ABOUT THE SPEAKER
Tal Danino - Synthetic biologist
Tal Danino explores the emerging frontier of combining biology and engineering (and art). He is a 2015 TED Fellow.

Why you should listen

Tal Danino's research explores the emerging frontier of combining biology, engineering and medicine. His work as a synthetic biologist focuses on reprogramming bacteria to detect and treat diseases in our bodies such as cancer.

Originally from Los Angeles, Danino received B.S. degrees from UCLA in Physics, Chemistry and Math, and received his Ph.D. in Bioengineering from UCSD. He did a postdoctoral fellowship at the Massachusetts Institute of Technology and is currently an assistant professor at Columbia University in New York.

Danino's work has been published in scientific journals and highlighted in several popular press venues. He actively develops "Bio-Art" projects that share perspectives and stories about science with recent projects featured in the New York Times, WIRED, and the Wall Street Journal.

More profile about the speaker
Tal Danino | Speaker | TED.com
TED2015

Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)

Tal Danino: Můžeme využít bakterie k detekci rakoviny (a možná ji i léčit)

Filmed:
1,329,748 views

Rakovina jater je jednou z nejobtížněji detekovatelných rakovin, ale syntetický biolog Tal Danino měl originální myšlenku: Co kdybychom mohli vytvořit probiotika, jedlé bakterie, které by byly naprogramovány k nalezení jaterních nádorů? Jeho pohled využívá něčeho, čemu o bakteriích teprve začínáme rozumět: jejich schopnosti quorum sensing; dělání nečeho společně ve chvíli, kdy dosáhnou kritické velikosti. Danino, TED Fellow, vysvětluje jak quorum sensing funguje – a jak chytré spolupracující bakterie mohou jednoho dne změnit léčbu rakoviny.
- Synthetic biologist
Tal Danino explores the emerging frontier of combining biology and engineering (and art). He is a 2015 TED Fellow. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:12
You maysmět not realizerealizovat this,
0
788
1745
Zřejmě si to neuvědomujete,
00:14
but there are more bacteriabakterie in your bodytělo
than starshvězdy in our entirecelý galaxygalaxie.
1
2533
4880
ale ve vašem těle je více bakterií
než hvězd v celé galaxii.
00:20
This fascinatingfascinující universevesmír
of bacteriabakterie insideuvnitř of us
2
8040
3127
Tento fascinující vesmír
bakterií v nás
00:23
is an integralnedílnou partčást of our healthzdraví,
3
11167
2276
je nedílnou součástí našeho zdraví
00:25
and our technologytechnika is evolvingvyvíjející se so rapidlyrychle
4
13443
2089
a naše technologie se vyvíjí tak rapidně,
00:27
that todaydnes we can programprogram these bacteriabakterie
like we programprogram computerspočítačů.
5
15532
4759
že dnes můžeme programovat tyto bakterie
jako programujeme počítače.
00:33
Now, the diagramdiagram that you see here,
6
21060
1879
Schéma, které zde vidíte,
00:34
I know it looksvzhled like
some kinddruh of sportssportovní playhrát si,
7
22939
2531
možná vypadá jako
nějaký popis sportovního utkání,
00:37
but it is actuallyvlastně a blueprintBlueprint of
the first bacterialbakteriální programprogram I developedrozvinutý.
8
25470
4156
je ve skutečnosti plán prvního takového
programu, který jsem vytvořil.
00:41
And like writingpsaní softwaresoftware,
we can printtisk and writenapsat DNADNA
9
29626
3321
A stejně jako píšeme software,
můžeme tisknout a psát DNA
00:44
into differentodlišný algorithmsalgoritmy
and programsprogramy insideuvnitř of bacteriabakterie.
10
32947
3227
do různých algoritmů a
programů uvnitř bakterií.
00:48
What this programprogram does
is producesprodukuje fluorescentfluorescenční proteinsproteinů
11
36824
2695
Tento program produkuje
fluorescenční proteiny,
