncogene is expressed at a high level the cells are killed. And it is only when the oncogene is expressed at a low level that the cells are transformed. Thus we can conclude experimentally that the change in regulation has been important in the transforming process. We speak of this as a quantitative change. Now at the bottom we’re looking at a similar construct. For various technical reasons there had to be a deletion involving the proto-oncogene which, as Doctor Ochoa told you, just differs in a single amino acid from the viral oncogene. Again the virus is recovered at full yield. But it is unable to transform chicken cells even though the viral oncogene can transform them. Thus this experiment indicates that even when there is misregulation of the normal cell gene, it is unable to transform the cells. Thus we can answer the question of our title, how some viruses cause cancer. That highly oncogenic retroviruses cause cancer by introducing, by adding to the genomes of sensitive target cells at new locations a quantitatively and qualitatively altered cellular gene. The cellular gene is the proto-oncogene. It is qualitatively altered by base-pair mutations and fusion with viral coding sequences. It is quantitatively altered by being under viral regulation rather than cellular regulation. It is at new locations because the viral integration machinery is completely specific for the attachment sequence of the virus, but is not at all specific for the recipient sequences, the target sequences in the cell. There is no homology involved in integration. And this is another topic we can discuss later. The cell must be an appropriate cell. This has been a special kind of carcinogenesis carried out by special viruses. Such viruses exist in domestic cats, where they cause solid tumours in this very rapid fashion. Fortunately such viruses do not exist in man. And most cancer in man, as Doctor Ochoa indicates in this cartoon just confirms, arises in a multi-step fashion. Here we are considering a row of normal cells and watching this cohort of cells through time. Where first a single mutation appears and then replicates, giving an altered clone of cells. Then a second mutation appears giving a further altered clone of cells - now 2 altered clones. Then a third mutation appears. And somewhere between 3 and 7, we’re not sure of the number, mutations occur and the cell becomes cancerous. So we have 2 apparently very different kind of processes leading to cancer. But as Doctor Ochoa again told you, the same proto-oncogenes are apparently involved. How do we reconcile these differences? Over here we’re looking at proto-oncogenes and here at active oncogenes. In the case of carcinogenesis by a highly oncogenic retrovirus, the proto-oncogene has been altered through evolution in multiple steps to give a multiply altered product mutated, fused, differently regulated. So the highly oncogenic retrovirus is able to cause cancer so efficiently by adding the already multiply altered gene into the cell DNA. Now in the case of the non-viral cancers - could you focus at the bottom please - in the case of the non-viral cancers, again in some cases proto-oncogenes have been found to be altered: a base-pair mutation, an amplification, a translocation. However, in the case of the non-viral cancers there are several proto-oncogenes each which has been altered one time. And the multi-step process has been the accumulation of one change, a second change, a third change. The multi-step process here took place in time. But because of the nature of the viral vectors, all of the changes involved the single gene, the viral oncogene. So we see that the same process is involved in carcinogenesis by highly oncogenic retroviruses and by other kinds of agents. There are several genetic changes to normal cell genes which change them into active cancer genes. Thank you. Applause.

Wie Sie aus den vorigen Vorträgen sehen, scheinen Onkogene überall zu sein, sowohl in uns als jetzt auch in der biologischen Forschung. Ich werde über ein ähnliches Thema wie der letzte Vortragende sprechen über Ihnen über die Entwicklung der Idee der Onkogene und Proto-Onkogene erzählen. Und wie das funktioniert, ursprünglich mit tierischen Viren in nicht-humanen Wirtszellen, führte uns dazu, die genetischen Mechanismen in allen Krebsarten zu erkennen. Es gibt bekannte Viren, die mit menschlichem Krebs zusammenhängen. Sie stehen auf der ersten Folie, wenn ich sie sehen könnte. Darin sind DNA-Viren, der Epstein-Barr Virus, der mit Burkitt Lymphom in Verbindung gebracht wird, ein Nasopharynx-Karzinom, das Hepatitis B-Virus in Bezug auf das primäre Leberzellenkarzinom, und die kürzlich beschriebenen humanen Retroviren HTLV und ATLV im Zusammenhang mit dem T-Zellenlymphom beim Erwachsenen. Für die Mehrheit der menschlichen Krebserkrankungen in den entwickelten Ländern sind Viren wie diese aber nicht wichtig. Aber andere Faktoren wie Zigarettenrauch, Strahlung und verschiedene undefinierte Lebenszyklusfaktoren sind für die Entstehung der meisten Krebsarten verantwortlich. Die Krebsforschung nach Viren, die hoch onkogenetische Retroviren genannt werden, wird jedoch sehr eifrig seit vielen Jahren betrieben, weil diese Viren die sehr einfache Fähigkeit haben, Krebs zu verursachen. Im Gegensatz zur normalerweise mehrstufigen Natur von Karzinogenen können diese Viren eine normale Zelle infizieren, und in einem einfachen Schritt die normale Zelle in eine Krebszelle verändern. Die Viren, die das können, unterscheiden sich von den normalen Viren. Normale Viren haben entweder DNAs als ihr genetisches Material und ersetzen das genetische Material dieser Zelle mit der viralen DNA - könnten Sie den unteren Teil der Folie zeigen bitte? – oder sie haben virale RNAs als genetisches Material; eine virale RNA, die sich ohne DNA-Intermediate repliziert. Die meisten Viren, die uns infizieren, gehören zu diesem Typ von Herpesvirus, Erkältungsvirus, Masernvirus usw. Die Viren, die auf diese sehr schnelle Weise Krebs verursachen können, sind als Retroviren bekannt, weil sie den normalen Informationsfluss umkehren. Anstatt dass die Information von den DNA zur RNA und den Proteinen fließt, fließt sie im Fall der Retroviren in umgekehrter Richtung, von der RNA zur DNA. Diese DNA wird dann zur DNA der Zelle hinzugefügt und vervielfacht sich als Zellgen mit der Zell-DNA. Der Virus ist dazu aufgrund 3 bemerkenswerter Gene im Virus fähig: Hier sehen wir ein Diagramm des Virus-Lebenszyklus, wobei die virale RNA als diese Kette dargestellt ist. Diese virale RNA funktioniert als Vorlage. Wir sehen uns das Genom in der DNA an. Und dieses Gen, das Polymerase genannt wird, pol kodiert für ein Enzym, das Reverse Transkriptase genannt wird, und das mithilfe spezifischer Primer diese RNA in eine lineare DNA-Kopie abschreiben kann. Die lineare DNA-Kopie enthält an beiden Enden, die durch die offenen Felder angezeigt werden, eine LTR (large terminal repeat) mit einer kleinen Inverted Repeat. Das sind die anderen viralen Gene. Dieser Prozess findet im Zytoplasma statt. Auf sehr spezielle Weise, wobei Doppelsprünge des DNA-Polymerasekomplexes vorkommen. Die linear nicht-integrierte virale DNA wird dann zum Zellkern transportiert, wo sie von Ligation umgeben ist, sodass sich die 2 Enden der linearen DNA gegenüberliegen und sich kreisförmig verbinden. Diese Kreisbindung enthält eine invertierte Repeat, indem diese invertierte Repeat neben die nächste gesetzt wird. Das pol-Gen, zusätzlich zur Kodierung für die Reverse Transcriptase bei seinem 3-Prime-Ende, kodiert noch für eine weitere Aktivität, die wir INT nennen, für Integrase, obwohl das noch nicht nachgewiesen ist. Und diese Aktivität findet an der Kreisverbindungssequenz statt, die wir AT für Attachment (Anbindung) nennen,, um 4 Basenpaare im Zentrum zu entfernen und die virale DNA kovalent als co-lineare Kopie mit minus 2 Basen an jedem Ende in die Zell-DNA einzufügen. Gleichzeitig führt dieses Enzym, oder ein anderes unbekanntes Enzym, zu einer direkten Duplizierung der Sequenzen in der Zell-DNA. Also der Virus enthält eine extrem spezifische und effiziente Maschinerie, die fähig ist, externe Informationen in Form der RNA aufzunehmen und sie der Zell-DNA als kovalente Kopie hinzuzufügen. Ich werde Ihnen nicht mehr Einzelheiten dieses Prozesses erzählen, weil ich heute um etwas anderes gebeten wurde, obwohl ich sehr gerne mit jedem, der interessiert ist, heute Nachmittag darüber diskutieren würde. Also das erste spezielle Merkmal der Retroviren, wodurch sie auf so effiziente Weise Krebs verursachen können, ist ihre Fähigkeit eine DNA-Kopie der RNA z erstellen und dann diese DNA dem Zell-Genom hinzuzufügen, wo es zu einem Zellgen wird, ein externes Gen wird zu einem Zellgen. Nächste Folie - automatische Projektoren funktionieren manchmal besser. Hier sehen wir wieder einen Cartoon des Genoms des Virus, mit den offenen Feldern am Ende, die auf die large-terminal-repeat-Sequenz oder LTR verweisen, und in der Mitte anstelle der Gene schrieb ich einfach virale Kodierungssequenzen. Die Sequenzkodierung für die Proteine des Virus, einschließlich die für die Hülle und für die Umschreibung und Integration. Und hier habe ich die Enden der Viren vergrößert. Diese großen Felder sind jetzt die Repeat-Sequenz. Ich habe hier ganz am Ende die AT-Sequenzen angegeben, von denen wir hörten, dass sie für die Integration des Virus verantwortlich sind. Zusätzlich gibt es noch viele andere spezifische Sequenzen in der LTR und im Umfeld, die für die RNA- und DNA-Synthese des Virus zuständig sind. Und hier gibt es eine Sequenz, die als E für Enkapsidierung bekannt ist, die den viralen Proteinen sagt, dass sie die virale RNA in ein Viruspartikel enkapsidieren sollen. Wir können sehen, dass es im Virus eine Trennung der Sequenzen gab, wobei die virale Kodierungssequenzen in der Mitte sind, und die Sequenzen, die den Virus kontrollieren und als cis-Sequenzen bezeichnen, weil sie direkt an die nukleare Säure gebunden sind. Verglichen mit diesen Sequenzen sprechen wir von trans-agierend, weil ihr Produkt auf verschiedenen Molekülen agieren kann. Sie werden durch die trans-agierende Kodierungssequenz in der Mitte getrennt, wobei die cis-Sequenzen am Ende sind. Also einige dieser Viren können sehr schnell und effizient Krebs verursachen. Hier ein Beispiel eines Huhns, das vor 2 Wochen mit einem dieser Viren infiziert wurde, und das Huhn starb an einer spontan auftretenden Leukämie. Hier ein Beispiel einer Zelle in einer Zellkultur, die vor 10 Tagen mit dem Virus infiziert wurde, in sich in eine Krebszelle verwandelte. Wenn wir uns die Struktur der Viren ansehen, die eine so schnelle Veränderung herbeiführen - und ein Beispiel davon wir ganz unten gezeigt - sehen wir, dass die Struktur des Virus sich sehr stark von der Struktur der Viren, über die ich sprach, unterscheidet. In diesen Top-Viren, die wir als replikationskompetente Viren bezeichnen, können wir die bekannten offenen Felder der LTR sehen. Hier sind einige cis-Sequenzen, die für die DNA-Synthese und Enkapsidierung verantwortlich sind, und die 3 Gene, die für virale Proteine kodieren. Im hoch onkogenen Retrovirus sehen wir, dass die Endsequenzen an jedem Ende gleich sind. Anders gesagt, der hoch onkogene Retrovirus erhält die cis-Sequenzen, die für die RNA- und DNA-Synthese und Enkapsidierung der viralen RNA zuständig sind. Aber einige Kodierungssequenzen wurden entfernt und neue Sequenzen wurden ersetzt. Um die Rolle dieser neuen Sequenzen festzustellen, führen wir genetische Experimente anhand der rekombinanten DNA-Techniken durch, die es uns ermöglichen, spezifische Teile in viralen Genomen zu entfernen und dann die Transfektion tierischer Zellen zu verwenden, die mit dem von Dr. Smith beschriebenen Transformationsprozess zusammenhängen, und wir können die Viren wiederherstellen und sehen, ob sie noch immer Krebs verursachen können. Hier ist das Genom eines dieser hoch onkogenen Retroviren, das neue Sequenzen und andere virale Sequenzen enthält. Wenn wir mehrere virale Sequenzen entfernen - sehen wir uns dieses Konstrukt an - ist alles, was übrig bleibt, diese cis-Sequenzen an beiden Enden und die neue Ersatzsequenz, und wir sehen, dass sich der Virus immer noch verändert. Wenn wir jedoch die viralen Sequenzen erhalten und eine Änderung in den Ersatzsequenzen vornehmen, sind die wiederhergestellten Viren nicht mehr tumorauslösend. Das ist die genaue Definition von einem Onkogen, ein Onkogen oder Onkogene oder Gene in sehr onkogenen Retroviren, der Code für das Proteinprodukt, das für die neoplastische Transformation benötigt wird. Ähnliche Experimente wurden mit ca. 20 verschiedenen Viren durchgeführt. Und etwa 20 verschiedene Onkogene wurden gefunden. Alle fanden sich in Retroviren und hatten die Fähigkeit, normale Zellen in neoplastische Zellen zu verändern, nachdem sie zum Zellgenom durch die Retrovirusinfektion hinzugefügt wurden. Natürlich können Sie die Namen nicht lesen src, yes, fps, fes, abl, ros, fgr, erb, fms, mas, K-ras, H-ras, myc, myb, fos, raf, skirail und sis sind nur 3-Zeichen-lange Gedächtnisstützen. Hier sind die Ursprungsarten der Viren angegeben. Sie wurden in Hühnern, Katzen, Mäusen, Ratten, Truthähnen und Affen gefunden. In einigen Fällen wurde dasselbe Onkogen von einem Virus in 2 verschiedenen Arten isoliert. Außerdem sammeln sich die Onkogene in Gruppen basierend auf Ähnlichkeiten in der Sequenz und Funktion an. Also alle diese 6 Onkogene zeigen eine Tyrosin-Kinase-Aktivität. Diese 3 zeigen keine solche Aktivität, aber haben eine DNA-Sequenz, die mit scr verbunden ist. Diese 2 sind durch die Sequenz und ein Protein verbunden, das eine GTP-Bindungsaktivität ausführt. Diese befinden sich im Zellkern und die Funktion und der Ort der anderen sind nicht bekannt. Wir sehen, dass die viralen Onkogene kein unendlicher Satz sind, sondern ein kleiner Satz mit demselben Gen, das wiederholt von verschiedenen Arten isoliert wird. Außerdem sehen wir, dass auch die verschiedenen viralen Onkogene in zusammenhängende Familien fallen. Das sagt uns, dass zumindest gemäß dieser Definition von Onkogenen nur eine kleine Anzahl, wir glauben weniger als 40 Gene, in diese mächtigen Krebsgene verändert werden können. Und nicht, dass irgendeine Art von Gen ein Krebsgen werden kann. Wie Professor Ochoa bemerkte, kommt das virale Onkogen von einer normalen Zelle, die als Proto-Onkogen bekannt ist. Ein Retrovirus erkennt die Zell-DNA in einigen Schritten und verändert sie in ein Onkogen. Das ist wieder ein spezieller Cartoon, bei dem ein replikationskompetenter Virus, ein hoch onkogener Retrovirus, mit einem Proto-Onkogen, dessen Sequenz der Sequenz des viralen Onkogens entspricht, verglichen wird. Sie können sofort sehen, dass das Proto-Onkogen dem viralen Onkogen nicht ähnlich sieht. Das Proto-Onkogen ist in Exons und Introns aufgeteilt. Das Proto-Onkogen hat seinen eigenen Promoter und 3 Prime-Sequenzen, während das virale Onkogen den viralen Promoter und die Endsequenzen verwendet. Das Proto-Onkogen findet sich in normalen Zellen und ich glaube Dr. Holley erzählte Ihnen, dass es manchmal eine sehr wichtige Funktion bei der Kontrolle des normalen Zellwachstums hat. Also die Proto-Onkogenese sind Gene, deren DNA-Sequenzen ähnlich aussehen wie die der viralen Onkogene. Nachdem es 20 bis 40 Onkogene gibt, nehmen wir an, dass es nur 20 bis 40 Proto-Onkogene gibt, normale Zellgene, deren Mutation in Form einer Transduktion durch einen Retrovirus Krebs verursachen kann. Was ist jetzt der Unterschied zwischen dem Proto-Onkogen, das keinen Krebs verursacht, und dem viralen Onkogen, das Krebs verursacht? Ich habe schon erwähnt, dass es einen sehr großen Unterschied bei der Regulation gibt, denn in dem einen Fall wird das Proto-Onkogen durch zelluläre transkriptionale Kontrollsignale kontrolliert. Im Fall des Onkogens wird die Expression von viralen transkriptionalen Kontrollen kontrolliert. Außerdem, wenn die Proteinsequenzen, die vom Proto-Onkogen produziert werden, die durch die starke schwarze Linie dargestellt sind, als wäre die Aminosäurensequenz ausgeschrieben worden, und nachdem das ein normaler Homolog ist, ist der Vorläufer kontinuierlich dargestellt. Wenn man sie mit den Proteinsequenzen des viralen Onkogens vergleicht, die hier mit Kreisen, Xe, Dreiecken und dünnen Linien dargestellt ist, sehen wir, dass es zahlreiche Unterschiede gibt. Sehen wir uns zuerst die Ähnlichkeiten an. Immer wenn die dünne Linie kontinuierlich verläuft, sind die Proteine gleich. Wenn Dreiecke vorkommen, gibt es Unterschiede bei den Aminosäuren in der Mitte des Proteins. Und die Xe am Ende und die Kreise und Xe am Anfang zeigen an, dass das virale Onkogen Sequenzen des Virus verwendet, um die Amino- und Carboxy-Endungen seines Proteins zu kodieren. Anders gesagt, das Proto-Onkogen wurde stark modifiziert während es sich zu einem viralen Onkogen veränderte. Seine Regulation wurde verändert, indem es seine eigenen Kontrollsequenzen verlor und mit den viralen Kontrollsequenzen veränderten sich die Enden seiner Proteinmoleküle und einige Aminosäuren in der Mitte. Das sind Korrelationsveränderungen. Ich werde Sie nur auf diese eine Art von Experiment hinweisen, das Ihnen zeigt, wie wir feststellen, welche dieser Veränderungen im Transformationsprozess signifikant sind. Es gibt so viel mehr, das ich Ihnen darüber erzählen könnte, aber nur um zu zeigen, wie das gemacht wird. Wir sehen uns wieder die viralen Genome mit den Feldern und den Linien an die die cis-Sequenzen darstellen, deren Enden alle gleich sind. Das sind jetzt die sogenannten Retrovirus-Vektoren, von denen wir alle viruskodierten Sequenzen entfernt haben, und in diesem Fall mit dem Thymidin-Kinase-Gen oder viralem Onkogen oder zelluläres Proto-Onkogen ersetzt haben. Das sind die hoch onkogen-ähnlichen Viren, die konstruiert wurden, wie wir sagen, durch ausschneiden und einfügen im Labor. Wir können beliebig Viren erzeugen, verschiedene Arten von Viren für verschiedene Zwecke. Hier ist der Zweck, 2 von ihnen anzuschauen, das ein und das zweite. Das eine enthält ein virales Onkogen, das Harvey RAS-Gen. Der Virus wird ertragreich erzeugt. Er kann normale Hühnerzellen sofort bei der Infektion verändern. Aber er kann keine Rattenzellen verändern. Obwohl der Virus auch in der Rattenzelle vorhanden ist und die Genexpression im Virus auf einer niedrigen Ebene erfolgt. Dieser Unterschied hänge mit der Regulation der Genaktivität zusammen. Die viralen Promoter sind in Hühnerzellen sehr aktiv. Aber diese speziellen Viruspromoter sind in Rattenzellen nicht aktiv. In diesem Fall gibt es keine ausreichende Onkogenproduktion, um die Zellen zu verändern. Ähnlich verhält es sich mit anderen viralen Onkogenen, wenn die Onkogenexpression auf hoher Ebene erfolgt, werden die Zellen getötet. Nur wenn die Onkogenexpression auf niederer Ebene erfolgt, werden die Zellen verändert. Daher können wir experimentell folgern, dass die Veränderung in der Regulation wichtig für den Veränderungsprozess war. Wir beziehen uns hier auf eine quantitative Veränderung. Hier unten sehen wir ein ähnliches Konstrukt. Aus mehreren technischen Gründen wurde beim Proto-Onkogen etwas entfernt, das, wie Dr. Ochoa Ihnen erzählte, sich nur in einer einzigen Aminosäure vom viralen Onkogen unterscheidet. Wieder wird der Virus ertragreich hergestellt. Aber er kann keine Hühnerzellen verändern, obwohl das virale Onkogen sie verändern kann. Daher zeigt uns dieses Experiment, dass auch wenn es eine Fehlregulation des normalen Zellgens gibt, ist es nicht fähig, die Zellen zu verändern. Daher können wir die Frage im Titel beantworten, wie einige Viren Krebs verursachen können. Die hoch onkogenen Retroviren verursachen Krebs, indem sie in die Genome sensibler Zielzellen an neuen Orten ein quantitativ und qualitativ verändertes Zellgen einführen. Das Zellgen ist das Proto-Onkogen. Es ist qualitativ verändert, durch Basenpaar-Mutationen und die Fusion mit viralkodierten Sequenzen. Es ist quantitativ verändert, da es unter viraler Regulation statt der zellulären Regulation steht. Es ist an neuen Orten, weil der virale Integrationsapparat sehr spezifische für die Bindungssequenz des Virus ist, aber für die Empfängersequenzen, den Zielsequenzen in der Zelle, überhaupt nicht spezifisch ist. Bei der Integration gibt es keinen Homolog. Das ist ein weiteres Thema, das wir später besprechen können. Die Zelle muss eine geeignete Zelle sein. Das war eine spezielle Art der Karzinogenese, die durch spezielle Viren erfolgte. Solche Viren sind in Hauskatzen vorhanden, wo sie solide Tumore auf sehr schnelle Weise verursachen können. Glücklicherweise gibt es diese Viren nicht beim Menschen. Und die meisten Krebsarten beim Menschen, wie Dr. Ochoa im Cartoon zeigt, entsteht in mehrstufiger Form. Hier betrachten wir eine Reihe normaler Zellen und beobachten diese Zellen über eine Zeit, wo zuerst eine einzige Mutation erscheint und sich dann repliziert, woraus ein veränderter Zellklon entsteht. Dann erscheint eine zweite Mutation, die wiederum einen veränderten Zellklon erzeugt - jetzt 2 veränderte Klone. Dann erscheint eine 3. Mutation. Und irgendwann zwischen 3 und 7, wir wissen nicht genau wann, treten Mutationen auf und die Zelle wird krebsartig. Wir haben anscheinend 2 sehr verschiedene Arten von Prozessen, die zu Krebs führen. Wie Dr. Ochoa Ihnen bereits erzählte, sind anscheinend dieselben Proto-Onkogene daran beteiligt. Wie gleichen wir diese Unterschiede aus? Hier sehen wir Proto-Onkogene und hier aktive Onkogene. Im Fall der Karzinogenese durch den hoch onkogenen Retrovirus, wurde das Proto-Onkogen durch die Evolution in mehreren Schritten verändert, sodass ein vielfach verändertes Produkt entstand, das mutiert, fusioniert und unterschiedlich reguliert wird. Also der hoch onkogene Retrovirus ist fähig, Krebs so effizient zu verursachen, indem er das bereits mehrfach veränderte Gen in die Zell-DNA einführt. Im Fall von nicht-viralen Krebserkrankungen - könnten Sie auf den unteren Teil fokussieren bitte - im Fall der nicht-viralen Krebserkrankungen wurden wieder in einigen Fällen Proto-Onkogene gefunden, die verändert waren: eine Basenpaar-Mutation, eine Amplifikation, eine Translokation. Aber im Fall der nicht-viralen Krebserkrankungen gibt es einige Proto-Onkogene, die alle einmal verändert wurden. Und der mehrstufige Prozess ist die Akkumulierung einer Änderung, einer zweiten Änderung, einer dritten Änderung. Der mehrstufige Prozess fand über die Zeit statt. Aber aufgrund der Natur der viralen Vektoren ist bei allen Veränderungen das einzelne Gen, das virale Onkogen, beteiligt. Wir sehen also, dass derselbe Prozess bei der Karzinogenese durch hoch onkogene Retroviren und anderen Arten von Substanzen eine Rolle spielt. Es gibt mehrere genetische Veränderungen an normalen Zellgenen, die sie in aktive Krebszellen verwandeln. Danke!

