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)

Ταλ Ντανίνο: Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε βακτήρια για να εντοπίσουμε τον καρκίνο (και ίσως να τον θεραπεύσουμε)

Filmed:
1,329,748 views

Ο καρκίνος του ήπατος είναι ένας από τους δυσκολότερους να διαγνωστούν, αλλά ο συνθετικός βιολόγος Ταλ Ντανίνο είχε μια πρωτότυπη σκέψη: Κι αν μπορούσαμε να δημιουργήσουμε ένα προβιοτικό, βρώσιμο βακτήριο που θα ήταν «προγραμματισμένο» να βρίσκει όγκους στο ήπαρ; Η ιδέα του εκμεταλλεύεται κάτι που μόλις αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε για τα βακτήρια: τη δύναμη του μηχανισμού διακυτταρικής χημικής επικοινωνίας, ή το να κάνουν κάτι μαζί μόλις φτάσουν μια κρίσιμη μάζα. Ο Ντανίνο, ένας υπότροφος του TED, εξηγεί πώς λειτουργεί ο μηχανισμός διακυτταρικής χημικής επικοινωνίας -- και πώς έξυπνα βακτήρια που συνεργάζονται μπορεί κάποτε να αλλάξουν τη θεραπεία του καρκίνου.
- 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 mayενδέχεται not realizeσυνειδητοποιώ this,
0
788
1745
Ίσως να μην το αντιλαμβάνεστε,
00:14
but there are more bacteriaβακτήρια in your bodyσώμα
than starsαστέρια in our entireολόκληρος galaxyγαλαξίας.
1
2533
4880
αλλά υπάρχουν περισσότερα
βακτήρια στο σώμα σας
απ' ό,τι αστέρια
σε ολόκληρο τον γαλαξία μας.
00:20
This fascinatingγοητευτικός universeσύμπαν
of bacteriaβακτήρια insideμέσα of us
2
8040
3127
Αυτό το εκπληκτικό σύμπαν
των βακτηρίων μέσα μας
00:23
is an integralαναπόσπαστο partμέρος of our healthυγεία,
3
11167
2276
είναι ένα αναπόσπαστο
κομμάτι της υγείας μας,
00:25
and our technologyτεχνολογία is evolvingεξελίσσεται so rapidlyταχέως
4
13443
2089
και η τεχνολογία εξελίσσεται τόσο γρήγορα
00:27
that todayσήμερα we can programπρόγραμμα these bacteriaβακτήρια
like we programπρόγραμμα computersΥπολογιστές.
5
15532
4759
που σήμερα μπορούμε να προγραμματίσουμε
αυτά τα βακτήρια όπως τους υπολογιστές.
00:33
Now, the diagramδιάγραμμα that you see here,
6
21060
1879
Τώρα, το διάγραμμα που βλέπετε εδώ,
00:34
I know it looksφαίνεται like
some kindείδος of sportsΑθλητισμός playπαίζω,
7
22939
2531
ξέρω ότι φαίνεται
σαν τη στρατηγική ενός αγωνίσματος,
00:37
but it is actuallyπράγματι a blueprintσχεδιάγραμμα of
the first bacterialβακτηριακός programπρόγραμμα I developedαναπτηγμένος.
8
25470
4156
αλλά στην πραγματικότητα
είναι το σχέδιο του πρώτου βακτηριακού
προγράμματος που έκανα.
00:41
And like writingΓραφή softwareλογισμικό,
we can printΤυπώνω and writeγράφω DNADNA
9
29626
3321
Όπως στη συγγραφή προγραμμάτων,
μπορούμε να τυπώσουμε και να γράψουμε DNA
00:44
into differentδιαφορετικός algorithmsαλγορίθμους
and programsπρογράμματα insideμέσα of bacteriaβακτήρια.
10
32947
3227
με διαφορετικούς αλγόριθμους
και προγράμματα μέσα στα βακτήρια.