00:51
in a rhythmicrytmické fashionmóda
12
39519
1438
rytmickým způsobem,
00:52
and generatesgeneruje a smallmalý moleculemolekula
13
40957
1602
a generuje malou molekulu
00:54
that allowsumožňuje bacteriabakterie
to communicatekomunikovat and synchronizesynchronizovat,
14
42559
2578
umožňující bakteriím komunikaci
a synchronizaci tak,
00:57
as you're seeingvidění in this moviefilm.
15
45137
1838
jak vidíte v tomto videu.
00:59
The growingrostoucí colonykolonie of bacteriabakterie
that you see here
16
47505
2280
Zvětšující se kolonie bakterií,
kterou zde vidíte,
01:01
is about the widthšířka of a humančlověk hairvlasy.
17
49785
1993
je zhruba šířky lidského vlasu.
01:03
Now, what you can't see
is that our geneticgenetický programprogram
18
51778
2507
To, co nemůžete vidět, je, že
náš genetický program
01:06
instructspokyn these bacteriabakterie
to eachkaždý producevyrobit smallmalý moleculesmolekul,
19
54285
3483
instruuje tyto bakterie
k produkci malých molekul,
01:09
and these moleculesmolekul travelcestovat betweenmezi
the thousandstisíce of individualindividuální bacteriabakterie
20
57768
3413
které putují mezi tisíci
jednotlivými bakteriemi
01:13
tellingvyprávění them when to turnotočit se on and off.
21
61181
2716
a říkají jim, kdy se mají
zapnout a vypnout.
01:15
And the bacteriabakterie synchronizesynchronizovat
quitedocela well at this scaleměřítko,
22
63897
3251
A bakterie se velmi dobře
při této velikosti synchronizují,
01:19
but because the moleculemolekula that synchronizessynchronizuje
them togetherspolu can only travelcestovat so fastrychle,
23
67148
3994
ale protože molekula, která je
synchronizuje, cestuje omezenou rychlostí,
01:23
in largervětší colonieskolonií of bacteriabakterie,
this resultsvýsledky in travelingcestování wavesvlny
24
71142
3576
ve větších koloniích to způsobuje
cestující vlny
01:26
betweenmezi bacteriabakterie that are
fardaleko away from eachkaždý other,
25
74718
2902
mezi bakteriemi, které jsou od sebe
velmi vzdáleny.
01:29
and you can see these wavesvlny going
from right to left acrosspřes the screenobrazovka.
26
77620
3736
Můžete vidět tyto vlny, jak se pohybují
zprava doleva napříč obrazovkou.
01:33
Now, our geneticgenetický programprogram
reliesje založena on a naturalpřírodní phenomenonjev
27
81356
2788
Náš genetický program spoléhá
na přírodní jev,
01:36
calledvolal quorumkvorum sensingsnímání,
28
84144
1173
kterému se říká quorum sensing,
01:37
in whichkterý bacteriabakterie triggerspoušť coordinatedkoordinované
and sometimesněkdy virulentvirulentní behaviorschování
29
85317
3332
při kterém bakterie spustí koordinované
a občas nakažlivé chování,
01:40
oncejednou they reachdosáhnout a criticalkritické densityhustota.
30
88649
2941
jakmile dosáhnou kritické hustoty.
01:43
You can observeDodržujte quorumkvorum sensingsnímání
in actionakce in this moviefilm,
31
91590
2655
Quorum sensing v akci můžete
vidět v tomto videu,
01:46
where a growingrostoucí colonykolonie of bacteriabakterie
only beginszačíná to glowzáře
32
94245
3642
kde zvětšující se kolonie bakterií,
začíná zářit,
01:49
oncejednou it reachesdosahuje a highvysoký
or criticalkritické densityhustota.
33
97887
2371
jakmile dosáhne vysoké nebo
kritické hustoty.
Náš genetický program
01:52
Our geneticgenetický programprogram
34
100258
1842
01:54
continuespokračuje producingprodukovat these
rhythmicrytmické patternsvzory of fluorescentfluorescenční proteinsproteinů
35
102100
3151
pokračuje v produkci těchto
rytmický vzorů fluorescenčních proteinů
01:57
as the colonykolonie growsroste outwardssměrem ven.
36
105251
2368
současně s růstem kolonie.
01:59
This particularkonkrétní moviefilm and experimentexperiment
we call The SupernovaSupernova,
37