Howard Temin on Oncogenes
(00:14:17 - 00:19:26)

Ivar Giaever received the Nobel Prize in Physics in 1973 for his discovery of tunnelling in superconductors. But already in his first Lindau lecture 1976 he started describing his activities in biophysics. At the time he was working at General Electric and tried to develop a method for testing for antibodies in serum. Over the years, until 2005, Giaever has given more than 10 talks on his biophysical activities, including some on how to start a high technology business. After leaving General Electric in 1988 and accepting a position as Professor at the Rensselear Polytechnic Institute (RPI), Giaever and a colleague started a company (see www.biophysics.com) to develop and market a biosensor for cells in tissue cultures. The goal was to be able to automatically distinguish cancer cells from normal cells by their electric properties, but the apparatus has turned out to be useful also for distinguishing which types of cancer cells will attach to different surfaces. Listen to Ivar Giaever in the sound recording of his 2004 lecture “How to Start a High Tech Business”, in which he both describes the relevant cancer research and the problems connected with starting a business in the US.

Ivar Giaever (2004) - How to Start a High Tech Business

Thank you very much. I thought I should start this lecture by taking a picture of you. All the people take pictures this way, so I think you deserve to be... thank you. (laughter and applause). I’m a little nervous being up here on the big screen, but I hope that will work out ok. As you heard people have talked about applied physics versus fundamental physics. I’m going to go all the way to business. So that’s what I’m going to try to talk to you about: how to start a business. And I have to limit myself to the United States. But I don’t think it’s very much different in any other place in the world. Now the reason, why do you want to start a high tech business? One reason of course is you might want to get rich. But that was not the reason I started the high tech business. The reason was I wanted to get money for research. So to give a little background, how things are in the United States. I used to work for General Electric Research Centre with my friend Charlie Keese. It’s a big institution in Niskayuna, New York, has roughly 800 people with a doctor’s degree on its staff. Now I left General Electric Research in 1988 to become a professor at RPI, which is a college in the neighbourhood. The reason I left was that General Electric in 1988 said we are not going to do basic research anymore. So things have changed that way in the United States. Now Charlie Keese, my friend, joined me in 1989 on soft money. You see when I came to RPI in ’88 I had negotiating powers. But he didn’t want to come. So he came one year later but he came on soft money. It turns out it was very difficult to get grant money to support Charlie. And the reason for that is that we work in an interdisciplinary field. All the agencies in the United States say that that’s a very good thing to do. But none of the agencies have any money for that purpose. So that was a difficult thing for us. And so what kind of work do we do? Well what we do, we work with biophysics. So let me first remind you that all living things are made of cells. So cells are the building blocks of an elephant or flower or of you. Just like bricks are building blocks of houses and you can build anything with the cells. There are very interesting things about cells. But what I never can stop wondering about is that you are alive but the cells that make you up are also alive. So you are sitting there, you’re a collection of living things. If you think about that, that’s really very, very curious. So how do we know that? Well we know that because you can grow cells independent of the body. And that’s the kind of work we do. We grow cells in tissue culture. And so here is a simplified example how we start a tissue culture. So first you take a little piece of meat, that you see on the top there. It has to be very fresh meat. You put it into a little plastic dish which is about this big. And then in the plastic dish you have a liquid with all the goodies you think the cells like to eat. And if you are lucky, after a few days or so, cells come crawling out of the piece of meat. And they come crawling out. You can throw the piece of meat away and now you have living cells on the surface. So it’s a very simple thing to do. The point is you have to have a very fresh piece of meat. I work with a lot of undergraduates and I give them a little story when they come to my lab. And one day, actually about 10 years ago, some person came back and he had a little bandage on his arm. You guessed it, he had cut the little piece of meat from his arm and started his own cells. And those are the kind of dedicated students we like to have at RPI. And the interesting thing is that we still have his cells in the lab. Because you can take these cells and freeze them down to liquid nitrogen temperature and then they last forever, so to speak. You can thaw them back up and then you can reuse them. So they last forever in that sense. Now this is the life of a cell in tissue culture. When you sieve the cells out they will drift down through the liquid and attach to a surface and already have a layer of protein on them. The cell comes and attaches. If it likes what you feed it, it will stretch out, start crawling about and then grow fat. When it grows fat it divides. You have 2 cells and then these 2 calls crawl about and this process repeats itself. Interestingly enough if you deal with human cells, the cell will only divide roughly 50 times. So you say why is that? Well we all started from a single cell. A chicken egg is a single cell. A fertilised human egg of course is a single cell. When that cell has divided roughly 50 times you’re looking at me. So any time now just like cells I may roll over and die. But I hope I can have dinner first, you know. The other interesting thing is that if you deal with cancer cells, they can go around the circle forever. Cancer cells never die. There is a big difference there. And you see there’s a contradiction here. If you want to live forever you definitely have to have cancer. (Laughter) So I don’t know how you’re going to do that. Now when I say 50 times for a human cell, that is not a physical number. When you say 50 to a physicist he thinks you mean 50. A biologist saying 50, means maybe 80, means maybe 30. But the point is that the cells have a finite lifetime. Except for cancer cells. Now when you look at cells in tissue culture, what people normally do, they use then a specially constructed microscope, the light comes from underneath. And what they see is for example this taken from the cover of 'Science'. At the bottom here we have normal cells, and you see they grow in what we call a swirly pattern. On the top we have cancer cells, and they grow randomly; so they grow in a different way. And what got me very interested in tissue culture was that if you’re unfortunate enough to get cancer, a medical doctor will take a biopsy. That means he takes out a little piece of meat. He looks at it in a microscope. And he says, this looks like a swirly pattern, so we don't have to operate. Or he says, oh no these look random, so you have cancer - we 've got to operate. But you recognise there is no science in this. This is training in medicine. Not that the medical doctors are stupid. There are no other practical ways of doing it. And that made me very interested in this area, so that’s why I’m really working in this area. My friend and I had this different idea. We were going to look at the cells using electrical fields. And so what we do? We have a tissue culture dish. And in the dish we evaporate electrodes, one small and one large electrode, if you’re looking from the top. When the cell drifts down and settles on the electrode, the small electrode acts as a bottleneck. The cell settles on the electrode. It blocks the current and you can see it from outside the incubator. And so here is the system we have. This is the heart of the system. This is our electrode which is 250 micron in diameter. These are the cells. This is a very thin gold layer which you can see through. And so here are the photoresist which act as an insulator. So here this goes in what we call an electrified array. And this array goes in the holder, and the holder finally goes into the system with a PC who drives all these things. So what we see then, this is a typical what we call an attachment assay. Here we seeded out a cell called MDCK cells. And they have been seeded out; before they are seeded out we have put different proteins on the electrodes. And you see for fibronectin which is, everybody knows in biology, they are really the proteins the cells like to attach to. This cell attaches very fast. If you take bovine serum albumen where everybody in biology knows cells don’t really like, you see it takes about 15 to 20 hours before they attach. So the cells are very sensitive to what they see and what they attach to. The reason you do such experiments is that you are again unfortunate enough to get cancer. Cancer in itself is not dangerous, it’s just a cell growth. If you as a woman get cancer of your breast for example you don’t die from having lumps in your breast. You die from the cells' metastasis. That means they go away from the breast and breast cancer cells normally settle in the lung. Or if a man who gets prostate cancer, again you don’t die from a swollen prostate, but the prostate cancer cells go into the bone marrow and then you die. So the metastasis of cancer is what makes cancer so dangerous. Now we have developed this into a biosensor. So we have the cells. You can look at them electrically. And you can do various things with the cells. You can give it a viral infection. You can bind ligand to the surface. You have physical changes. Put DNA in, drugs and so on. And then the cell changes morphology, that means it changes shape. And what we can measure with our system is this shape change. And so that’s why we think that this may be possible to make it into a business in a way. So here is a simple example. We have 8 wells here I guess. And we put acetaminophen into the wells. Acetaminophen is the active ingredient in Tylenol. And if you have 10 milligram per ml in a well the cell really dies, it can’t live at all. If you have half that it lives for a little while and then dies out. And if you half that again and so on - so this is a dose-dependent thing. Was there some water here? Oh, there it is, hiding behind my computer screen. Let me give you another example for cancer because I’ve got support from a cancer foundation. So this is another example. You have a Dunning rat prostatic carcinoma series. So here is a rat. I don’t do this, some other people do this. They developed a cell for example called a G subline. That cell is really not metastatic. If you inject that cell in a rat the cancer grows but it doesn’t metastasise. Then you have AT2 and AT1 subline. Those are weakly metastatic. If you inject that in a rat then they will metastasise but not very rigorously. Then you have the highly metastatic cells, which when you inject them they spread very fast. Now the interesting thing about this is that both breast cancer and prostate cancer have the same characteristic. You can get prostate cancer which is not metastatic and you really don't have to operate. Or you can get breast cancer which is not metastatic, and you can make a small incision or something. You don’t have to do a mastectomy. But the point is that when you get cancer you can’t tell these apart a priori. And it’s a very important thing which nobody can at the present time. So we will want to try that. And so this is our approach to that thing. That here first we grow a layer of what we call UVEC cells. And here there are confluent layers. So you see this is the spread in our system, there are 8 electrodes here. And the idea behind this experiment is to then have the layer of UVEC cells and then you put the metastatic cells on top. And if the cancer cells go and metastasise, they have to find a way into the blood and out of the blood. So they have to go through a cell layer. And so we then are going to test these cells. Can they grow through the UVEC cell layer and come out the other side? And it turns out they do that. And so here is, we introduced the cells here. This is the control and this is a G subline which is weakly metastatic. And this is the AT3 which is highly metastatic. So you see we can tell these cells apart. And so we’re very happy about that. The paper was very well received in the United States. And if this is true you are looking at a rich man. Because then the instrument will become clinical and that's a very important thing. But of course it’s a very long way from this to actually doing something clinical. Ok so now I told you what we do but I haven’t told you much about the business. We could not get support for this work from NIH in the United States. And so here is actually what the ISIS application, what it can do, the various stuff which we have listed here. And one thing we got a lot of press for is in vitro toxicology. Because you know, very often when you’re going to test cosmetics you do it in the eyes of rabbits. And it is much better to do it with tissue culture. First of all its much cheaper, much cleaner, doesn’t cause any pain or anything like that. And in the European market you’re not allowed anymore to test cosmetics in rabbits eyes. So they have to do something else and we are hoping that our system can contribute to that. Now as I said we could not get support from NIH doing this work. And we didn’t even get to the first cut. And so then we learned about the SBIR, the Small Business Innovating Research programme, and we tried that route. And then we got back that this was the best grant they’ve ever seen. So you see there are different people reviewing different things. So if the first grant gets turned down, don’t get too discouraged because there may be other routes. So what is the SBIR? Well this is a programme where all the federal agencies in the United States have to give 2½% of their grant money to small businesses. And all the professors hate it, because they get 2½% less money. But to me it has been a great, great benefit. Then to get this money you have to start a business. And so we started the business. And as you see this is the lawyer’s letter here. And it cost us $562.86. And the reason you need a lawyer is that he has to tell the federal government and the state government and all sorts of things there’s a business here which you can tax when time comes. So I think that’s the reason for that. Now to start a business you need a name. And you may think that’s easy but it’s not so easy to come up with a name. Hewlett Packard is a famous firm started by Hewlett and Packard. They are supposed to have flipped a coin who was going to have their name first. So when Charlie and I got together I thought that Giaever and Keese would be a wonderful name. (Laughter) But my friend thought that Keese and Giaever sounded much better. (Laughter) So you've got to discuss this. And so finally we compromised with Applied Biophysics. (Laughter) You also have to have a place to do the business. And we do the business in an incubator cellar at RPI. An incubator cellar is just a big building that RPI bought and they try to make it easy for students, professors and stuff to run their business, it’s a wonderful thing. At the present time there are about 20 businesses in there. And this is the hallway, the terrible hallway, going 50 metres in to get into the building. And they're hanging up all the names of businesses that have been there. Now one rule they have is they have, if you go into this business you can only be there for 3 years. Now that’s tough because then you have to get out again. But many journalists asked me what difference the Nobel Prize did to me. And in this particular case it did a wonderful thing, because Nobel Prize winners can stay as long as they want. (Laughter) And so we have been there now for 6 or 7 years. But I think they like us because we manufacture things. And most other businesses are software. And when they troop the dignitaries through they always come and look at our place because we manufacture things. Now when you apply for this grant to the National Institutes of Health they give you all these wonderful things which you are supposed to do like nanotechnology, bioinformatics, acousto-optics, optoelectronics, whatever that is. So you look like when your uninitiated that if you apply for money there, it's really too difficult. I don’t know anything about that stuff. But really that is not true, that is not the way it works. Because here is a guy which I ran into, the idea does not have to be high technology. He got support for a new handle for a broom. And so he got phase 1, he developed a regular broom handle and there’s this broom handle. And that’s really not high technology but its technology. You have to have an idea. You cannot apply to that place if you want to start selling donuts or something. You have to have some idea. Well the other way it works is, now this is to qualify for the business programme. The business has to be independently owned and operated by US citizens. So that I guess excludes most of you, I'm sorry about that. Then it has to have fewer than 500 employees. Now I’m from Norway, 500 employees is a huge business in Norway. But the United States it’s a small business. So we had no difficulty qualifying for that. Then they will not support you if you are dominant in the business you are in, they will not support monopolies. Now we are dominant. But they don’t know that so that’s ok. (Laughter) Then you have to be principle business in the United States. And finally you must employ the principle researcher under the proposed effort. And since a professor in the United States is paid for 9 months by his university, he cannot apply for these grants, because you have to be employed for more than 50% of the year. But my friend Charlie Keese was not that, so for us this was perfect. Now what you get in a grant. There’s 3 phases, for the first phase you get up to $100,000 dollars. And you have to finish in 6 months, you know, to test your idea. And statistically you have one chance in 10 of getting these. If you get that and you are finished, to get phase 2 you can get up to $750,000 and that’s real money. And now you have 2 years to do that. And finally if you get on phase 3 then you are really supposed to be in business so that’s not too interesting if you’re looking for grants. Now we were very fortunate because we then, after the first grant came in, we qualified for a phase 2 grant. And that was great. That you had to negotiate with your grant manager, like you have to do with every grant. And what we asked for was $450,000. And then we got that. Wonderful. But then the guy, after everything was set the guy called me and he said I am sorry he said, but we can’t approve your grant after all. I said what’s the matter now, I mean we had decided, we have agreed. He said you are a business. You have to take profit. How much profit I said, 8% he said. Well that was very easy: (Sound of cash machine) I added 8% profit and that was it. And the wonderful thing in the United States, this 8% profit is your money. You can buy a Mercedes Benz for it or BMW are wonderful cars I found out. So you can do that. That’s probably not enough money though to buy a BMW but you could if it was enough. I mean it’s your money to keep. Now the one problem with business is that you need an accountant. Federal taxes are very complicated. Then if you’ve go to New York state taxes it gets more complicated and you definitely need an accountant. And you have to fill out lots and lots of forms. And this is not a joke. We have to do what General Electric and IBM has to do because we’re in business. And one form I have to fill out every year is the following, do you cheat? (Laughter) And what I do then, of course, I say no. But if you cheat then of course you say no as well, you know so. (Laughter) But that’s what the government does to you. And also when you have a business unexpected things happen. So as I said my friend Charlie Keese and I we really wanted to do this to get money for doing research. But then out of the blue we got an order. Wonderful, from Iowa. You know we sold business and we said, ah this is easy, you know, we’re going to sell these like hot cakes. Well you probably heard that there’s a proverb saying that if you build a better mouse trap the people will beat a path to your door. Unfortunately, believe me, (Sound of cash machine) that is not true. And that’s very sad. Because I think we have the best way of doing tissue culture but it’s very difficult to get it known. Now here is Doctor Keese and myself at a trade show. And there’s another myth in business, is that scientists are no good for business. And unfortunately (Sound of cash machine) this is true. (Laughter. Applause) So we run this business as a hobby business but now we have taken up a new partner whose name is Chris Dehnert who knows how to sell things, he’s a manufacturing representative. And we made a deal with him which I thought was a bad deal when we made it. If we get up to I think $3 million in sales he will get a third of the business. But now I recognise it was a good deal because this is, he knows what we really don’t know. And what we don’t know is marketing. And I give an example of masterful marketing called Pet Rock which hit the United States maybe 20, maybe 15 years ago. And some guy put rocks in a box and called it pet rocks. And he then gave a wonderful brochure telling how to take care of these pets, and how easy it was to get them to sit still, and how little food they ate. But you see this is marketing and he sold these things. And now if you’re interested you can buy them on eBay at, at least double price of what they sold for originally. So marketing is really the key to making a business. Finally then I show you that I have learned a little thing. No, no there are 2 things left. This is the product review. In Nature we had December 9th, 19... - that’s kind of old, but that describes a little bit of what we do. Or you can also look at the internet, Biophysics.com, that’s our business. So I hope you all go and look at that. We need a lot of hits on that. And finally then I show you again the system which we have, which we try to sell for $39,500. But to show you that I have learned a little bit of marketing: if anybody comes up to me before I go out that door, you get 10% off, how is that? (Laughter. Applause)