00:48
What this programπρόγραμμα does
is producesπαράγει fluorescentλαμπτήρες φθορισμού proteinsπρωτεΐνες
11
36824
2695
Αυτό που κάνει το πρόγραμμα είναι
να παράγει φθορίζουσες πρωτεΐνες
με ρυθμικό τρόπο
00:51
in a rhythmicρυθμική fashionμόδα
12
39519
1438
00:52
and generatesδημιουργεί a smallμικρό moleculeμόριο
13
40957
1602
και να παράγει ένα μικρό μόριο
00:54
that allowsεπιτρέπει bacteriaβακτήρια
to communicateεπικοινωνώ and synchronizeΣυγχρονισμός,
14
42559
2578
που επιτρέπει στα βακτήρια
να επικοινωνούν και να συγχρονίζονται,
00:57
as you're seeingβλέπων in this movieταινία.
15
45137
1838
όπως βλέπετε σε αυτή την ταινία.
00:59
The growingκαλλιέργεια colonyαποικία of bacteriaβακτήρια
that you see here
16
47505
2280
Η αυξανόμενη αποικία βακτηρίων
που βλέπετε εδώ
01:01
is about the widthπλάτος of a humanο άνθρωπος hairμαλλιά.
17
49785
1993
έχει το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας.
01:03
Now, what you can't see
is that our geneticγενετική programπρόγραμμα
18
51778
2507
Αυτό που δεν βλέπετε είναι
ότι το γενετικό πρόγραμμά μας
01:06
instructsαναθέτει στον these bacteriaβακτήρια
to eachκαθε produceπαράγω smallμικρό moleculesμόρια,
19
54285
3483
δίνει εντολή στα βακτήρια
να παράγουν το καθένα μικρά μόρια,
01:09
and these moleculesμόρια travelταξίδι betweenμεταξύ
the thousandsχιλιάδες of individualάτομο bacteriaβακτήρια
20
57768
3413
και αυτά τα μόρια ταξιδεύουν μεταξύ
των χιλιάδων βακτηρίων
01:13
tellingαποτελεσματικός them when to turnστροφή on and off.
21
61181
2716
λέγοντάς τους πότε να ενεργοποιηθούν
και πότε να απενεργοποιηθούν.
01:15
And the bacteriaβακτήρια synchronizeΣυγχρονισμός
quiteαρκετά well at this scaleκλίμακα,
22
63897
3251
Και τα βακτήρια συγχρονίζονται
πολύ καλά σε αυτό το επίπεδο,
01:19
but because the moleculeμόριο that synchronizesσυγχρονίζει
them togetherμαζί can only travelταξίδι so fastγρήγορα,
23
67148
3994
αλλά επειδή το μόριο που τα συγχρονίζει
δεν μπορεί να ταξιδέψει τόσο γρήγορα,
01:23
in largerμεγαλύτερος coloniesαποικίες of bacteriaβακτήρια,
this resultsΑποτελέσματα in travelingταξίδια wavesκυματιστά
24
71142
3576
σε μεγάλες αποικίες βακτηρίων,
αυτό προκαλεί κύματα που ταξιδεύουν
01:26
betweenμεταξύ bacteriaβακτήρια that are
farμακριά away from eachκαθε other,
25
74718
2902
ανάμεσα στα βακτήρια που είναι
μακριά το ένα από το άλλο,
01:29
and you can see these wavesκυματιστά going
from right to left acrossαπέναντι the screenοθόνη.
26
77620
3736
και βλέπετε αυτά τα κύματα να πηγαίνουν
από δεξιά στα αριστερά στην οθόνη.
01:33
Now, our geneticγενετική programπρόγραμμα
reliesστηρίζεται on a naturalφυσικός phenomenonφαινόμενο
27
81356
2788
Το γενετικό μας πρόγραμμα βασίζεται
σε ένα φυσικό φαινόμενο
01:36
calledπου ονομάζεται quorumαπαρτία sensingεξεύρεση της φόρας,
28
84144
1173
τον μηχανισμό διακυτταρικής
χημικής επικοινωνίας
01:37
in whichοι οποίες bacteriaβακτήρια triggerδώσει το έναυσμα για coordinatedσυντονισμένη
and sometimesωρες ωρες virulentλοιμογόνο behaviorsσυμπεριφορές
29
85317
3332
όπου τα βακτήρια προκαλούν
συντονισμένες και λοιμογόνες συμπεριφορές
01:40
onceμια φορά they reachφθάνω a criticalκρίσιμος densityπυκνότητα.