107619
3691
Tomuto konkrétnímu videu a pokusu
říkáme Supernova,
02:03
because it looksvzhled like an explodingexploduje starhvězda.
38
111310
3030
protože vypadá jako explodující hvězda.
02:06
Now, besideskromě programmingprogramování
these beautifulKrásná patternsvzory,
39
114340
2390
Kromě programování těchto krásných vzorců,
02:08
I wonderedpřemýšlel, what elsejiný can we get
these bacteriabakterie to do?
40
116730
2591
jsem přemýšlel. Co dalšího bychom mohli
přimět bakterie dělat?
02:11
And I decidedrozhodl to exploreprozkoumat
how we can programprogram bacteriabakterie
41
119321
2579
Rozhodl jsem se prozkoumat,
jak programovat bakterie,
02:13
to detectdetekovat and treatzacházet diseasesnemoci
in our bodiestěla like cancerrakovina.
42
121900
2789
aby detekovaly a léčily nemoci
jako rakovina.
02:18
One of the surprisingpřekvapující factsfakta about bacteriabakterie
43
126009
2298
Jeden z překvapivých
faktů o bakteriích je,
02:20
is that they can naturallypřirozeně growrůst
insideuvnitř of tumorsnádorů.
44
128307
3437
že mohou přirozeně růst uvnitř nádorů.
02:23
This happensse děje because typicallytypicky tumorsnádorů
45
131744
1764
To se děje proto, že nádory
jsou obvykle
02:25
are areasoblasti where the immuneimunní systemSystém
has no accesspřístup,
46
133508
2415
nepřístupné imunitnímu systému,
02:27
and so bacteriabakterie find these tumorsnádorů
47
135923
1997
takže bakterie tyto tumory najdou
02:29
and use them as a safebezpečný havenútočiště
to growrůst and thriveprospívat.
48
137920
3831
a užívají je jako bezpečné útočiště,
aby rostly a vzkvétaly.
02:33
We startedzačal usingpoužitím probioticprobiotikum bacteriabakterie
49
141751
1834
Začali jsme používat
probiotické bakterie,
02:35
whichkterý are safebezpečný bacteriabakterie
that have a healthzdraví benefitvýhoda,
50
143585
2624
což jsou bezpečné, zdraví
prospěšné bakterie
02:38
and foundnalezeno that
when orallyorálně delivereddodáno to micemyši,
51
146209
2461
a zjistili jsme, že
při ústním podání myším
02:40
these probioticsProbiotika would selectivelyselektivně
growrůst insideuvnitř of liverjátra tumorsnádorů.
52
148670
4156
rostou tato probiotika selektivně
v jaterních nádorech.
02:44
We realizeduvědomil that the mostvětšina convenientpohodlné way
53
152826
1954
Uvědomili jsme si, že nejlepší způsob,
02:46
to highlightzvýraznění the presencepřítomnost
of the probioticsProbiotika,
54
154780
2081
jak zvýraznit přítomnost probiotik,
02:48
and henceproto, the presencepřítomnost of the tumorsnádorů,
55
156861
1863
a tedy přítomnost nádorů,
02:50
was to get these bacteriabakterie
to producevyrobit a signalsignál
56
158724
2229
bylo přimět bakterie produkovat signál,
02:52
that would be detectablezjistitelné in the urinemoč,
57
160953
2116
který by byl detekovatelný v moči.
02:55
and so we specificallykonkrétně
programmedprogramován these probioticsProbiotika
58
163069
2412
Tak jsme tato probiotika
přímo naprogramovali,
02:57
to make a moleculemolekula that would changezměna
the colorbarva of your urinemoč
59
165481
2879
aby vytvářela molekulu,
která změní barvu moči,
03:00
to indicateuveďte the presencepřítomnost of cancerrakovina.
60
168360
2810
což by signalizovalo přítomnost rakoviny.
03:03
We wentšel on to showshow that this technologytechnika
61
171170
2010
Prokázali jsme, že tato technologie
03:05
could sensitivelycitlivě and specificallykonkrétně
detectdetekovat liverjátra cancerrakovina,
62
173180
3190
může citlivě a cíleně detekovat
rakovinu jater,
03:08
one that is challengingnáročný
to detectdetekovat otherwisev opačném případě.
63
176370
2690
rakovinu, kterou je jinak
velmi obtížné detekovat.
03:11
Now, sinceod té doby these bacteriabakterie
specificallykonkrétně localizelokalizovat to tumorsnádorů,