Vielen Dank. Ich denke, ich sollte diesen Vortrag damit beginnen, indem ich ein Foto von ihnen mache. Alle Leute machen Fotos auf diese Weise, so dass ich denke, dass sie es verdienen ... ich danke Ihnen. (Gelächter und Beifall.) Ich bin ein wenig nervös, wenn ich hier oben auf dem großen Bildschirm gezeigt werde, aber ich hoffe, dass es klappt. Wie sie gehört haben, sprachen die Leute über den Unterschied von Angewandter Physik und Grundlagenphysik. Ich beabsichtige den ganzen Weg zum Business zu gehen. Also was ich jetzt beabsichtige zu tun, ist mit ihnen über das Folgende sprechen: wie ein Business gestartet wird. Und ich muss mich auf die Vereinigten Staaten beschränken. Aber ich glaube nicht, dass es anderen Orten in der Welt wesentlich anders ist. Jetzt zu dem Grund, warum Sie ein High-Tech-Business starten möchten? Ein Grund dafür ist natürlich, dass Sie vielleicht reich werden möchten. Aber das war nicht der Grund, warum ich das High-Tech-Business gestartet habe. Der Grund war, dass ich Geld für die Forschung kriegen wollte. Also, nun ein paar Hintergrundinformationen dazu, wie das in den Vereinigten Staaten geht. Früher habe ich mit meinem Freund Charlie Keese gearbeitet für das General Electric Research Centre. Es ist eine große Einrichtung in Niskayuna, New York, die etwa 800 Menschen mit Doktortitel beschäftigt. Nun habe ich die Forschungsarbeit bei General Electric im Jahre 1988 aufgegeben, um Professor am RPI zu werden, einer technischen Hochschule in der Umgebung. Ich verließ General Electric im Jahre 1988 aus dem Grunde, weil man uns sagte, dass wir uns nicht mehr mit der Grundlagenforschung beschäftigen. Die Dinge in den Vereinigten Staaten haben sich verändert. Mein Freund Charlie Keese stieß zu mir im Jahre 1989 als Drittmittel-Mitarbeiter. Als ich 1988 zum RPI ging, hatte ich gute Argumente. Aber er wollte nicht mitkommen. Ein Jahr später kam er, aber als Drittmittel-Mitarbeiter. Es stellte sich heraus, dass es sehr schwierig war, Drittmittel zu beschaffen, um Charlie zu unterstützen. Und der Grund dafür war, dass wir auf einem fachübergreifenden Gebiet arbeiteten. Alle Behörden in den Vereinigten Staaten bestätigen, dass das sehr gut sei. Aber keine der Behörden gewährt Geld dafür. Das war eine schwierige Sache für uns. Und womit beschäftigten wir uns? Wir beschäftigten uns mit der Biophysik. Also lassen Sie mich zunächst daran erinnern, dass alle Lebewesen aus Zellen aufgebaut sind. Die Zellen sind die Bausteine eines Elefanten oder einer Blume oder Ihres Körpers. Genau wie Ziegelsteine Bausteine von Häusern sind, können Sie alles aus Zellen bauen. Die Zellen haben sehr interessante Eigenschaften. Aber ich bewundern immer, dass sowohl Sie leben, und gleichzeitig auch die Zellen, aus denen Sie aufgebaut sind. So sitzen Sie da und Sie sind eine Ansammlung von Lebewesen. Wenn Sie darüber nachdenken, finden Sie es wirklich sehr merkwürdig. Woher wissen wir das? Nun, weil man die Zellen unabhängig vom Körper züchten kann. Und damit beschäftigen wir uns. Wir züchten Zellen in der Gewebekultur. Und hier ist ein vereinfachtes Beispiel, wie wir eine Gewebekultur anlegen. Also man nimmt zuerst ein kleines Stück Fleisch, wie Sie es oben hier sehen. Das Fleisch muss sehr frisch sein. Man legt es in eine kleine Plastikschale, die etwa so groß ist. Und dann fügt man in die Plastikschale eine Flüssigkeit mit allerlei Leckereien hinzu, die die Zellen gern zu essen haben. Und wenn man Glück hat, kommen nach ein paar Tagen Zellen aus dem Fleischstück heraus. Und diese kriechen da heraus. Man kann ein Stück Fleisch wegwerfen und jetzt gibt es dort lebende Zellen auf der Oberfläche. Man kann es sehr einfach machen. Der springende Punkt ist, dass es ein sehr frisches Stück Fleisch sein muss. Ich arbeite viel mit Studenten und ich erzähle ihnen eine kleine Geschichte, wenn sie in mein Labor kommen. Und eines Tages, vor 10 Jahren, hatte ein Student ein kleines Pflaster an seinem Arm. Sie haben richtig erraten, er hatte ein kleines Stück Fleisch aus seinem Arm ausgeschnitten und wollte seinen eigenen Zellen züchten. Und das ist die Art von den engagierten Studenten, die wir gerne am RPI haben. Und das Interessante darin ist, dass wir noch immer seine Zellen im Labor haben. Weil man diese Zellen auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff einfrieren kann und dann halten sie sich quasi für immer. Man kann sie wieder auftauen und danach wiederverwenden. Und damit halten sie sich für immer. Das ist also das Leben der Zelle in Gewebekultur. Wenn man die Zellen aussiebt, treiben sie durch die Flüssigkeit nach unten und klammern sich an eine Oberfläche und haben bereits eine Proteinschicht. Da kommt die Zelle und klammert sich an. Wenn sie es gern hat, was man ihr zu essen gibt, dann dehnt sie sich aus, beginnt herumkrabbeln und nimmt zu. Wenn sie wächst, teilt sie sich. Es gibt zwei Zellen und dann kriechen diese zwei Zellen heraus und dieser Prozess wiederholt sich. Interessanterweise, wenn es sich um menschliche Zellen handelt, teilt sich die Zelle nur etwa 50-mal. Man kann fragen, warum ist das so? Nun, alles begann aus einer einzelnen Zelle. Ein Hühnerei ist eine Einzelzelle. Eine befruchtete menschliche Eizelle ist natürlich eine Einzelzelle. Während sie mich anschauen, hat sich diese Zelle etwa 50-mal geteilt. Ich kann ja jede Minute genau wie die Zellen zusammenbrechen und sterben. Aber ich hoffe, dass ich vorher zu Mittag essen kann. Die andere interessante Sache besteht darin, dass wenn es um die Krebszellen geht, dann kann der Kreislauf ewig weitergehen. Die Krebszellen sterben nie. Es gibt dort einen großen Unterschied. Und Sie sehen, dass es einen Widerspruch hier gibt. Wenn Sie immer leben wollen, müssen Sie auf jeden Fall Krebs haben. (Lachen) Also weiß ich nicht, wie Sie das schaffen können. Nun, wenn ich sage: „50-mal für eine menschliche Zelle" dann ist das keine exakte Zahl. Wenn man einem Physiker 50 sagt, denkt er, dass 50 gemeint ist. Wenn man einem Biologen 50 sagt, heißt es vielleicht 80 oder vielleicht 30. Aber es geht darum, dass die Zellen eine begrenzte Lebensdauer haben. Mit Ausnahme von Krebszellen. Um man die Zellen in der Gewebekultur betrachten zu können, benutzt man normalerweise ein speziell konstruiertes Mikroskop, in dem das Licht von unten kommt. Was man damit sehen kann ist zum Beispiel hier ein Bild von der Titelseite des Magazins „Science“. Hier unten haben wir normale Zellen, und wie Sie sehen können, wachsen diese zu einem sogenannten Wirbelmuster. Hier oben haben wir Krebszellen, die willkürlich wachsen; sie wachsen in einer anderen Weise. Und was mich besonders an der Gewebekultur interessiert hat, war die Tatsache, dass ein Arzt eine Biopsie vornehmen wird, in dem bedauerlichen Fall, wenn jemand Krebs hat. Das bedeutet, dass er ein kleines Stück Fleisch nimmt. Er betrachtet es mit einem Mikroskop. Und er sagt, dass es wie ein Wirbelmuster aussieht, sodass wir nicht operieren müssen. Oder er sagt, oh nein, es sieht willkürlich aus, es geht hier um Krebs - wir müssen operieren. Aber wie Sie erkennen, ist das keine Wissenschaft. Das ist reine medizinische Praxis. Nicht, dass die Ärzte dumm wären. Es gibt keine andere praktische Möglichkeit, das zu tun. Und es hat mich in diesem Bereich sehr interessiert, und das ist der Grund, warum ich mich wirklich mit diesem Bereich beschäftige. Mein Freund und ich hatten eine andere Idee. Wir möchten die Zellen im elektrischen Feld untersuchen. Was haben wir also getan? Wir haben eine Gewebekulturschale. In diese Schale tauchen wir die Elektroden, eine kleine und eine große Elektrode, wie Sie von oben sehen. Wenn die Zelle nach unten treibt und sich auf der Elektrode absetzt, wirkt die kleine Elektrode als ein Engpass. Die Zelle setzt sich auf der Elektrode ab. Sie blockiert den Strom und Sie können das von außerhalb des Inkubators sehen. Und hier ist das System. Es ist das Herz des Systems. Es ist unsere Elektrode, die 250 Mikrometer im Durchmesser hat. Und das sind die Zellen. Es ist eine sehr dünne Goldschicht, durch die man durchsehen kann. Und hier ist der Fotowiderstand, der als Isolator dient. Und hier ist das was wir ein elektrisiertes Array nennen. Und dieses Array greift in die Fassung ein, und die Fassung ist schließlich mit einem PC verbunden, der alles steuert. Also, was wir hier sehen, nennen wir gewöhnlich einen adhärenten Assay. Hier siebten wir eine Zelle aus, genannt MDCK-Zelle. Und die wurden ausgebracht, aber davor haben wir verschiedene Proteine an die Elektroden angesetzt. Und man sucht nach Fibronektin, weil jeder in der Biologie weiß, dass das Proteine sind, an denen sich die Zellen gerne anhaften. Diese Zelle hängt sich sehr schnell an. Wenn man Rinderserumalbumin nimmt - jeder in der Biologie weiß, dass die Zellen das nicht gern mögen - sieht man, dass es etwa 15 bis 20 Stunden dauert, bevor sie sich anhaften. Die Zellen sind sehr bedacht darauf, woran die sich anhaften. Der Grund, dass jemand solche Experimente auszuführt besteht wiederum darin, dass jemand bedauerlicherweise Krebs bekommen hat. Krebs an sich selbst ist nicht gefährlich, es ist nur ein Zellwachstum. Wenn eine Frau beispielsweise Brustkrebs hat, stirbt sie nicht wegen der Klumpenbildung in der Brust. Man stirbt wegen der Zellenmetastasen. Das heißt, diese breiten sich von der Brust üblicherweise in die Lungen aus. Oder wenn ein Mann Prostatakrebs bekommt, so stirbt er nicht wegen einer geschwollenen Prostata, sondern wegen der Ausbreitung der Prostatakrebszellen ins Knochenmark. Es sind die Krebsmetastasen, die den Krebs so gefährlich machen. Wir haben das zu einem Biosensor entwickelt. Hier haben wir die Zellen. Sie können diese "elektrisch" ansehen. Und man kann verschiedene Dinge mit den Zellen tun. Man kann sie mit einem Virus anstecken. Man kann ein Bindungsprotein an die Oberfläche anhaften. Man kann sie physikalisch verändern. DNA, Medikamente und so weiter einsetzen. Und wenn die Zelle die Morphologie ändert, heißt es, dass sie ihre Form ändert. Und wir können diese Formänderung mit unserem System messen. Und daher denken wir, dass es möglich wäre daraus gewissermaßen ein Geschäft zu gründen. Hier haben wir ein einfaches Beispiel. Ich glaube wir haben hier 8 Kavitäten. Und wir führen Paracetamol in die Kavitäten ein. Paracetamol ist die aktive Substanz in Tylenol. Und wenn es 10 Milligramm pro ml in einer Kavität abgibt, so stirbt die Zelle. Bei halber Dosis wird die Hälfte noch für eine kleine Weile überleben, dann aber sterben sie auch. Und wenn man es wieder halbiert geht es weiter so; es ist dosisabhängig. Gab es hier etwas Wasser? Oh, da ist es, versteckt sich hinter meinem Computerbildschirm. Lassen Sie mich ein weiteres Beispiel für Krebs anführen, da ich Unterstützung von einer Krebs-Stiftung erhalten habe. Das ist ein weiteres Beispiel. Wir haben hier eine Dunning Rattenprostatakarzinom-Serie. Hier haben wir die Ratte. Ich führe das nicht durch, andere Leute tun es. Sie entwickelten beispielsweise eine Zelle, die G-Sublinie genannt wurde. Diese Zelle ist wirklich nicht metastatisch. Wenn man einer Ratte diese Zelle injiziert, entwickelt sich der Krebs, aber er ist nicht metastatisch. Dann hat man AT2- und AT1- Sublinien. Diese sind gering metastatisch. Wenn man einer Ratte dies injiziert, dann bilden sie Metastasen, aber nicht sehr drastisch. Dann gibt es die stark metastatischen Zellen, die sich nach der Injektion sehr schnell verbreiten. Das Interessante darin ist, dass sowohl Brustkrebs als auch Prostatakrebs dieselbe Charakteristik haben. Man kann Prostatakrebs bekommen, der nicht metastatisch ist und es gibt keine Notwendigkeit hier zu operieren. Oder man kann Brustkrebs entwickeln, der nicht metastatisch ist, und man kann einen kleinen Schnitt oder etwas Ähnliches machen. Es gibt keine Notwendigkeit für eine Brustamputation. Aber der Punkt ist: wenn man Krebs bekommt, dann kann man a priori diese nicht voneinander unterscheiden. Und es ist eine sehr wichtige Aufgabe, die niemand zurzeit lösen kann. Aber wir möchten es versuchen. Also das ist unser Ansatz für diese Aufgabe. Zuerst züchten wir eine Schicht, die wir UVEC-Zellen nennen. Und hier sind die konfluenten Schichten. Das ist also die Größendimension in unserem System und wir haben 8 Elektroden hier. Und die Idee