30
88649
2941
όταν φτάσουν μια κρίσιμη πυκνότητα.
01:43
You can observeπαρατηρούν quorumαπαρτία sensingεξεύρεση της φόρας
in actionδράση in this movieταινία,
31
91590
2655
Παρατηρείτε τον μηχανισμό
εν δράσει σε αυτή την ταινία,
01:46
where a growingκαλλιέργεια colonyαποικία of bacteriaβακτήρια
only beginsαρχίζει to glowλάμψη
32
94245
3642
όπου μια αυξανόμενη αποικία βακτηρίων
ξεκινά να λάμπει
01:49
onceμια φορά it reachesφτάνει a highυψηλός
or criticalκρίσιμος densityπυκνότητα.
33
97887
2371
μόνο όταν φτάνει
σε υψηλή ή κρίσιμη πυκνότητα.
01:52
Our geneticγενετική programπρόγραμμα
34
100258
1842
Ο γενετικός μας προγραμματισμός
συνεχίζει να παράγει αυτά τα ρυθμικά
πρότυπα φθοριζούσων πρωτεϊνών
01:54
continuesσυνεχίζεται producingπαραγωγή these
rhythmicρυθμική patternsσχέδια of fluorescentλαμπτήρες φθορισμού proteinsπρωτεΐνες
35
102100
3151
01:57
as the colonyαποικία growsμεγαλώνει outwardsπρος τα έξω.
36
105251
2368
καθώς η αποικία μεγαλώνει προς τα έξω.
01:59
This particularιδιαιτερος movieταινία and experimentπείραμα
we call The SupernovaΣουπερνόβα,
37
107619
3691
Ονομάζουμε Σούπερνοβα
τη συγκεκριμένη ταινία και το πείραμα,
02:03
because it looksφαίνεται like an explodingέκρηξη starαστέρι.
38
111310
3030
γιατί μοιάζει με ένα αστέρι
που εκρήγνυται.
02:06
Now, besidesεκτός programmingπρογραμματισμός
these beautifulπανεμορφη patternsσχέδια,
39
114340
2390
Εκτός του προγραμματισμού
αυτών των ωραίων σχημάτων
02:08
I wonderedαναρωτήθηκε, what elseαλλού can we get
these bacteriaβακτήρια to do?
40
116730
2591
αναρωτιόμουν τι άλλο να μπορούν
να κάνουν τα βακτήρια;
Αποφάσισα να εξερευνήσω
πώς θα προγραμματίσουμε βακτήρια
02:11
And I decidedαποφασισμένος to exploreεξερευνώ
how we can programπρόγραμμα bacteriaβακτήρια
41
119321
2579
02:13
to detectανιχνεύουν and treatκέρασμα diseasesασθένειες
in our bodiesσώματα like cancerΚαρκίνος.
42
121900
2789
για να εντοπίζουν και να θεραπεύουν
ασθένειες στα σώματά μας όπως ο καρκίνος.
02:18
One of the surprisingεκπληκτικός factsγεγονότα about bacteriaβακτήρια
43
126009
2298
Ένα από τα εκπληκτικά δεδομένα
για τα βακτήρια
02:20
is that they can naturallyΦυσικά growκαλλιεργώ
insideμέσα of tumorsόγκους.
44
128307
3437
είναι ότι μπορούν να μεγαλώνουν
με φυσικό τρόπο μέσα στους όγκους.