64
179891
2999
Protože se tyto bakterie specificky
umisťují v nádorech,
03:14
we'vejsme been programmingprogramování them
to not only detectdetekovat cancerrakovina
65
182890
2588
naprogramovali jsme je nejenom
na detekci rakoviny,
03:17
but alsotaké to treatzacházet cancerrakovina
66
185478
1788
ale i na léčbu rakoviny,
03:19
by producingprodukovat therapeuticterapeutický moleculesmolekul
from withinv rámci the tumornádor environmentživotní prostředí
67
187266
3227
pomocí produkce terapeutických
molekul zevnitř nádoru,
03:22
that shrinksmršťovat the existingexistující tumorsnádorů,
68
190493
2322
které zmenší
existující tumory.
03:24
and we'vejsme been doing this
usingpoužitím quorumkvorum sensingsnímání programsprogramy
69
192815
2755
To děláme pomocí programů
užívající quorum sensing,
03:27
like you saw in the previouspředchozí moviesfilmy.
70
195570
1843
jak jste viděli v předchozím videu.
03:29
AltogetherCelkem, imaginepředstav si in the futurebudoucnost
takingpřijmout a programmedprogramován probioticprobiotikum
71
197413
3697
Představte si, že v budoucnosti
užijete naprogramovaných probiotik,
03:33
that could detectdetekovat and treatzacházet cancerrakovina,
72
201110
2479
která mohou detekovat a léčit rakovinu
03:35
or even other diseasesnemoci.
73
203589
2581
nebo dokonce i jiné nemoci.
03:38
Our abilityschopnost to programprogram bacteriabakterie
74
206960
1644
Naše schopnost programovat bakterie
03:40
and programprogram life
75
208604
1695
a programovat život
03:42
opensse otevře up newNový horizonsobzory in cancerrakovina researchvýzkum,
76
210299
2949
otevírá nové obzory výzkumu rakoviny.
03:45
and to sharepodíl this visionvidění,
I workedpracoval with artistumělec VikVIK MunizMuniz
77
213248
2735
Pro sdílení této vize spolupracuji s
umělcem Vikem Munizem
03:47
to createvytvořit the symbolsymbol of the universevesmír,
78
215983
1816
na vytvoření symbolu vesmíru
03:49
madevyrobeno entirelyzcela out of bacteriabakterie
or cancerrakovina cellsbuněk.
79
217799
3641
tvořeného zcela z bakterií nebo
rakovinových buněk.
03:53
UltimatelyNakonec, my hopenaděje is that the beautykrása
and purposeúčel of this microscopicmikroskopické universevesmír
80
221443
5202
Ve výsledku doufám, že krása a účel
mikroskopického vesmíru
03:58
can inspireinspirovat newNový and creativetvořivý approachespřístupy
for the futurebudoucnost of cancerrakovina researchvýzkum.
81
226645
4899
inspiruje nové a tvůrčí přístupy
v budoucnosti výzkumu rakoviny.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
Děkuji.
04:06
(ApplausePotlesk)
83
234168
3766
(Potlesk)

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Tal Danino - Synthetic biologist
Tal Danino explores the emerging frontier of combining biology and engineering (and art). He is a 2015 TED Fellow.

Why you should listen

Tal Danino's research explores the emerging frontier of combining biology, engineering and medicine. His work as a synthetic biologist focuses on reprogramming bacteria to detect and treat diseases in our bodies such as cancer.

Originally from Los Angeles, Danino received B.S. degrees from UCLA in Physics, Chemistry and Math, and received his Ph.D. in Bioengineering from UCSD. He did a postdoctoral fellowship at the Massachusetts Institute of Technology and is currently an assistant professor at Columbia University in New York.

Danino's work has been published in scientific journals and highlighted in several popular press venues. He actively develops "Bio-Art" projects that share perspectives and stories about science with recent projects featured in the New York Times, WIRED, and the Wall Street Journal.

More profile about the speaker
Tal Danino | Speaker | TED.com