hinter diesem Experiment ist, dass man eine Schicht aus UVEC-Zellen hat und darauf die metastatischen Zellen ansiedelt. Und falls die Krebszellen wachsen und Metastasen bilden, müssen diese einen Weg ins Blut und aus dem Blut finden. Also müssen sie durch eine Zellschicht wandern. Und danach möchten wir diese Zellen zu untersuchen. Können sie sich diese durch die UVEC-Zellschicht hindurch entwickeln und auf der anderen Seite herauskommen? Und es stellte sich heraus, dass sie das können. Hier haben wir die Zellen eingesetzt. Das hier ist die Steuerung und das hier ist eine G-Sublinie, die schwach metastatisch ist. Und das ist die AT3, die stark metastatisch ist. Wie sie sehen, können wir diese Zellen voneinander unterscheiden. Und wir sind sehr glücklich darüber. Der Artikel wurde in den Vereinigten Staaten sehr positiv aufgenommen. Und wenn das alles stimmt, dann sehen Sie einen reichen Mann vor sich. Weil dann das Instrument in die klinische Nutzung geht und das ist eine sehr wichtige Sache. Aber natürlich steht uns noch viel Arbeit bevor, ehe es tatsächlich zu einem echten klinischen Instrument wird. Ok, jetzt habe ich Ihnen erzählt, womit wir uns beschäftigen, aber ich habe Ihnen nicht viel über das Business erzählt. Es gelang uns nicht, Unterstützung für diese Arbeit vom NIH in den Vereinigten Staaten zu erhalten. Und hier ist, was die ISIS-Anwendung tun kann, hier aufgelistet. Es sei auch angemerkt, dass es eine Menge Presseberichte zu dieser in-vitro-Toxikologie gab. Wie Sie wissen, ist es für Kosmetika oft notwendig, sie in Kaninchenaugen zu testen. Aber es ist viel besser, es in einer Gewebekultur zu tun. Erstens ist es viel billiger, viel sauberer, verursacht weder Schmerzen oder dergleichen. Und auf dem europäischen Markt ist es nicht mehr erlaubt, Kosmetika an Kaninchenaugen zu testen. Deswegen muss man etwas anderes anwenden und wir hoffen, dass unser System zum Einsatz kommt. Wie ich schon gesagt habe, konnten wir keine Unterstützung vom NIH für unsere Arbeit erhalten. Und wir haben keine bis zum ersten Schnitt erhalten. Aber danach erfuhren wir vom SBIR, das Small Business Innovating Research programme, und wir haben es auf diesem Weg versucht. Und es stellte sich heraus, dass das die beste Förderung war, die sie jemals getätigt hatten. Dort sitzen verschiedene Experten, die für verschiedene Themen verantwortlich sind. Der erste Zuschussantrag wurde abgelehnt, aber lassen Sie sich nicht entmutigen, denn es gibt immer andere Wege. Was ist also das SBIR? Das ist ein Programm, demzufolge alle Bundesbehörden in den Vereinigten Staaten 2,5% ihrer Zuschüsse an kleine Unternehmen zu vergeben haben. Und alle Professoren hassen es, weil sie 2,5% weniger Geld bekommen. Aber für mich war es von sehr großem Nutzen. Denn um dieses Geld zu bekommen, muss man ein Unternehmen zu gründen. Und so haben wir das Business gestartet. Und hier sehen Sie einen Brief eines Rechtsanwalts. Das kostete uns US$ 562,86. Und der Grund, warum Sie einen Rechtsanwalt brauchen, besteht darin, dass er der Bundes- und Landesregierung und allen möglichen Ämtern mitteilen muss, dass es hier ein Unternehmen gibt, das man zu gegebener Zeit besteuern kann. Meiner Meinung nach besteht der Grund darin. Um ein Business zu starten, brauchen Sie einen Namen. Und Sie denken vielleicht, es sei einfach, aber einen Namen auszudenken ist nicht so einfach. Hewlett Packard ist ein bekanntes Unternehmen, das von Hewlett und Packard gegründet wurde. Vielleicht haben die eine Münze geworfen, um festzustellen, wessen Name als erster stehen soll. Als ich und Charlie zusammenkamen, dachte ich, dass Giaever und Keese ein wunderbarer Firmenname wäre. (Lachen) Aber er dachte, dass Keese und Giaever viel besser wäre. (Lachen) Wir mussten also darüber diskutieren. Und schließlich kamen wir mit Applied Biophysics zu einem Kompromiss. (Lachen) Sie müssen auch eine Betriebsstätte für das Geschäft haben. Wir betrieben das Geschäft in einem Inkubator-Keller des RPI. Ein Inkubator-Keller ist ein großes Gebäude, das das RPI gekauft hat, und sie versuchen den Studenten, Professoren und dem Personal zu erleichtern, ein Business zu betreiben, und es ist eine wunderbare Sache. Heutzutage beherbergt es etwa 20 Unternehmen. Hier ist der Durchgang, schreckliche 50 Meter lang, der ins Gebäude führt. Und alle Geschäftsleute hängen Namensschilder ihrer Unternehmen aus, die dort untergebracht sind. Es gibt eine Regel für alle, die sich dort ansiedeln: sie können nur 3 Jahre hier das Geschäft betreiben. Das ist schwierig, denn danach muss man ausziehen. Viele Journalisten haben mich gefragt, was der Nobelpreis in meinem Leben geändert hat. Und in diesem besonderen Fall hat er etwas Wunderbares bewirkt, denn die Nobelpreisträger dürfen hier so lange bleiben, wie sie wollen. (Lachen) Und so arbeiteten wir in diesen Räumen 6 oder 7 Jahre. Aber ich glaube, sie mögen uns, weil wir etwas tatsächlich Handfestes bauen. Während die meisten anderen Unternehmen sich mit Software beschäftigen. Und wenn die wichtigen Persönlichkeiten durch die Räumlichkeiten geführt wurden, kam sie immer bei uns vorbei - weil wir Dinge bauten. Wenn Sie diesen Zuschuss beim National Institutes of Health beantragen, geben die Ihnen all diese wunderbaren Dinge, die sie gern haben müssen, z.B. Nanotechnologie, Bioinformatik, Akustooptik, Optoelektronik, alles was das Herz begehrt. Es sieht so aus, als wäre es schwierig als Uneingeweihter Fördergelder zu erhalten. Ich weiß nicht sehr viel darüber. Aber ich kann sagen, dass dem nicht so ist. Ich begegnete zufällig einem, und seine Idee war nicht hochtechnologisch. Er erhielt einen Zuschuss für einen neuen Besengriff. Und damit ging er in die 1. Förderphase, entwickelte einen normalen Besenstiel, und hier sehen Sie diesen Besenstiel. Und es ist wirklich keine Hochtechnologie, aber es ist seine Technologie. Sie müssen eine Idee haben. Sie können sich nicht um Förderungen bewerben, wenn Sie Gebäck oder dergleichen verkaufen möchten. Sie müssen eine Idee haben. Der andere Weg ist, dass man sich für das genannte Business-Programm qualifiziert. Das Unternehmen muss dafür Eigentum von US-Bürgern sein und von ihnen betrieben werden. Leider schließt diese Voraussetzung die meisten von euch aus. Weiterhin muss es weniger als 500 Mitarbeiter haben. Ich komme aus Norwegen, wo 500 Mitarbeiter ein riesiges Unternehmen wäre. Aber in den Vereinigten Staaten ist es ein Kleinunternehmen. Es war also nicht schwierig, das zu erfüllen. Man wird Sie nicht unterstützen, wenn Sie dominierend in einer Branche sind, weil Monopole nicht unterstützt werden. Jetzt sind wir dominierend. Aber die wissen das nicht und das ist OK. (Lachen) Dann müssen Sie das Geschäft hauptsächlich in den Vereinigten Staaten betreiben. Und schließlich muss der führende Forscher genau zum Zwecke des Unternehmens angestellt sein. Und da ein Professor in den USA 9 Monate von seiner Universität bezahlt wird, kann er diese Zuschüsse nicht beantragen, da er mehr als 50% des Jahres angestellt sein muss. Aber mein Freund Charlie Keese fiel nicht unter diese Bestimmung, was für uns perfekt war. Nun, woraus besteht der Zuschuss. Es gibt 3 Phasen, und während der ersten Phase erhalten Sie bis zu US$ 100.000. Das Projekt muss in 6 Monaten soweit abgeschlossen sein, um Ihre Idee zu testen. Statistisch gesehen klappt das bei einem von 10 Fällen. Wenn es klappt und die Testphase erfolgreich ist, können Sie in der 2. Phase US$ 750.000 erhalten - und das ist viel Geld. Und jetzt haben Sie 2 Jahre, um weiterzuentwickeln. Und schließlich, wenn Sie zur 3. Phase gelangen, dann sind Sie real im Geschäft tätig, aber das ist nicht so interessant, wenn Sie Fördergelder wollen. Wir hatten Glück, denn nach dem ersten Zuschuss qualifizierten wir uns weiter für den zweiten Zuschuss. Und das war großartig. Wir mussten mit unserem Zuschuss-Manager verhandeln, wie das so üblich ist. Und wir haben US$ 450.000 beantragt. Und das haben wir bekommen. Wunderbar. Aber nachdem alles beschlossen war, rief der Herr mich an und sagte: Ich fragte: „Was ist denn passiert, ich dachte, alles wäre beschlossen und vereinbart“. Er sagte: „Sie sind ein Unternehmen. Sie müssen Gewinn machen“. OK, es war sehr einfach: Ich habe 8% Gewinn hinzuaddiert und damit war alles wieder gut. Und das Tolle in den Vereinigten Staaten ist, dass dieser 8%-Gewinn ihr Geld ist. Sie können einen Mercedes Benz oder BMW für sich selbst kaufen, und ich habe festgestellt, dass dies wunderbare Autos sind. Das könnte man also tun. Wahrscheinlich reicht das Geld nicht aus, um einen BMW zu kaufen; aber Sie könnten, wenn genug Geld da wäre. Es ist ja Ihr Geld. Ein Problem an einem Geschäft ist, dass Sie einen Buchhalter benötigen. Die Bundessteuern sind sehr kompliziert. Und was die staatlichen Steuern im Bundesstaat New York angeht, so sind diese noch komplizierter, und auf jeden Fall brauchen Sie einen Buchhalter. Und Sie müssen sehr viele Formulare ausfüllen. Und das folgende ist kein Witz. Wir müssen dasselbe tun, was auch General Electric und IBM tun müssen, weil wir ja ein Business betreiben. Und ein Formular, das ich jedes Jahr auszufüllen habe, ist das Folgende. Hinterziehen Sie Steuern? (Lachen) Und was sage ich dann? Natürlich, ich sage: „Nein“. Aber wenn auch man betrügt, dann sagt man natürlich auch: „Nein“, nicht wahr. (Lachen) Damit beschäftigt die Regierung einen also. Zudem, wenn Sie ein Unternehmen haben, dann passieren auch unerwartete Dinge. Also wie schon gesagt, mein Freund Charlie Keese und ich, wir wollten das tun um Geld für die Forschung zu erhalten. Aber dann - wie aus heiterem Himmel - bekamen wir einen Auftrag. Wunderschön, aus Iowa. Wir verkauften etwas und dachten: „Oh, das ist einfach, wir werden wie geschnitten Brot verkaufen“. Wahrscheinlich haben Sie ein Sprichwort gehört, demzufolge gute Erfindungen, die bestehendes verbessern, Erfolg haben werden. Aber leider, glauben Sie mir, das ist nicht wahr. Und das ist sehr traurig. Ich denke, dass wir die beste Methode für Gewebekulturen entwickelt hatten, aber es ist sehr schwierig, das bekannt zu machen. Hier sind wir - Doktor Keese und ich – auf einer Messe. Und es gibt auch noch einen anderen Mythos, nämlich dass Wissenschaftler im Business nicht erfolgreich seien. Leider ist das wahr. (Lachen, Beifall) So betreiben wir dieses Business als ein Hobby, aber jetzt haben wir einen neuen Partner, Chris Dehnert, und er weiß, wie man Dinge verkauft, er ist ein Vertriebler aus der Fertigungsindustrie. Und wir hatten eine Vereinbarung mit ihm geschlossen, die meiner damaligen Meinung nach ein schlechtes Geschäft war. Wenn wir einen Umsatz von 3 Millionen Dollar erreichen, dann bekommt er ein Drittel des Geschäfts. Aber jetzt weiß ich, dass es eine gute Vereinbarung war, weil er wirklich das weiß, was wir nicht wissen. Und was wir nicht wissen und können ist Marketing. Und ich führe Ihnen ein Beispiel für Marketing für Haustiere aus Stein vor, die in den Vereinigten Staaten vor 15 oder 20 Jahren sehr erfolgreich waren. Irgendjemand legte Steine in eine Kiste und nannte sie pet rocks – Haustier aus Stein. Und danach veröffentlichte er eine wunderbare Broschüre mit Ratschlägen, wie man die Haustiere am besten pflegt, und wie einfach es doch, sie dazu zu bringen, still zu sitzen und wie wenige sie essen würden. Das ist Marketing und er begann diese Steine zu verkaufen. Und wenn Sie daran interessiert sind, können Sie diese pet rocks auf eBay kaufen, zumindest für den doppelten Preis vom ursprünglichen Verkaufspreis. Marketing ist wirklich sehr wichtig für das Business. Und abschließend zeige ich Ihnen, was ich dazugelernt habe. Nein, 2 Dinge wären da noch. Das ist der Produkttest. Man schrieb den 9. Dezember 19 ... – das ist lange her, aber hier wird ein beschrieben, was wir tun. Oder Sie können auch uns im Internet - Biophysics.com besuchen, das ist unsere Businessseite. Und ich hoffe, dass Sie alle dahin gehen und sich dort umsehen. Wir brauchen eine Menge Website-Zugriffe. Und schließlich zeige ich dann Ihnen noch einmal unser System, das wir für US$ 39.500 zu verkaufen versuchen. Und ich möchte Ihnen zeigen, dass ich ein bisschen Marketing gelernt habe: wenn jemand zu mir kommt, bevor ich die Tür hinter mir schließe, so erhält er 10% Rabatt. Wie hört sich das an? (Lachen. Beifall)