02:23
This happensσυμβαίνει because typicallyτυπικά tumorsόγκους
45
131744
1764
Αυτό γίνεται γιατί οι όγκοι
είναι περιοχές που το ανοσοποιητικό
σύστημα δεν έχει πρόσβαση,
02:25
are areasπεριοχές where the immuneαπρόσβλητος systemΣύστημα
has no accessπρόσβαση,
46
133508
2415
02:27
and so bacteriaβακτήρια find these tumorsόγκους
47
135923
1997
και έτσι τα βακτήρια βρίσκουν τους όγκους
02:29
and use them as a safeασφαλής havenκαταφύγιο
to growκαλλιεργώ and thriveευημερώ.
48
137920
3831
και να τους χρησιμοποιούν σαν απάγγειο
για να μεγαλώνουν και να ευδοκιμούν.
02:33
We startedξεκίνησε usingχρησιμοποιώντας probioticπροβιοτικά bacteriaβακτήρια
49
141751
1834
Αρχικά χρησιμοποιήσαμε προβιοτικά βακτήρια
02:35
whichοι οποίες are safeασφαλής bacteriaβακτήρια
that have a healthυγεία benefitόφελος,
50
143585
2624
που είναι ασφαλή
και έχουν όφελος για την υγεία
02:38
and foundβρέθηκαν that
when orallyπροφορικά deliveredπαραδόθηκε to miceποντίκια,
51
146209
2461
και βρήκαμε ότι όταν δόθηκαν
στοματικά σε ποντίκια,
02:40
these probioticsτα προβιοτικά would selectivelyεπιλεκτικά
growκαλλιεργώ insideμέσα of liverσυκώτι tumorsόγκους.
52
148670
4156
τα προβιοτικά θα μεγάλωναν επιλεκτικά
μέσα σε όγκους στο συκώτι.
02:44
We realizedσυνειδητοποίησα that the mostπλέον convenientβολικός way
53
152826
1954
Αντιληφθήκαμε ότι ο πιο βολικός τρόπος
02:46
to highlightκυριώτερο σημείο the presenceπαρουσία
of the probioticsτα προβιοτικά,
54
154780
2081
να τονίσουμε την παρουσία των προβιοτικών,
02:48
and henceως εκ τούτου, the presenceπαρουσία of the tumorsόγκους,
55
156861
1863
και συνεπώς, την παρουσία των όγκων,
02:50
was to get these bacteriaβακτήρια
to produceπαράγω a signalσήμα
56
158724
2229
ήταν να κάνουμε τα βακτήρια
να παράγουν ένα σήμα
02:52
that would be detectableανιχνεύσιμες in the urineούρο,
57
160953
2116
που θα εντοπίζεται στα ούρα,
02:55
and so we specificallyειδικά
programmedπρογραμματισμένος these probioticsτα προβιοτικά
58
163069
2412
και έτσι προγραμματίσαμε τα προβιοτικά
02:57
to make a moleculeμόριο that would changeαλλαγή
the colorχρώμα of your urineούρο
59
165481
2879
να φτιάχνουν ένα μόριο που θα άλλαζε
το χρώμα των ούρων
03:00
to indicateυποδεικνύω the presenceπαρουσία of cancerΚαρκίνος.
60
168360
2810
για να υποδείξουν
την παρουσία καρκίνου.
03:03
We wentπήγε on to showπροβολή that this technologyτεχνολογία
61
171170
2010
Συνεχίσαμε και δείξαμε
ότι αυτή η τεχνολογία
03:05
could sensitivelyμε ευαισθησία and specificallyειδικά
detectανιχνεύουν liverσυκώτι cancerΚαρκίνος,
62
173180
3190
μπορεί να εντοπίσει με ακρίβεια
τον καρκίνο του ήπατος,
03:08
one that is challengingπροκλητική
to detectανιχνεύουν otherwiseσε διαφορετική περίπτωση.
63
176370
2690
κάτι που είναι δύσκολο υπό άλλες συνθήκες.
