TED2015
Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)
Tal Danino: È possibile usare batteri per diagnosticare il cancro (e forse curarlo)
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Il tumore al fegato è uno dei più difficili da diagnosticare, ma il biologo di sintesi Tal Danino, seguendo un ragionamento laterale, ha avuto un'idea: perché non creare un batterio probiotico, ingeribile, "programmato" per rilevare il tumore del fegato? La sua intuizione sfrutta qualcosa che abbiamo appena iniziato a capire sui batteri, ovvero il quorum sensing, che sarebbe la capacità di fare qualcosa in modo sincronizzato al raggiungimento di una massa critica. Danino, un TED Fellow, spiega come funziona il quorum sensing e come la collaborazione di batteri intelligenti potrebbe arrivare un giorno a rivoluzionare la terapia contro il cancro.
Tal Danino - Synthetic biologist
Tal Danino explores the emerging frontier of combining biology and engineering (and art). He is a 2015 TED Fellow. Full bio
Tal Danino explores the emerging frontier of combining biology and engineering (and art). He is a 2015 TED Fellow. Full bio
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00:12
You may not realize this,
0
788
1745
Forse non immaginate che ci sono
00:14
but there are more bacteria in your body
than stars in our entire galaxy.
than stars in our entire galaxy.
1
2533
4880
più batteri nel nostro corpo
che stelle nella nostra galassia.
che stelle nella nostra galassia.
00:20
This fascinating universe
of bacteria inside of us
of bacteria inside of us
2
8040
3127
Questo affascinante universo di batteri
00:23
is an integral part of our health,
3
11167
2276
è parte integrante della nostra salute.
00:25
and our technology is evolving so rapidly
4
13443
2089
La tecnologia si è evoluta tanto che oggi
00:27
that today we can program these bacteria
like we program computers.
like we program computers.
5
15532
4759
possiamo programmare questi batteri
come facciamo con i computer.
00:33
Now, the diagram that you see here,
6
21060
1879
Il diagramma che vedete
sembra più uno schema di gioco
sembra più uno schema di gioco
00:34
I know it looks like
some kind of sports play,
some kind of sports play,
7
22939
2531
ma è in realtà il progetto
00:37
but it is actually a blueprint of
the first bacterial program I developed.
the first bacterial program I developed.
8
25470
4156
del primo programma
da me sviluppato.
da me sviluppato.
00:41
And like writing software,
we can print and write DNA
we can print and write DNA
9
29626
3321
Come un programma,
è possibile trascrivere il DNA
è possibile trascrivere il DNA
00:44
into different algorithms
and programs inside of bacteria.
and programs inside of bacteria.
10
32947
3227
in diversi algoritmi
all'interno dei batteri.
all'interno dei batteri.
Il programma produce
proteine fluorescenti
proteine fluorescenti
00:48
What this program does
is produces fluorescent proteins
is produces fluorescent proteins
11
36824
2695
00:51
in a rhythmic fashion
12
39519
1438
in maniera ritmica
00:52
and generates a small molecule
13
40957
1602
e genera una piccola molecola
00:54
that allows bacteria
to communicate and synchronize,
to communicate and synchronize,
14
42559
2578
che permette ai batteri
di comunicare
di comunicare
e sincronizzarsi
come vedete nel filmato.
come vedete nel filmato.
00:57
as you're seeing in this movie.
15
45137
1838
00:59
The growing colony of bacteria
that you see here
that you see here
16
47505
2280
La colonia di batteri che vedete
01:01
is about the width of a human hair.
17
49785
1993
ha la stessa larghezza
di un capello umano.
di un capello umano.
01:03
Now, what you can't see
is that our genetic program
is that our genetic program
18
51778
2507
Il nostro programma genetico
01:06
instructs these bacteria
to each produce small molecules,
to each produce small molecules,
19
54285
3483
istruisce i batteri
per produrre piccole molecole
per produrre piccole molecole
che si muovono tra le centinaia di batteri
01:09
and these molecules travel between
the thousands of individual bacteria
the thousands of individual bacteria
20
57768
3413
dicendo loro quando accendersi
e quando spegnersi.
e quando spegnersi.
01:13
telling them when to turn on and off.