Ivar Giaever on Cancer Cells
(00:08:54 - 00:14:07)

To end this Topic Cluster on Cancer, what can be better than to listen to someone whose discovery will save millions of women from cancer, the virologist Harald zur Hausen lecturing in 2011 on “Infections in the Etiology of Human Cancers”. He discovered that cervical cancer is caused by a virus infection with a many-year long latency, and developed a vaccine against the infection. This has made many countries introduce large-scale vaccination campaigns of young girls. According to zur Hauser, it would even be more effective to vaccinate boys, since the infection typically spreads through sexual activities. But the most interesting thing in this lecture is that he has found that many other forms of cancer in humans also derive from virus infections, although the latency time may be as long as 50 years!

Harald  zur Hausen (2011) - Infections in the Etiology of Human Cancers

Thank you very much it's indeed a great pleasure for me to be here. What I'm planning to do today is neither to talk about something which happens at the beginning of life, nor about something that happens at end of the life but what is happening in between namely acquiring infections. I will talk about a specific set of infections namely those which are linked to cancer. I very briefly review those aspects which are presently known today. And subsequently I plan to talk about a subject in which I never received a formal training, namely epidemiology. Some hints, why and where we suspect that some additional kinds of human cancers might be linked to infections. So let me start out with a summary table, which just says to which extent we presently can deal with infections as a cause of the global picture of cancer development. We can roughly calculate at about twenty-one percent of cancers are linked to infections. Quite a variety of different infections. On parasitic infections like bilharziosis, liver fluke which play an important role in some countries. In fact in Egypt bladder cancer which is due to Schistosoma infections is one of THE major cancers at all. And it's interesting to note that on the global scale it accounts for approximately 1% of those cancers which are linked to infections. And they can be cured relatively, readily, not the cancer but the infections by chemotherapy. But, and this is one of the problems, immediately after clearing, eliminating the parasites it becomes possible subsequently to re-infect the respective patients again with the same agents. That is also true for another very important human carcinogen, a bacterium namely helicobacter pylori which is presently THE major cause of gastric cancer. Where you can cure the patients of helicobacter pylori infection by antibiotics but again soon thereafter re-infection becomes possible. And quite a number of those patients which have had the bacteria eliminated become re-infected subsequently. There's a different category of agents, viruses which account for about two/thirds of the infections linked to cancer. And there are two of them where we presently know that they can be, that you can protect against these types of infections by vaccination. And the major difference here is that we deal here with long lasting protection against re-infection and as we at least in one case know quite clearly and the other case it's highly likely that we can protect against respective forms of cancer. I'll come back to these a little bit later once again. There are a couple of other agents, but we also know that they are linked to cancers. Epstein-Barr virus already discovered in 1965 by Epstein and his colleagues at that time in Bristol. The longest known human tumour virus being responsible for b-cell lymphomas and a couple of other types of tumours, I will not dwell on them in detail. Human herpes virus type 8 which is the agent causing Kaposi's sarcomas, vascular tumours, which occur mainly in AIDs patients or in organ transplant recipients. Merkel cell polyoma virus, a virus which has been only discovered close to three years ago which is an interesting agent. It causes again a condition which of course mainly on the immunosuppression, and which shows a very peculiar mode of interaction with the cancer cells. I may come back to this later on. And a couple of others Hepatitis C an important carcinogen, liver carcinogen in particular here in this region, in Europe and also in the United States, it's an important liver carcinogen. HTLV-1 which is interesting in terms of prevention because the virus is usually acquired from persistently infected mothers who infect their babies via breastfeeding. So if the mothers are known to carry the virus and if they avoid breastfeeding it really limits the spread of the infection and might be really a way in the long run to eradicate this infection which plays a major role in the coastal regions of southern Japan for instance. Human immunodeficiency viruses clearly acting as indirect carcinogens because they induce immunosuppression. And under those conditions of immunosuppression other types of persisting tumour viruses usually arise and may lead to tumours like Epstein-Barr, like human herpes virus type 8 and also the Merkel cell Polyomaviruses. They are in fact then those which we call the direct carcinogens whereas HIV act as indirect carcinogens. This is a slide which I like to show in order to demonstrate a little bit about the mechanisms by which these agents contribute to cancer. It's important to understand it because we've very long latency periods. In some instances up to sixty years after primary infection before cancer develops. For a long time this was one of the obstacles, why it was so difficult to pinpoint an infection to a specific form of cancer. And one aspect which clarified at least to some degree the picture is an Epstein-Barr virus linked to a condition with a complicated name of x-chromosome linked lymphoproliferative syndrome. In this case the children acquire via the germ line and modification within the x-chromosome and in males, male progeny here, they may develop this syndrome and upon infection by EBV, by Epstein-Barr virus they acquire a rather deadly form of lymphoma which kills them after a couple of months in these cases. The reasons that we have here genetic modification, which regulates specific t-cell response against Epstein-Barr virus the gene has been identified and also functionally clarified. Under those conditions of this inherited change the boys acquire the disease. Now this tells us an important aspect because in all of these cases where we have these long latency periods the infection per se by itself is never sufficient for the malignant transformation. It is necessary in many of these incidents, but not sufficient. And the infected cell has to acquire additional modifications which eventually lead then to cancer development. For instance in the case of cervical cancer we can define at least three types of modifications which have to occur prior to the development of the respective form of cancer. Unless those are occurring there's virus persistence but not the development of cancer there may be more than three but three have been identified by now. The length of the latency period is an indication for the number of additional modifications within the respective cells prior to the development of that form of cancer. Let me very quickly look to the two types of cancers which you can prevent by vaccination. Hepatitis B virus infection responsible for about 80% of the liver cancers in East Asia, Africa. The virus is mainly transmitted similar to the HTLV from persistently infected mothers to the newborn babies. And about 80% of these children become carriers for lifetime. Those are the ones who are at risk, who after 30, 40, 50 or 60 years eventually develop liver cancer. A vaccination against the virus has been developed already in the 1960s. Initially not intended, or 70s, initially not intended to protect against cancer but to protect against the acute consequences of the infection. But interestingly it turned out to be a cancer, effective cancer vaccine. Because in Taiwan for instance since 1984 every newborn child was vaccinated against Hepatitis B virus in order to protect them against the persistent infection, which turned out to be highly successful. About 80% of those children did not develop a chronic Hepatitis B virus infection and now after about slightly more than twenty years in the meantime the first reports which clearly demonstrated the statistically significant protective effect against the development of liver cancer after this kind of vaccination. In a way the first vaccine which prevents cancer, we can clearly state it prevents cancer. What about cancer of the cervix? It was the main topic for us for much more than thirty years by now. Well we know it is the second most frequent cancer in females globally. And the majority of these types of cancers occur in resource-constrained countries. The precursors of this type of cancer also occurred high frequency worldwide, at any other places. But they usually remove, this removal means that there's a large reduction in the incidents of the respective form of cancers. A couple of cancers linked to the same types of infections. These are so-called high risk human papillomavirus infections mainly HPV 16 but also 18 and a couple of others. Cervical cancer is linked to about 100%. Interestingly these types of cancers vulval and penile cancers are only linked to the infection to the more limited degree. It's interesting because these two types of cancers increase dramatically after immunosuppression quite in contrast to cervical cancer which is only marginally increased. And we don't know yet whether these are the HPV negative cases or the positive ones. I think clearly this requires further investigation. Now cancers of the tonsils, of the oropharynx to one-quarter, to one-third are linked to same types of infection as cervical cancer, anal cancers, vaginal cancers and the rare nailbed cancers they are also highly linked to this type of infection. We know that the infection usually persists in an infected woman for instance for about ten months and then 70% of them are able to clear the infection by the new mechanisms. And after two years about 90% clear the infection. But still close to 10% positive. And those are the ones who are at risk for cervical cancer development. I've shown this slide at many other occasions, this was the first model to demonstrate that the vaccine works very well. In the case of papillomavirus infections because kennels in the United States producing Beagles for experimental purposes on a large scale. They had the problem that virtually all of the young puppies developed these ugly papillomas, they persisted for six months and they couldn't sell these dogs during this period of time. We got hold of this DNA of these papillomavirus here, we provided information to the George Town University Group and they prepared a vaccine by expressing the capsid proteins, the major protein of the virus particle in experimental systems. And this was injected into more than fourteen thousand puppies of Beagles. None of them developed papilloma subsequently, whereas all non-vaccinated dogs did. It was a remarkable success story which eventually showed clearly it would work in humans as well, where this major structure protein is expressed either in insect cells or in yeast. And also conditions forming capsomers and also capsid structures. Under those conditions which are really empty shells of the virus produced here and they can be purified and as a basis for the vaccine which is presently available. This is just a summary of the clinical studies which have been conducted, which clearly demonstrates that the vaccines produce high antibody titers. That they persist for prolonged periods of times. We know it now for eight or nine years right now. And in spite of opposing press reports there are no significant side effects observed. In fact from an Australian study we can calculate that there is one allergy against the viral proteins among one hundred thousand vaccines doses which is clearly better result than obtained for many of the vaccines which are presently applied to small children. Now in addition we know today already that we prevent the infection by these types of vaccines against those types which are in the vaccine. And we also prevent the development of cervical, respective cervical precursor lesions. We do not know yet whether it prevents really cancer because it takes as I pointed out before something like 15 to 25 years before cancer develops after infection. And the first vaccine applied about 8 or 9 years ago. Do we have a chance to eradicate these types of infections? Yes, because this infection is restricted to humans. And we can achieve this if we vaccinate globally girls at an age prior to onset of sexual activity. And if you wish to really achieve this we have to vaccinate boys as well if we wish to achieve it in the foreseeable period of time. Indeed if we would only vaccinate boys we probably would have at least the same but probably even better result in preventing cervical cancer than only vaccinating girls. Because of course transmit infection which is virtually exclusively transmitted via sexual contacts. Now let me finish this chapter which although it involved us for a long period of time. And dwell at the end of my talk about some questions which are interesting us presently even more so, where is it worthwhile to look for an infectious etiology. And what I am trying to do now is to go and spoil your appetite for juicy steak or roast beef. Hopefully it will not be too bad for you. Now there are a couple of points which you can raise here. Cancers which are occurring at increased frequency under immunosuppression. We know that in many of these incidents latent tumour virus infections become activated and in those conditions produce cancer. But there are still cancers where we don't know whether they have an infectious etiology. Take thyroid cancer, take renal cancers they are clearly increased under immunosuppression but have not been found yet to be linked to infections. Cancers with reduced incidents of infection, human breast cancer is a best example really because AIDs patients. Patients who receive organ transplants and under immunosuppression they usually have a 15% reduced risk for developing breast cancer in a way contra-intuitive as one may say. But we know in animal examples where the same happens, namely that mouse mammary tumour infections, which are acquired through the milk of the feeding mothers. They infect the lymphocytes and the pyres patches and those lymphocytes start to proliferate very actively. They explode so to speak and produce large quantities of virus, which are released with the activated lymphocytes into the peripheral blood. And the load of the virus apparently is a major risk factor for reaching the mammary gland and leading to the mammary gland cancers. Now if you immunosuppress those mice there's a reduction of the load and under those conditions also reduction of the risk because the lymphocytes are no longer persisting in these patients. What I want to discuss with you briefly are just nutritional cancer risk factors possibly linked to infections and cancer influenced basically be non-tumourogenic infections. And I show you a picture which I've shown at many other occasions but it triggered our interest into this question. Because we do know quite a number of human pathogenic viruses like Polyomaviruses BK and JC which are wildly spread in human populations usually as lifetime infections. EBV and high risk HPV although occasionally carcinogenic in humans it's relatively rare. Adenoviruses which are not carcinogenic in humans, all these viruses cannot replicate in animals. But if you inoculate them into animal systems where they cannot replicate, where they are replication incompetent they are able to cause cancer. And this is an interesting point which of course leads to the converse question namely are some of the domestic animals with which we live in close proximity which are replicating here persisting and in part for lifetime, if they are transmitting to a host where they cannot replicate. They become replication incompetent are they carcinogenic under those conditions? And here is a rather interesting example of cancer of the colon or colorectal cancer because here these cancers have been epidemiologically linked to red meat consumption. There are really a remarkably consistent number of epidemiological reports describing that about 20 ~ 30% of these cancers are linked to the consumption of red meat, particularly beef. Countries with a high rate of consumption, Europe belongs to the same category, they usually have a high rate of colorectal cancer. There are even recent reports that breast cancer is linked to red meat consumption, endometrial and ovarian cancer which shows a similar epidemiology as breast cancer also linked. And even to some degree lung cancer particularly in non-smokers it's much more difficult to evaluate this in smokers. And there are also a couple of reports which are much less consistent in some other kinds of cancers. Let's quickly look at the geographic, at the epidemiology of colorectal cancer here in red sea areas there's a very high risk. Here for breast cancer in dark green the colours don't correspond, but clearly there's a rather remarkable overlap of those regions which show a high risk for breast cancer and a high risk for colorectal cancer. There's the same picture again compared for instance to pancreatic cancer and lung cancer. And there are clearly some areas where there is discordances, at least with these two types of cancers. But relatively concordance between the other two types of cancers. But since 1977 it was suspected that the reasons are known for this effect. Because if you broil, barbecue, roast, grill meat you get a number of chemical compounds in the cooking, in the preparation process formed, which are clearly carcinogenic when inoculated into rodents. And this was obviously a good explanation for the high risk of red meat after consumption for long periods of times. A couple of them are listed here. Now the problem which arose here was already basically visible in the very first publication in 1977 from Sugimura and his colleagues. Because if you roast, grill fish, prepare fish in a similar way the same kinds of carcinogens arise. If you do it with poultry the same kinds of carcinogens occur. Even in some instances at higher concentration than red meat. And this requires some kind of an explanation. Now it's even more specific because if you look into countries where red meat is consumed to a larger degree, let's take say Arabic countries where mainly mutton and lamb and goat meat is consumed the rate is amazingly low of this type of cancer. Pork in China, China doesn't eat, the Chinese don't eat only exclusively pork but it's a major source. The red is more intermediate here and it's most interesting to see, look into the situation in India where basically no beef is being consumed. India is a global leader, the lowest rate of colorectal cancer. And I saw in Calcutta in the pathology department there was one case for the year 2008 of colorectal cancer occurring. Quite amazing for the European pathology departments, what are the explanations? There must be a reason behind it. So it seems to be a specific beef factor. And of course there exists a chance that there might be still undiscovered chemical carcinogens in beef which are not present in white meat. But the other explanation at least for biologists as I am there's a more tempting one, namely that there exists an infectious agents which is relatively thermo-resistant persisting in beef and the beef factor which can be transmitted to humans and may lead to cancer under those developments. If you measure the temperatures in these nicely prepared roast beefs it's about something like 30 ~ 50° C usually. Only in temperatures which quite a number of potentially carcinogenic agents survive very happily without any loss of infectivity as for instance papillomavirus, polyoma type viruses are most likely also slightly more difficult to test also single stranded DNA viruses under these conditions. Polyomaviruses are particularly attractive as well as these ones here because they survive temperatures very easily of 80°C for long periods of time. And we know only one type in cattle but we know of already nine types in humans and it's very likely that others exist. Let me come onto one other point which even seems to stress the situation if you compare Japan and India under those conditions. Japan amazingly enough has a high rate of colorectal cancer. And it's interesting to look into the epidemiology of what happened in Japan in comparison to India. You see some statistics which in Japan have been collected since about 1975, 1980 and you see there's an enormous bias in this cancer. During this period of time you can interpolate that it probably started around '65 or so. In Korea the statistics started later but you see exactly the same thing. What happened in these countries? Well one of the major aspects which happened really was the introduction of large amounts of beef particularly from the United States. The increasing custom and it's a very popular way of eating Shabu-shabu it's a meat fondue in Japan where you dip briefly thin slices of meat into boiling water very quickly if you take it out, they usually take it out after less than one minute and you unfold it and it's still very raw. It's happily consumed. These are correlations, they do not prove anything but it's an interesting point. And they raise the question indeed whether there exists a bovine infectious factor for colorectal cancer which needs to be resolved in the future. Now I have hopefully still a few more minutes, I will finish by talking another aspect because it's quite as interesting, the childhood malignancy leukaemia's. Very briefly only, by pointing out that we have here also an extremely interesting epidemiological situation namely that multiple infections in the first year of life are protective against the development of childhood leukaemias. And under privileged social state, crowded households, many siblings, inverse risk of birth orders, a first born child has a higher risk than subsequent children and so on. Breastfeeding is a protective factor. And conversely here you have a number of risk factors, rare infections, high socioeconomic state, prenatal chromosomal translocations clearly an important factor for the leukaemia development. Yet the same types of locations occur also at a low rate in healthy individuals. So per se they are not sufficient for cancer development. A couple of other points which I will skip for time reasons. If you look into some countries with high level of good well going economy the risk is high whereas in poor populations it's comparatively very low for these types of leukaemias. We tried to develop a kind of speculation what might be the reason for this peculiar phenomenon and suggested that a prenatal infection occurring prior to the time of delivery would lead to infected cells which are propagating after delivery. The number of those cells is increased dramatically and that there is an infectious agent in these cells and it's a load here, might be THE major risk factor for the subsequent development of the leukaemias. Where subsequent infections in the postnatal phase due to the effect that these are mainly respiratory infections which lead to interferon production and antiviral cytokine and under those conditions you get a reduction of the load and a reduction of the risk concomitantly. So if you postulate something like this you have to search for infections first of all which may occur prenatally which probably replicate in the cells from which leukaemias arise. Specific childhood leukaemias arise. And subsequently there should be also quite susceptible to interferon other such infections. The answer is yes. There exists at least one which is fulfilling all these types of criteria and these are so-called TT viruses, anellovirusus as they are called, a mix up with names really. But the interesting aspect is that we are all infected with those agents, carry them in our peripheral blood at this stage. And they replicate in lymphatic and bone marrow cells quite clearly so. It has been shown that patients who are treated with interferon because they are persistently infected with Hepatitis C viruses at the same time reduce drastically the levels of TT viruses and they are acquired as prenatal infections. They occur prenatally at least to a certain percentage they are acquired under those conditions. This is just a summary of what we know about there are more than 100, probably far more than one hundred, genotypes of these viruses they are widely spread in all human populations. Vertical transmission I mentioned. The most interesting aspect here that we mostly frequently, very frequently rearrange the genome in part resulting in autonomously replicated sub-genomic molecules with novel open reading frames. I think this would serve another talk in order to discuss it in more details. And yet a relatively poorly characterised there, episomally persisting single stranded DNA viruses which contain only one region which is highly preserved among all these different genotypes. And in fact we did a large number of studies along these lines which demonstrate first of all that there is some chimeric molecules in tumour cells as well, which show a linkage between this region here and specific cellular sequences which turned out to be extremely interesting. I forgot to mention that there are about 3,800, although there are smaller molecules as well, 2,800 basis here available. And this is now chapter which we do find in leukemic cells in Hodgkin lymphoma cells and also in colorectal cells lines specifically. The persistence of many of these chimeric types of molecules which are present in a large number of them almost uniformly present so far, as far as our experiments tell us right now. But we still do not know the cause of these types of conditions and this requires further investigation and further studies. But these are the people, the team really working mainly on the TT viruses. Ethel-Michele de Villiers who is here in this audience as well, who happens also to be my wife. And a couple others of these ladies here and I think Sylvia Barkosky is also here at this meeting so you may approach her also for some questions which you have. But I feel right now is that we really need to look more carefully also for novel types of mechanisms, by which infectious agents may contribute to human cancer. And you know if we presently can already identify the global burden, 21% of human cancers to these types of infections if it would be true that the malignancies of some hematopoietic system or blood building system and if gastric, sorry not gastric, if colon cancer would be also linked to infections it would immediately jump up to 35% of global cancer burden. And even here gastric cancer counts for something like, sorry colon cancer accounts for something like 20% of the total cancer incidents. So it's an important problem and particularly and I join in with Prof. Blackburn who said it before, if I see all the young students who are working on these issues it's really important to keep your eyes open. It's not a field which has been finished so far, I think it's a field which deserves much more attention. For about thirty years it was difficult to find any kind of interest for these types of agents, right now it's changing fortunately but we need to do more. So thank you very much for your attention.