03:11
Now, sinceΑπό these bacteriaβακτήρια
specificallyειδικά localizeμεταφράσετε to tumorsόγκους,
64
179891
2999
Αφού αυτά τα βακτήρια
εντοπίζονται ειδικά σε όγκους,
03:14
we'veέχουμε been programmingπρογραμματισμός them
to not only detectανιχνεύουν cancerΚαρκίνος
65
182890
2588
τα προγραμματίζουμε όχι μόνο
να εντοπίζουν τον καρκίνο
03:17
but alsoεπίσης to treatκέρασμα cancerΚαρκίνος
66
185478
1788
αλλά και να τον αντιμετωπίζουν
03:19
by producingπαραγωγή therapeuticθεραπευτικός moleculesμόρια
from withinστα πλαίσια the tumorόγκος environmentπεριβάλλον
67
187266
3227
παράγοντας θεραπευτικά μόρια
μέσα στο περιβάλλον του όγκου
που συρρικνώνουν τους υπάρχοντες όγκους,
03:22
that shrinkμαζεύω the existingυπάρχουσες tumorsόγκους,
68
190493
2322
και το κάνουμε με προγράμματα μηχανισμού
διακυτταρικής χημικής επικοινωνίας
03:24
and we'veέχουμε been doing this
usingχρησιμοποιώντας quorumαπαρτία sensingεξεύρεση της φόρας programsπρογράμματα
69
192815
2755
03:27
like you saw in the previousπροηγούμενος moviesκινηματογράφος.
70
195570
1843
όπως είδατε στις προηγούμενες ταινίες.
03:29
AltogetherΣυνολικά, imagineφαντάζομαι in the futureμελλοντικός
takingλήψη a programmedπρογραμματισμένος probioticπροβιοτικά
71
197413
3697
Συνολικά, φανταστείτε να παίρνουμε
στο μέλλον ένα προγραμματισμένο προβιοτικό
που θα μπορούσε να εντοπίσει
και να αντιμετωπίσει τον καρκίνο
03:33
that could detectανιχνεύουν and treatκέρασμα cancerΚαρκίνος,
72
201110
2479
03:35
or even other diseasesασθένειες.
73
203589
2581
ή ακόμη και άλλες ασθένειες.
03:38
Our abilityικανότητα to programπρόγραμμα bacteriaβακτήρια
74
206960
1644
Η ικανότητά μας να προγραμματίζουμε
βακτήρια και ζωή
03:40
and programπρόγραμμα life
75
208604
1695
ανοίγει νέους ορίζοντες
στην έρευνα του καρκίνου,
03:42
opensανοίγει up newνέος horizonsορίζοντες in cancerΚαρκίνος researchέρευνα,
76
210299
2949
και για να μοιραστώ αυτό το όραμα,
δούλεψα με τον καλλιτέχνη Βικ Μουνίζ
03:45
and to shareμερίδιο this visionόραμα,
I workedεργάστηκε with artistκαλλιτέχνης VikVik MunizMuniz
77
213248
2735
03:47
to createδημιουργώ the symbolσύμβολο of the universeσύμπαν,
78
215983
1816
για να φτιάξουμε το σύμβολο του σύμπαντος
03:49
madeέκανε entirelyεξ ολοκλήρου out of bacteriaβακτήρια
or cancerΚαρκίνος cellsκυττάρων.
79
217799
3641
που είναι φτιαγμένο εξ ολοκλήρου
από βακτήρια ή καρκινικά κύτταρα.
03:53
UltimatelyΤελικά, my hopeελπίδα is that the beautyομορφιά
and purposeσκοπός of this microscopicμικροσκοπική universeσύμπαν
80
221443
5202
Τέλος, ελπίζω ότι η ομορφιά και ο σκοπός
του μικροσκοπικού αυτού σύμπαντος
03:58
can inspireεμπνέω newνέος and creativeδημιουργικός approachesπροσεγγίσεις
for the futureμελλοντικός of cancerΚαρκίνος researchέρευνα.
81
226645
4899
μπορεί να εμπνεύσει νέες
και δημιουργικές προσεγγίσεις
για το μέλλον της έρευνας του καρκίνου.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
Ευχαριστώ.
(Χειροκρότημα)
04:06
(ApplauseΧειροκροτήματα)
83
234168
3766
Reviewed by Chryssa Rapessi

▲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