21
61181
2716
01:15
And the bacteria synchronize
quite well at this scale,
quite well at this scale,
22
63897
3251
I batteri si sincronizzano piuttosto bene
su questa scala
su questa scala
01:19
but because the molecule that synchronizes
them together can only travel so fast,
them together can only travel so fast,
23
67148
3994
ma poiché la molecola
che le sincronizza non è molto veloce
che le sincronizza non è molto veloce
01:23
in larger colonies of bacteria,
this results in traveling waves
this results in traveling waves
24
71142
3576
in grandi colonie di batteri si generano
onde che viaggiano
onde che viaggiano
tra batteri molto distanti tra loro.
01:26
between bacteria that are
far away from each other,
far away from each other,
25
74718
2902
Potete vedere le onde
da destra a sinistra.
da destra a sinistra.
01:29
and you can see these waves going
from right to left across the screen.
from right to left across the screen.
26
77620
3736
01:33
Now, our genetic program
relies on a natural phenomenon
relies on a natural phenomenon
27
81356
2788
Il programma genetico
si basa su un fenomeno
si basa su un fenomeno
01:36
called quorum sensing,
28
84144
1173
chiamato quorum sensing
01:37
in which bacteria trigger coordinated
and sometimes virulent behaviors
and sometimes virulent behaviors
29
85317
3332
in cui i batteri innescano
comportamenti coordinati
comportamenti coordinati
01:40
once they reach a critical density.
30
88649
2941
quando raggiungono
una densità critica.
una densità critica.
Osservate questo fenomeno in azione:
01:43
You can observe quorum sensing
in action in this movie,
in action in this movie,
31
91590
2655
01:46
where a growing colony of bacteria
only begins to glow
only begins to glow
32
94245
3642
una colonia di batteri si illumina
solo quando raggiunge
una densità alta o critica.
una densità alta o critica.
01:49
once it reaches a high
or critical density.
or critical density.
33
97887
2371
Il nostro programma
continua a produrre
continua a produrre
01:52
Our genetic program
34
100258
1842
01:54
continues producing these
rhythmic patterns of fluorescent proteins
rhythmic patterns of fluorescent proteins
35
102100
3151
queste scie ritmiche
di proteine fluorescenti
di proteine fluorescenti
01:57
as the colony grows outwards.
36
105251
2368
mentre la colonia si espande.
01:59
This particular movie and experiment
we call The Supernova,
we call The Supernova,
37
107619
3691
Abbiamo chiamato questo esperimento
la "Supernova"
la "Supernova"
perché sembra l'esplosione di una stella.
02:03
because it looks like an exploding star.
38
111310
3030
Oltre a programmare queste scie,
02:06
Now, besides programming
these beautiful patterns,
these beautiful patterns,
39
114340
2390
cos'altro potevamo far fare ai batteri?
02:08
I wondered, what else can we get
these bacteria to do?
these bacteria to do?
40
116730
2591
Iniziai a studiare
come programmare i batteri
come programmare i batteri
02:11
And I decided to explore
how we can program bacteria
how we can program bacteria
41
119321
2579
02:13
to detect and treat diseases
in our bodies like cancer.
in our bodies like cancer.
42
121900
2789
per rilevare e curare malattie
come i tumori.
come i tumori.
02:18
One of the surprising facts about bacteria
43
126009
2298
Sorprendentemente,
i batteri sono in grado
i batteri sono in grado
02:20
is that they can naturally grow
inside of tumors.
inside of tumors.
44
128307
3437
di crescere dentro i tumori
perché sono aree
a cui il sistema immunitario non accede.
a cui il sistema immunitario non accede.
02:23
This happens because typically tumors
45
131744
1764
02:25
are areas where the immune system
has no access,
has no access,
46
133508
2415
I batteri usano questi tumori
02:27
and so bacteria find these tumors
47
135923
1997
02:29
and use them as a safe haven
to grow and thrive.
to grow and thrive.
48
137920
3831
come rifugio dove moltiplicarsi.
02:33
We started using probiotic bacteria
49
141751
1834
Abbiamo iniziato con batteri probiotici,
02:35
which are safe bacteria
that have a health benefit,
that have a health benefit,
50
143585
2624
che sono benefici per la salute.
02:38
and found that
when orally delivered to mice,
when orally delivered to mice,
51
146209
2461
Nei topi, questi batteri
selezionano i tumori del fegato
selezionano i tumori del fegato
02:40
these probiotics would selectively
grow inside of liver tumors.
grow inside of liver tumors.