Vielen Dank, Dr. Jerwall. Es ist mir in der Tat eine große Freude, hier sein zu können. Dasjenige, worüber ich heute sprechen möchte, hat weder mit dem zu tun, was am Anfang des Lebens, noch mit demjenigen, was an seinem Ende geschieht, sondern handelt von etwas, das in der Zeit dazwischen passiert: von der Tatsache, dass wir uns infizieren. Ich werde über eine bestimmte Gruppe von Infektionen sprechen, nämlich über solche, die mit Krebs zusammenhängen. Ich werde die heute bekannten Aspekte kurz erläutern. Anschließend möchte ich dann über ein Fachgebiet sprechen, in dem ich nie eine formale Ausbildung erhalten habe, nämlich über die Epidemiologie. Ich möchte einige Hinweise darauf geben, warum und in welchen Fällen wir vermuten, dass einige Formen von Krebserkrankungen des Menschen, von denen dies zur Zeit nicht bekannt ist, mit Infektionen zusammenhängen. Lassen Sie mich mit einer tabellarischen Übersicht beginnen, aus der lediglich hervorgeht, in welchem Maße wir gegenwärtig von Infektionen als einer der Ursachen im globalen Bild der Krebsentwicklung ausgehen. Wir können errechnen, dass etwa 21 % der Krebsformen mit Infektionen in Zusammenhang stehen. Eine ziemliche Vielzahl verschiedener Infektionen. Parasitische Infektionen wie die Bilharziose, durch den Leberegel, die in einigen Ländern eine Rolle spielen. Tatsächlich ist in Ägypten Blasenkrebs, der durch Schistosoma-Infektionen verursacht wird, der häufigste Krebs überhaupt. Und es ist interessant darauf hinzuweisen, dass er im globalen Maßstab für 1 % aller mit Krebs in Zusammenhang gebrachten Krebsformen verantwortlich ist. Sie können relativ einfach durch Chemotherapie geheilt werden; nicht die Krebserkrankungen, sondern die Infektionen. Allerdings - und dies ist eines der Probleme - ist es möglich, dass sich die betroffenen Patienten unmittelbar nach der Beseitigung der Parasiten mit denselben Erregern erneut infizieren. Dasselbe gilt auch für einen anderen, sehr wichtigen Krebserreger des Menschen, nämlich für das Bakterium helicobacter pylori, bei dem es sich gegenwärtig um die hauptsächliche Ursache von Magenkrebs handelt: Man kann zwar eine Infektion mit helicobacter pylori mit Antibiotika beseitigen, doch eine Neuinfektion ist kurz darauf wieder möglich. Und eine ziemlich große Anzahl derjenigen Patienten, bei denen man die Bakterien eliminiert hat, infiziert sich anschließend erneut. Es gibt eine andere Kategorie von Erregern, und zwar Viren. Sie sind für zwei Drittel der mit Infektionen verbundenen Krebsformen verantwortlich. Und es gibt zwei von ihnen, von denen wir heute wissen, dass man sich gegen diese Infektionsarten durch Impfungen schützen kann. Der Hauptunterschied besteht darin, dass wir es hier mit einem lange anhaltenden Schutz vor einer Neuinfektion zu tun haben, wie wir zumindest in einem Fall ziemlich genau wissen. In dem anderen Fall ist es höchst wahrscheinlich, dass wir uns gegen entsprechende Formen von Krebs schützen können. Ich werde darauf ein wenig später noch zu sprechen kommen. Es gibt noch eine Reihe anderer Erreger, von denen wir ebenfalls wissen, dass sie mit Krebs zusammenhängen. Das Epstein-Barr-Virus wurde bereits 1965 von Epstein und seinen damaligen Kollegen in Bristol entdeckt. Dabei handelt es sich um das am längsten bekannte menschliche Tumorvirus. Es ist für B-Zellen-Lymphome und eine Reihe anderer Tumore verantwortlich. Ich werde nicht im Detail darauf eingehen. Der menschliche Herpesvirus Typ 8 ist der Erreger des Kaposi-Sarkoms, eines vaskulären Tumors, der hauptsächlich bei AIDS-Patienten und bei Empfängern transplantierter Organe auftritt. Das Merkelzell-Polyomavirus wurde im Januar 2008 entdeckt. Es ist ein interessanter Erreger. Auch dieses Virus verursacht einen Zustand, bei dem es sich in der Hauptsache um eine Unterdrückung des Immunsystems handelt. Dabei zeigt sich eine sehr merkwürdige Art der Wechselwirkung mit den Krebszellen. Ich werde darauf später vielleicht noch zurückkommen. Außerdem gibt es noch einige andere. Hepatitis C ist ein wichtiger Krebsfaktor, ein Karzinogen der Leber, besonders in dieser Region, in Europa und auch in den USA. Es ist ein wichtiger Faktor bei der Entstehung von Leberkrebs. HTLV-1 ist bezüglich der Prävention von Interesse, denn das Virus wird in der Regel von dauerhaft infizierten Müttern übertragen, die ihre Kinder durch das Stillen anstecken. Wenn also von Müttern bekannt ist, dass sie Trägerinnen des Virus sind, und wenn sie es unterlassen ihre Kinder zu stillen, lässt sich hierdurch die Verbreitung der Infektion tatsächlich eindämmen. Längerfristig könnte es sogar möglich sein, diese Infektion, die zum Beispiel in den Küstenregionen von Südjapan eine große Rolle spielt, völlig zu beseitigen. HIV-Viren wirken offensichtlich als indirekte Karzinogene, da sie zu einer Schwächung des Immunsystems führen. Und in diesem Zustand eines geschwächten Immunsystems treten in der Regel andere Arten persistierender Tumorviren auf, und sie können zu Tumoren führen, die beispielsweise durch das Epstein-Barr-Virus, das menschliche Herpesvirus Typ III und auch durch Merkelzell-Polyomaviren verursacht werden. Tatsächlich handelt es sich bei ihnen dann um diejenigen Karzinogene, die wir als direkte Karzinogene bezeichnen, während HIV als indirektes Karzinogen wirkt. Dies ist ein Dia, das ich gerne zeige, um den Mechanismus, durch den diese Erreger zur Entstehung von Krebs beitragen, etwas zu verdeutlichen. Es ist wichtig ihn zu verstehen, weil wir es hier mit sehr langen Latenzzeiten zu tun haben. In manchen Fällen dauert die Entwicklung von Krebs nach der ursprünglichen Infektion bis zu 60 Jahre. Für lange Zeit war dies eines der Hindernisse, die es erschwert haben, eine Infektion einer bestimmten Krebsart als Ursache zuzuordnen. Und ein Aspekt, der das Bild zumindest in gewissem Umfang aufgeklärt hat, ist ein Epstein-Barr-Virus, das mit einem Leiden zusammenhängt, das den komplizierten Namen In diesem Fall erhalten die Kinder über die Keimbahn eine Modifikation des X-Chromosoms, und bei männlichen Nachkommen entwickelt sich dieses Syndrom nach der Infektion durch EBV, das Epstein-Barr-Virus. Sie entwickeln eine sehr virulente Form eines Lymphoms, an dem sie innerhalb weniger Monate sterben. Der Grund besteht darin, dass wir es hier mit einer genetischen Änderung [des Mechanismus] zu tun haben, der die spezifische T-Zellen-Reaktion gegen das Epstein-Barr-Virus steuert. Das Gen wurde identifiziert und seiner Funktion aufgeklärt. Unter diesen Bedingungen und aufgrund dieser erblichen Änderung, entwickeln diese Jungen diese Krankheit. Nun, dies gibt uns einen wichtigen Aspekt zu erkennen, denn in allen diesen Fällen, in denen wir diese langen Latenzzeiten haben, reicht die Infektion an sich niemals aus, eine maligne Veränderung herbeizuführen. Sie ist in vielen dieser Fälle zwar notwendig, reicht aber dazu nicht aus. Die infizierte Zelle muss weitere Veränderungen durchmachen, die dann schließlich zur Entwicklung von Krebs führen. So können wir beispielsweise im Falle von Gebärmutterhalskrebs mindestens drei Typen von Veränderungen angeben, die vor der Entwicklung dieser Krebsformen stattgefunden haben müssen. Wenn diese Veränderungen nicht auftreten, besteht der Virus zwar fort, doch es kommt zu keiner Entwicklung von Krebs. Es mag mehr als drei Typen der Veränderung geben, doch bis heute hat man drei erkannt. Die Länge der Latenzzeit ist ein Hinweis auf die Anzahl der zusätzlichen Modifikationen innerhalb der entsprechenden Zellen, bevor es zu Entwicklung der jeweiligen Krebsform kommt. Lassen Sie mich kurz auf die beiden Krebsarten eingehen, die durch Impfung verhindert werden können. Eine Infektion mit dem Hepatitis-B-Virus ist in Ostasien und Afrika für etwa 80 % der Leberkrebsleiden verantwortlich. Das Virus wird hauptsächlich - ähnlich wie das HTLV-Virus - von dauerhaft infizierten Müttern auf ihre neugeborenen Kinder übertragen. Und etwa 80 % dieser Kinder werden zu lebenslangen Trägern dieses Virus. Diese Kinder leben mit einem Krebsrisiko, da sie den Leberkrebs schließlich nach 30, 40, 50 oder 60 Jahren entwickeln. Eine Impfung gegen das Virus wurde bereits in den 1960er - oder den 1970er - Jahren entwickelt. Ursprünglich sollte die Impfung nicht vor Krebs schützen, sondern vor den akuten Folgen der Infektion. Doch interessanterweise erwies sie sich als eine gegen Krebs wirksamer Impfung. In Taiwan wurde beispielsweise seit 1984 jedes neugeborene Kind gegen das Hepatitis-B-Virus geimpft, um es gegen die dauerhafte Infektion zu schützen, und diese Impfung erwies sich als äußerst erfolgreich. Etwa 80 % dieser Kinder entwickelten keine chronische Hepatitis-B-Virusinfektion. Und nun, etwas mehr als 20 Jahre nach dem Beginn der Impfungen, zeigen die ersten Berichte eindeutig einen statistisch signifikanten Schutz vor der Entwicklung von Leberkrebs nach dieser Art der Impfung. In gewisser Weise handelt es sich hierbei um den ersten Impfstoff, der Krebs verhindert. Wir können eindeutig feststellen, dass er Krebs verhindert. Wie steht es um den Gebärmutterhalskrebs? Es ist seit mehr als 30 Jahren ein Hauptgebiet meines Interesses. Wir wissen, dass es sich hierbei weltweit um den zweithäufigsten Krebs der Frauen handelt. Und die Mehrzahl dieser Krebsarten treten in Ländern auf, in denen eine Ressourcenknappheit besteht. Die Vorläufer dieser Krebsart traten weltweit ebenfalls mit großer Häufigkeit auf, an allen anderen Orten der Welt. Diese Vorstufen gehen jedoch normalerweise wieder zurück, was zur Folge hat, dass es zu einem umfangreichen Rückgang der Fälle dieser speziellen Krebsarten kommt. Eine Reihe von Krebsformen steht mit denselben Infektionsarten in Zusammenhang. Dies sind die sogenannten Papillomavirus-Infektionen mit hohem Risiko, hauptsächlich HPV 16, jedoch auch 18, sowie eine Reihe anderer. Sie korrelieren zu fast 100 % mit Gebärmutterhalskrebs. Interessanterweise stehen diese Krebsraten, die die Vulva und den Penis betreffen, nur zu einem geringeren Grad mit dieser Infektion in Zusammenhang. Dies ist deshalb interessant, weil diese beiden Krebsarten nach einer Unterdrückung des Immunsystems dramatisch zunehmen, ganz im Gegensatz zum Gebärmutterhalskrebs, der nur in geringem Umfang zunimmt. Und wir wissen noch nicht, ob es sich hierbei um die HPV-negativen Fälle oder um die positiven handelt. Ich denke, dies erfordert offensichtlich weitere Nachforschungen. Nun, die Krebserkrankungen der Mandeln, des Mund- und Rachenraums, stehen zu einem Viertel oder sogar Drittel mit derselben Art von Infektion in Verbindung, wie die Krebse des Gebärmutterhalses, des Analbereichs, der Vagina und die seltenen Nagelbettkrebse. Sie korrelieren ebenfalls eng mit dieser Art von Infektion. Wir wissen, dass die Infektion bei einer infizierten Frau normalerweise etwa 10 Monate lang andauert. Anschließend kann sie bei etwa 70 % durch die neuen Mechanismen beseitigt werden. Nach ungefähr 2 Jahren sind etwa 90 % ohne Infektion, doch fast 10 % weisen nach wie vor eine Infektion auf. Dies sind die Frauen, die das Risiko tragen, dass es bei Ihnen zur Entwicklung eines Gebärmutterhalskrebses kommt. Ich habe dieses Dia bei zahlreichen anderen Gelegenheiten gezeigt. Dies war das erste Modell, mit dem sich demonstrieren ließ, dass der Impfstoff sehr gut wirkt: im Falle der Papillomavirus-Infektionen. In einigen Hundezuchtstationen in den USA werden für experimentelle Zwecke Beagles in großer Zahl gezüchtet. Sie hatten das Problem, dass fast alle Jungtiere diese hässlichen Warzengeschwülste entwickelten. Die Infektion hielt sechs Monate an, und sie konnten die Hunde in diesem Zeitraum nicht verkaufen. Wir besorgten uns Proben der DNA dieses Papillomavirus hier und stellten der Arbeitsgruppe an der George Town University Informationen zur Verfügung, mit deren Hilfe sie einen Impfstoff herstellte. Sie taten dies durch die Expression der Kapsid-Proteine, des wichtigsten Proteins dieses Viruspartikels, in experimentellen Systemen. Dieser Impfstoff wurde mehr als 14.000 jungen Beagles injiziert. Anschließend entwickelte kein einziger von ihnen ein Papillom, während alle nichtgeimpften Hunde weiterhin davon befallen waren. Dies war eine bemerkenswerte Erfolgsgeschichte, die schließlich eindeutig bewies, dass es auch beim Menschen funktionieren würde, wo dieses wichtige Strukturprotein entweder in Insektenzellen oder in Hefe exprimiert wird. Es gibt auch Bedingungen, unter denen sich Kapsomere und auch Kapsidstrukturen bilden. Unter diesen Bedingungen, bei denen es sich tatsächlich um leere Gehäuse des Virus handelt, die hierbei entstehen. Sie können gereinigt und als Grundlage für den Impfstoff verwendet werden, der gegenwärtig verfügbar ist. Dies ist lediglich eine Zusammenfassung der klinischen Studien, die durchgeführt worden sind und die eindeutig beweisen, dass die Impfstoffe zu sehr hohen Konzentrationen von Antikörpern führen und dass sie für längere Zeiten erhalten und wirksam bleiben. Wir wissen dies jetzt seit acht oder neun Jahren. Und trotz gegenteiliger Presseberichte sind keine signifikanten Nebeneffekte beobachtet worden. Tatsächlich können wir einer australischen Studie entnehmen, dass es pro 100.000 Impfdosierungen nur eine Allergie gegen die Virusproteine gibt. Dies ist offensichtlich ein besseres Ergebnis als es diejenigen für Impfstoffe sind, mit denen zurzeit Kleinkindern behandelt werden. Nun, zusätzlich wissen wir heute bereits, dass wir durch diese Impfstoffarten die Infektion durch diejenigen Arten von Viren verhindern, die sich in dem Impfstoff finden. Außerdem verhindern wir die Entwicklung von zervikalen Läsionen beziehungsweise ihrer Vorstufen. Wir wissen noch nicht, ob sich damit tatsächlich Krebserkrankungen vorbeugen lassen, denn es dauert - wie ich bereits erwähnt habe - etwa 15-25 Jahre, bis sich eine Krebserkrankung nach einer Infektion entwickelt. Und der erste Impfstoff wurde vor acht oder neun Jahren verabreicht. Haben wir die Chance, diese Art von Infektionen vollständig zu eliminieren? Ja, denn diese Infektion ist auf den Menschen eingeschränkt. Wir können dies erreichen, indem wir weltweit Mädchen vor dem Beginn ihrer sexuellen Aktivität impfen. Und wenn man dies wirklich erreichen will, müssen wir die Jungen ebenfalls impfen, wenn wir dies in absehbarer Zukunft erzielen wollen. Tatsächlich würden wir zumindest dasselbe, wahrscheinlich aber sogar ein besseres Ergebnis bei der Vorbeugung gegen Gebärmutterhalskrebs erzielen, wenn wir nur die Jungen impfen würden statt nur die Mädchen, da die Übertragung der Infektion fast ausschließlich durch sexuelle Kontakte zu Stande kommt. Lassen Sie mich nun dieses Kapitel zum Abschluss bringen, obwohl ich mich damit für lange Zeit beschäftigt habe. Gegen Ende meines Vortrags möchte ich auf einige Fragen eingehen, die uns gegenwärtig noch mehr interessieren, da es sich lohnt, nach der Ursache der Infektion zu suchen. Was ich nun versuchen werde, ist Folgendes: Ihnen den Appetit auf ein saftiges Steak oder Roastbeef zu verderben. Ich hoffe, das wird für Sie nicht so schlimm sein. Man kann an dieser Stelle eine Reihe von Bemerkungen machen. Krebserkrankungen treten mit größerer Häufigkeit auf, wenn das Immunsystem unterdrückt ist. Wir wissen, dass in vielen dieser Fälle latente Infektionen mit Tumorviren aktiviert werden und dass es unter solchen Umständen zur Entstehung von Krebs kommt. Es gibt jedoch weiterhin Krebsarten, von denen wir nicht wissen, ob sie durch Infektionen verursacht werden können. Nehmen Sie zum Beispiel Schilddrüsenkrebs, oder Nierenkrebsleiden. Sie treten bei einem unterdrückten Immunsystem eindeutig häufiger auf, man hat jedoch noch nicht zeigen können, dass sie mit Infektion in Zusammenhang stehen. Es gibt Krebsarten, die mit einer verringerten Infektionshäufigkeit korrelieren. Aufgrund von AIDS-Patienten wissen wir, dass Brustkrebs das beste Beispiel hierfür ist. Patienten, die transplantierte Organe erhalten haben und deren Immunsystem unterdrückt wurde, haben normalerweise ein um 15 % geringeres Risiko an Brustkrebs zu erkranken. Dies entspricht in gewisser Weise dem Gegenteil von dem, was man erwarten würde. Doch wir kennen Tierexperimentbeispiele, in denen das Gleiche geschieht, nämlich bei Tumoren nach Infektionen der Brustdrüsen bei Mäusen. Hier wird das Virus durch die Milch von den Muttertieren übertragen. Sie infizieren die Lymphozyten und die Peyer-Plaques und diese Lymphozyten beginnen sich sehr schnell aktiv zu vermehren. Sie explodieren gewissermaßen und erzeugen riesige Mengen des Virus. Die Viren werden dann mit den aktivierten Lymphozyten in das periphere Blut abgegeben, und die Belastung des Blutes mit den Viren ist scheinbar ein wesentlicher Faktor für das Risiko, die Milchdrüsen zu erreichen und zur Entwicklung von Brustkrebs zu führen. Wenn man das Immunsystem dieser Mäuse unterdrückt, kommt es zu einer Verringerung der Virusbelastung und unter diesen Bedingungen auch zu einer Verringerung des Krebsrisikos, da die Lymphozyten in diesen Tieren nicht länger fortbestehen. Was ich nun noch kurz mit Ihnen besprechen möchte, sind diejenigen nahrungsbedingten Faktoren eines Krebsrisikos, die möglicherweise mit Infektionen in Zusammenhang stehen sowie von Krebsleiden beeinflusste Infektionen, die nicht zu Tumorleiden führen. Ich werde Ihnen ein Bild zeigt, das ich schon bei zahlreichen anderen Gelegenheiten gezeigt habe. Doch es hat unser Interesse an dieser Frage geweckt, denn wir kennen eine ziemliche Anzahl von krankheitserregenden Viren des Menschen, wie die Polyomaviren BK und JC, die in menschlichen Populationen weit verbreitet sind und bei denen es sich in der Regel um lebenslange Infektion handelt. EBV und das hochriskante HPV, obwohl sie beim Menschen manchmal zu Krebs führen, sind relativ selten. Außerdem gibt es beim Menschen Adenoviren, die nicht zu Krebs führen. Alle diese Viren können sich in Tieren nicht vermehren. Wenn man sie jedoch in tierische Organismen, in denen sie sich nicht fortpflanzen können, einimpft, können Sie dort Krebs verursachen. Und dies ist ein interessanter Punkt, der natürlich zu der entgegengesetzten Frage führt, nämlich: Übertragen einige der Haustiere, mit denen wir eng zusammenleben und in denen sich die Viren vermehren und zum Teil lebenslang vorhanden sind, die Viren auf einen Host, in dem sie sich nicht vermehren können? Sie verlieren die Fähigkeit der Vermehrung. Sind sie unter diesen Umständen karzinogen? Und hier ist ein ziemlich interessantes Beispiel von Krebs des Dickdarms oder des Dickdarms und Rektums, denn diese Krebsarten wurden epidemiologisch mit dem Verzehr von rotem Fleisch in Verbindung gebracht. Es gibt wirklich bemerkenswert konsistente Zahlen in epidemiologischen Berichten, die beschreiben, dass etwa 20-30 % dieser Krebsarten mit dem Genuss von rotem Fleisch zusammenhängen, in der Hauptsache von Rindfleisch. In Ländern, in denen sehr viel Rindfleisch verzehrt wird - Europa gehört in diese Kategorie - liegt normalerweise ein hoher Anteil von Krebsarten des Kolons und Rektums vor. Es gibt sogar neuere Berichte darüber, dass Brustkrebs mit dem Verzehr von rotem Fleisch zusammenhängt. Krebserkrankungen des Endometriums und der Eierstöcke zeigen eine ähnliche Epidemiologie wie Brustkrebs und werden ebenfalls damit in Zusammenhang gebracht, ja - zu einem gewissen Grad - sogar auch Lungenkrebs, insbesondere bei Nichtrauchern. Es ist sehr viel komplizierter, dies bei Rauchern zu bewerten. Außerdem gibt es noch eine Reihe von Berichten über einige andere Arten von Krebsleiden, die sehr viel weniger konsistent sind. Schauen wir uns kurz die geographische Verteilung an, die Epidemiologie der Krebsleiden des Dickdarms und des Rektums. Hier im Bereich des Toten Meeres sieht man ein sehr hohes Risiko. Hier das Risiko für Brustkrebs in Dunkelgrün. Die Farben entsprechen einander nicht. Doch offensichtlich gibt es eine bemerkenswerte Überlappung dieser Bereiche, woraus hervorgeht, dass hier ein hohes Risiko für Brustkrebs und für Krebsleiden des Dickdarms und des Rektums besteht. Dasselbe Bild ergibt sich, wenn man beispielsweise die Bereiche für Krebserkrankungen der Bauchspeicheldrüse und der Lunge vergleicht. Schließlich gibt es offensichtlich einige Bereiche, in denen es zu Diskrepanzen kommt, zumindest bei diesen beiden Krebsformen, jedoch eine relative Übereinstimmung zwischen den anderen beiden Krebsarten. Doch seit 1977 wurde vermutet, dass wir die Gründe für diese Wirkung erkannt haben, denn wenn man Fleisch grillt, brät oder röstet, erhält man eine Reihe chemischer Verbindungen während der Zubereitung, die eindeutig karzinogen sind, wenn man sie Nagetieren einimpft. Und dies war offensichtlich eine gute Erklärung für das hohe Risiko des Verzehrs von rotem Fleisch über längere Zeiträume. Eine Reihe von ihnen sind hier aufgelistet. Nun, das Problem, das sich hier ergab, war im Prinzip bereits in der ersten Veröffentlichung von Sugimura und seinen Kollegen aus dem Jahre 1977 sichtbar. Denn wenn man Fisch brät oder grillt, Fisch auf ähnliche Weise zubereitet, entstehen dieselben Karzinogene. Wenn man Geflügel auf gleiche Weise zubereitet, entstehen diese Arten von Karzinogenen ebenfalls - in manchen Fällen sogar in höheren Konzentrationen als bei der Zubereitung von rotem Fleisch. Und dies erfordert eine Erklärung. Die Sache ist sogar noch spezifischer, denn wenn man sich Länder anschaut, in denen rotes Fleisch in größerem Umfang konsumiert wird - sagen wir in arabischen Ländern, wo hauptsächlich Schaf-, Lamb- und Ziegenfleisch gegessen wird -, dort ist die Häufigkeit dieser Krebsarten erstaunlich gering. Schweinefleisch in China. Die Chinesen essen zwar nicht ausschließlich Schweinefleisch, aber es ist eine Hauptquelle von rotem Fleisch. Das Rot ist hier eher intermediär, und es ist sehr interessant, dies zu sehen. Schauen Sie sich die Situation in Indien an, wo praktisch kein Rindfleisch verzehrt wird. Indien ist weltweit führend: Die Häufigkeit von Krebsleiden des Dickdarms und Rektums ist hier weltweit am geringsten. In einem pathologischen Institut in Kalkutta sah ich im Jahr 2008 einen einzigen Fall von kolorektalem Krebs. Im Vergleich zu den europäischen pathologischen Instituten ist das ziemlich erstaunlich. Was sind die Erklärungen hierfür? Es muss einen Grund hierfür geben. Es scheint also ein speziell mit Rindfleisch zusammenhängender Faktor zu sein. Natürlich besteht die Möglichkeit, dass es in Rindfleisch noch unentdeckte chemische Karzinogene gibt, die in weißem Fleisch nicht vorhanden sind. Doch die andere Erklärung - zumindest für einen Biologen wie mich - ist attraktiver: Nämlich dass es in Rindfleisch einen ansteckenden Erreger gibt, der relativ hitzebeständig ist und dass dieser Rindfleischfaktor auf Menschen übertragen werden und unter diesen Bedingungen zur Entstehung von Krebs führen kann. Wenn Sie die Temperatur in diesen schmackhaft zubereiteten Roastbeefs messen, so entspricht sie normalerweise etwa 30-50° C. Dies sind Temperaturen, die eine ganze Reihe von potentiellen Krebserregern problemlos überstehen, ohne ihre Infektiosität einzubüßen, wie zum Beispiel das Papillomavirus. Viren vom Polyomatyp sind sehr wahrscheinlich auch etwas schwerer zu testen. Auch Viren mit einzelnen DNA-Strängen können diese Bedingungen überleben. Polyomaviren kommen hier ebenfalls besonders in Frage, ebenso wie diese hier, da sie Temperaturen von 80°C problemlos für längere Zeit überstehen. Wir kennen nur eine Art bei Rindern, doch bereits neun Arten bei Menschen, und es ist sehr wahrscheinlich, dass es sie gibt. Lassen Sie mich noch auf einen anderen Punkt eingehen, der die Situation sogar noch hervorzuheben scheint, wenn man Japan und Indien unter diesen Bedingungen vergleicht. Erstaunlicherweise hat Japan eine sehr hohe Häufigkeit von Krebserkrankungen des Dickdarms und Rektums, und es ist interessant, sich die Epidemiologie dessen anzusehen, was in Japan im Vergleich zu Indien geschehen ist. Sie sehen hier einige statistische Daten, die in Japan seit etwa 1975, 1980 gesammelt wurden, und Sie sehen, dass diese Krebsart enorm angestiegen ist. Man kann aus diesem Zeitabschnitt zurückrechnen, dass der Anstieg etwa um 1965 begann. In Korea begannen die Aufzeichnungen später, doch man sieht genau dieselbe Entwicklung. Was ist in diesen Ländern geschehen? Nun, einer der Hauptaspekte dessen, was sich hier ereignete, war die Einführung von großen Mengen von Rindfleisch, besonders aus den USA. Die zunehmende Essgewohnheit - und es ist eine sehr beliebte Art Shabu-Shabu zu essen, ein japanisches Fleischfondue - besteht darin, dünne Fleischscheiben in kochendes Wasser zu tauchen und dann schnell wieder herauszunehmen. Normalerweise wird es nach weniger als einer Minute wieder herausgenommen. Man breitet es aus und es ist noch sehr roh. Es wird sehr gern gegessen. Dies sind Korrelationen, sie beweisen nichts. Doch es ist eine interessante Beobachtung, die tatsächlich die Frage aufwirft, ob es im Rindfleisch einen Infektionsfaktor für Krebserkrankungen von Dickdarm und Rektum gibt, der künftig noch gefunden werden muss. Nun, hoffentlich bleiben mir noch einige Minuten. Ich werde abschließend noch über einen anderen Aspekt sprechen, da er sehr interessant ist: die Krebserkrankungen im Kindesalter, Leukämie in der Kindheit. Ich werde nur kurz darauf eingehen, indem ich darauf hinweise, dass wir es hier ebenfalls mit einer äußerst interessanten epidemiologischen Situation zu tun haben, dass nämlich mehrere Infektionen im ersten Lebensjahr einen Schutz vor der Entwicklung von Leukämie in der Kindheit bieten. Ein unterprivilegierter sozialer Status, gedrängte Wohnverhältnisse, viele Geschwister. Das Risiko ist umgekehrt proportional zur Geburtsreihenfolge, d.h. ein erstgeborenes Kind hat ein höheres Risiko als die nachgeborenen Kinder, usw. Stillen ist ein Schutzfaktor. Und im umgekehrten Fall haben Sie hier eine Reihe von Risikofaktoren: seltene Infektionen, ein hoher sozioökonomischer Status und pränatale chromosomale Translokationen sind offensichtlich wichtige Faktoren bei der Entstehung von Leukämie. Dieselben Translokationsarten treten jedoch auch bei gesunden Individuen in geringer Häufigkeit auf. Daher sind sie an sich für die Entwicklung von Krebs nicht ausreichend. Ein paar andere Punkte werde ich aus Zeitgründen übergehen. Wenn man sich einige Länder mit erfolgreichen Volkswirtschaften anschaut, so ist das Risiko in ihnen höher, während es in ärmeren Bevölkerungen für diese Arten von Leukämie vergleichsweise geringer ist. Wir haben versucht, darüber zu spekulieren, was der Grund für dieses seltsame Phänomen sein könnte, und haben den Vorschlag gemacht, dass eine pränatale Infektion, eine Infektion vor der Geburt zu infizierten Zellen führen könnte, die sich nach der Geburt vermehren. Die Anzahl dieser Zellen nimmt drastisch zu, und es befindet sich ein ansteckender Erreger in diesen Zellen. Es liegt hier eine Belastung vor, die möglicherweise der Hauptfaktor für die anschließende Entwicklung der Leukämien ist. Durch anschließende Infektionen nach der Geburt kommt es dann - da es sich hierbei hauptsächlich um Infektionen der Atemwege handelt - zur Produktion von Interferon und antiviralem Zytokin, und unter diesen Bedingungen kommt es zu einer Verringerung der Belastung und des damit einhergehenden Risikos. Wenn man also so etwas postuliert, muss man zunächst nach Infektionen suchen, zu denen es vor der Geburt kommt, die wahrscheinlich zu Vermehrungen in den Zellen führen, aus denen die Leukämien hervorgehen, die speziellen Leukämien der Kindheit. Und anschließend sollte sie auch ziemlich empfindlich für Interferon sein. Gibt es solche Infektionen? Die Antwort lautet: ja. Es gibt mindestens eine Infektion, die alle diese Kriterien erfüllt, und dies sind die sogenannten TT-Viren, Anelloviren, wie man sie nennt - eigentlich eine Namensverwechslung. Doch der interessante Aspekt ist, dass wir alle mit diesen Erregern infiziert sind, dass wir sie in diesem Alter in unserem peripheren Blut tragen. Sie vermehren sich offensichtlich in lymphatischen und Knochenmarkszellen. Man hat zeigen können, dass es bei Patienten, die mit Interferon behandelt werden, weil sie dauerhaft mit Hepatitis-C-Viren infiziert sind, ebenfalls zu einer drastischen Verringerung der Anzahl der TT-Viren kommt, die durch pränatale Infektion erworben werden. Sie werden vor der Geburt erworben, oder zumindest geschieht die Ansteckung zu einem bestimmten Prozentsatz unter dieser Bedingung. Dies ist lediglich eine Zusammenfassung dessen, was wir über diese mehr als hundert, wahrscheinlich weit mehr als hundert Genotypen dieser Viren wissen, die in allen menschlichen Populationen weit verbreitet sind. Die vertikale Übertragung habe ich erwähnt. Der interessanteste Aspekt ist in diesem Zusammenhang, dass es meistens, sehr häufig, dazu kommt, dass das Genom sich neu anordnet, was teilweise zu sich eigenständig replizierenden, sub-genomischen Molekülen mit neuen offenen Leserahmen führt. Ich denke, dies würde einen weiteren Vortrag verdienen, um es im Detail besprechen zu können. Dennoch möchte ich sagen, dass es sich hierbei um relativ unzureichend beschriebene, episomal persistierende Viren mit DNA-Einzelsträngen handelt, die nur einen Bereich enthalten, der in all diesen verschiedenen Genotypen äußerst gut erhalten bleibt. Tatsächlich haben wir in dieser Richtung zahlreiche Untersuchungen durchgeführt, die zunächst beweisen, dass es auch in Tumorzellen einige chimäre Moleküle gibt, die eine Verbindung zwischen diesem Bereich hier und spezifischen zellulären Sequenzen beweisen, die sich als äußerst interessant herausgestellt hat. Ich habe vergessen zu erwähnen, dass hier etwa 3800 Basen zur Verfügung stehen, obwohl es auch kleinere Moleküle mit 2800 Basen gibt. Und dies ist nun ein Kapitel, dem wir bei Leukämiezellen, bei Zellen des Hodgkin-Lymphoms und insbesondere in Zelllinien von kolorektalen Tumoren begegnen. Die Persistenz vieler dieser chimären Molekültypen, die in einer großen Zahl von Ihnen vorhanden sind, hat sich bislang fast überall gezeigt, soweit unsere Experimente uns dies zu erkennen geben. Doch die Ursachen dieser Arten von Zuständen sind uns noch unbekannt. Hierzu sind weitere Untersuchungen und Studien erforderlich. Dies sind die Personen, das Team, das hauptsächlich über TT-Viren arbeitet: Ethel-Michele de Villiers, die ebenfalls im Auditorium sitzt, ist zufälligerweise auch meine Frau. Auch einige andere dieser Damen hier sind Zuhörer, und ich glaube, dass Sylvia Barkosky ebenfalls an diesem Treffen teilnimmt. Fragen, die Sie zu diesem Thema haben, können Sie auch ihr stellen. Was ich momentan denke, ist, dass wir wirklich sorgfältiger nach neuen Arten von Mechanismen suchen müssen, durch die Infektionserreger zur Entwicklung von Krebs beim Menschen beitragen können. Und wissen Sie: Wenn wir gegenwärtig bereits 21 % der menschlichen Krebserkrankungen auf diese Art von Infektionen zurückführen können und wenn es zutrifft, dass die Bösartigkeit einiger blutbildender Systeme und der Magenkrebs - nein, nicht der Magenkrebs - der Dickdarmkrebs ebenfalls mit Infektionen zusammenhängt, dann würde dieser Prozentsatz auf weltweit 35 % aller Krebsleiden ansteigen. Und selbst hier ist Magenkrebs - Entschuldigung - Dickdarmkrebs für etwa 20 % aller Krebserkrankungen verantwortlich. Es ist also ein wichtiges Problem, und ich schließe mich insbesondere Prof. Blackburn an, die dies bereits gesagt hat: Wenn man all diese jungen Studenten sieht, die an diesen Problemen arbeiten, ist es wirklich wichtig, dass meine seine Augen offenhält. Dies ist kein Arbeitsgebiet, das abgeschlossen ist. Ich glaube, es ist ein Arbeitsgebiet, das wesentlich mehr Aufmerksamkeit verdient. Dreißig Jahre lang war es sehr schwer, irgendein Interesse für diese Art von Erregern zu finden. Zurzeit ändert sich das glücklicherweise, doch wir müssen noch mehr darüber forschen. Ich danke Ihnen vielmals für Ihre Aufmerksamkeit.