52
148670
4156
per crescere e riprodursi.
Capimmo che il modo migliore
02:44
We realized that the most convenient way
53
152826
1954
02:46
to highlight the presence
of the probiotics,
of the probiotics,
54
154780
2081
per evidenziare i probiotici
e quindi i tumori
e quindi i tumori
02:48
and hence, the presence of the tumors,
55
156861
1863
era indurre i batteri
a produrre un segnale
a produrre un segnale
02:50
was to get these bacteria
to produce a signal
to produce a signal
56
158724
2229
rilevabile nelle urine.
02:52
that would be detectable in the urine,
57
160953
2116
Abbiamo programmato questi probiotici
02:55
and so we specifically
programmed these probiotics
programmed these probiotics
58
163069
2412
a produrre una molecola
che modifica il colore delle urine
che modifica il colore delle urine
02:57
to make a molecule that would change
the color of your urine
the color of your urine
59
165481
2879
per segnalare la presenza di un tumore.
03:00
to indicate the presence of cancer.
60
168360
2810
03:03
We went on to show that this technology
61
171170
2010
Abbiamo mostrato
che questa tecnologia
che questa tecnologia
può rilevare in modo
specifico il tumore al fegato
specifico il tumore al fegato
03:05
could sensitively and specifically
detect liver cancer,
detect liver cancer,
62
173180
3190
altrimenti difficile da diagnosticare.
03:08
one that is challenging
to detect otherwise.
to detect otherwise.
63
176370
2690
03:11
Now, since these bacteria
specifically localize to tumors,
specifically localize to tumors,
64
179891
2999
Poiché questi batteri
si localizzano nei tumori
si localizzano nei tumori
03:14
we've been programming them
to not only detect cancer
to not only detect cancer
65
182890
2588
li abbiamo programmati
non solo a rilevarli
non solo a rilevarli
ma anche a curarli
03:17
but also to treat cancer
66
185478
1788
03:19
by producing therapeutic molecules
from within the tumor environment
from within the tumor environment
67
187266
3227
producendo molecole terapeutiche
da dentro il tumore
da dentro il tumore
che ne riducano le dimensioni.
03:22
that shrink the existing tumors,
68
190493
2322
Abbiamo usato programmi
di quorum sensing
di quorum sensing
03:24
and we've been doing this
using quorum sensing programs
using quorum sensing programs
69
192815
2755
come quello mostrato nel filmato.
03:27
like you saw in the previous movies.
70
195570
1843
Immaginate di assumere
un probiotico programmato
un probiotico programmato
03:29
Altogether, imagine in the future
taking a programmed probiotic
taking a programmed probiotic
71
197413
3697
03:33
that could detect and treat cancer,
72
201110
2479
a rilevare e a curare il tumore
03:35
or even other diseases.
73
203589
2581
o anche altre malattie.
03:38
Our ability to program bacteria
74
206960
1644
La nostra capacità di programmare
i batteri e la vita
i batteri e la vita
03:40
and program life
75
208604
1695
03:42
opens up new horizons in cancer research,
76
210299
2949
apre nuovi orizzonti
nella ricerca sul cancro.
nella ricerca sul cancro.
Per condividere questa prospettiva
03:45
and to share this vision,
I worked with artist Vik Muniz
I worked with artist Vik Muniz
77
213248
2735
ho lavorato con l'artista Vik Muniz
03:47
to create the symbol of the universe,
78
215983
1816
per creare il simbolo dell'universo
03:49
made entirely out of bacteria
or cancer cells.
or cancer cells.
79
217799
3641
fatto di batteri e cellule tumorali.
03:53
Ultimately, my hope is that the beauty
and purpose of this microscopic universe
and purpose of this microscopic universe
80
221443
5202
Spero che la bellezza e l'obiettivo
di questo universo microscopico
03:58
can inspire new and creative approaches
for the future of cancer research.
for the future of cancer research.
81
226645
4899
possano ispirare nuovi approcci creativi
nella futura ricerca sul cancro.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
Grazie.
(Applausi)
04:06
(Applause)
83
234168
3766
ABOUT THE SPEAKER
Tal Danino - Synthetic biologistTal 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.
Tal Danino | Speaker | TED.com