Harald zur Hausen on Cancer Vaccines
(00:05:30 - 00:09:37)



4. Additional Lindau Lectures on Cancer

Introductory Mini Lecture on Cancer.

1954 Gerhard Domagk: "Chemotherapy of Tumors (German presentation)".

1960 William: "Murphy X-Ray Treatment of Chronic Leukemia."

1969 Albert Szent-Györgyi: “Molecules, Electrons and Biology".

1976 Ivar Giaever: "Surface Physics and Immunology",

1979 Ivar Giaever: "Biology and Solid Surfaces".

1982 Ivar Giaever: "Growth of Mammalian Cells at Liquid Interfaces".

1985 Ivar Giaever: "Monitoring Normal and Cancerous Cells with an Electric Field".

1981 Linus Pauling: “Vitamin C in the Prevention and Treatment of Cancer".

1981 Howard Temin: “The Evolution of Retroviruses".

1988 Ivar Giaever: "Electrical Detection of Enzymes and Cells".

1991 Ivar Giaever: "Fractal Noise from Normal and Cancer Cells".

1994 Ivar Giaever: "How to Start a High-Tech-Business".

2014 Aaron Ciechanover: "The Revolution of Personalized Medicine: Are We Going to Cure All Diseases and at What Price?".

2014 Steven Chu: "You can see a lot by observing: Optical Microscopy 2.0".

2014 Roger Tsien: "Molecules Against Cancer or for Long-Term Memory Storage".

2014 Harald zur Hausen: "Infections Linked to Human Cancers: Mechanisms and Synergisms".

2014 J. Michael Bishop: "Forging a Genetic Paradigm for Cancer".