TED2015

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

タル・ダニノ: 細菌を使ってガンの早期発見と治療を

Filmed:

合成生物学者のタル・ダニノは、最も発見が難しいガンの1つ肝臓ガンに関して、主流から離れた考えを持っています。それは、プログラムされた細菌の内服で肝臓ガンを検出できるようにする、というものです。 彼は、細菌に関して私たちがやっと理解し始めた事を用いています:クオラムセンシングでの細菌の効力、また、一旦、細菌濃度が臨界値に達すると細菌が協働し合う性質を利用することです。TEDフェローのダニノは、クオラムセンシングがどのように働くのかを説明し、細菌が巧妙に相互作用する性質を利用する事で、ガン治療を変える日が来るだろうと語ります。

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

You may not realize this,
ご存知でないかもしれませんが
00:12
but there are more bacteria in your body
than stars in our entire galaxy.
我々の体内にいるバクテリアは
天の川銀河にある星の数より多いのです
00:14
This fascinating universe
of bacteria inside of us
この興味深い体内のバクテリア環境は
00:19
is an integral part of our health,
我々の健康に不可欠なものです
00:22
and our technology is evolving so rapidly
テクノロジーの急速な進化のお陰で
00:25
that today we can program these bacteria
like we program computers.
今や コンピューターをプログラムするように
バクテリアにプログラムを書き込みできます
00:27
Now, the diagram that you see here,
この略図をご覧下さい
00:32
I know it looks like
some kind of sports play,
何かスポーツゲームの様ですが
00:34
but it is actually a blueprint of
the first bacterial program I developed.
私が開発した最初の
バクテリア・プログラムの設計図です
00:37
And like writing software,
we can print and write DNA
ソフトウェアを作成するように
DNAを微生物の中に
00:41
into different algorithms
and programs inside of bacteria.
様々なアルゴリズムやブログラムとして
複写したり書き込んだりできます
00:44
What this program does
is produces fluorescent proteins
このプログラムでは蛍光蛋白質が
00:48
in a rhythmic fashion
規則的に作られ
00:51
and generates a small molecule
細菌同士を交信させ同期させる
00:52
that allows bacteria
to communicate and synchronize,
小さな分子が生まれます
00:54
as you're seeing in this movie.
それがこのビデオで見ているものです
00:56
The growing colony of bacteria
that you see here
ここに見える増殖している細菌叢は
00:59
is about the width of a human hair.
ヒトの頭髪の太さ位の大きさです
01:01
Now, what you can't see
is that our genetic program
これでは分からないのですが
我々の遺伝子プログラムは
01:03
instructs these bacteria
to each produce small molecules,
細菌それぞれに小さな分子を作らせ
01:06
and these molecules travel between
the thousands of individual bacteria
その分子が何千もの細菌を
01:09
telling them when to turn on and off.
制御しているのです
01:13
And the bacteria synchronize
quite well at this scale,
細菌はこのスケールでは良く同期していますが
01:15
but because the molecule that synchronizes
them together can only travel so fast,
細菌を同期させる分子の
移動速度には限りがあるので
01:18
in larger colonies of bacteria,
this results in traveling waves
大きな細菌叢では遠く離れている細菌同士の間を
01:22
between bacteria that are
far away from each other,
分子が繋ぐ波が出来上がります
01:26
and you can see these waves going
from right to left across the screen.
スライドを右から左に横切る波が見えますね
01:29
Now, our genetic program
relies on a natural phenomenon
遺伝子プログラムは自然現象に頼り
01:33
called quorum sensing,
クオラムセンシングと呼ばれ
01:35
in which bacteria trigger coordinated
and sometimes virulent behaviors
この中で細菌は協働し
時には臨界濃度に達すると
01:37
once they reach a critical density.
毒性を発したりします
01:40
You can observe quorum sensing
in action in this movie,
これでクオラムセンシングが
起きているのが見られ
01:43
where a growing colony of bacteria
only begins to glow
細菌の増殖で細菌叢の濃度が
高くなったり臨界値に達すると
01:46
once it reaches a high
or critical density.
光り出しているのが見れますね
01:49
Our genetic program
我々の遺伝子プログラムは
01:52
continues producing these
rhythmic patterns of fluorescent proteins
細菌叢が外に向かって広がるにつれ
蛍光タンパク質の
01:53
as the colony grows outwards.
こういう規則的なパターンを
作り続けます
01:57
This particular movie and experiment
we call The Supernova,
このビデオと実験を
我々は「超新星」と呼んでいます
01:59
because it looks like an exploding star.
星が爆発しているみたいだからです
02:03
Now, besides programming
these beautiful patterns,
この美しいパターンをプログラムする以外
02:06
I wondered, what else can we get
these bacteria to do?
他にバクテリアで何が出来るでしょう?
02:08
And I decided to explore
how we can program bacteria
ガンのような病気を検出し治療する為に
02:11
to detect and treat diseases
in our bodies like cancer.
細菌をプログラムできないか
色々実験してみる事にしました
02:13
One of the surprising facts about bacteria
細菌の驚くべき性質の1つは
02:17
is that they can naturally grow
inside of tumors.
ガン細胞内で自然に増殖するという事です
02:20
This happens because typically tumors
通常のガン細胞は
02:23
are areas where the immune system
has no access,
免疫組織の機能が届かない所にあるので
02:25
and so bacteria find these tumors
細菌がガン細胞を見つけ
02:27
and use them as a safe haven
to grow and thrive.
ガン細胞内で安穏と
増殖してしまうのです
02:29
We started using probiotic bacteria
我々は健康に良い善玉菌である
02:33
which are safe bacteria
that have a health benefit,
共生細菌を使い始め
02:35
and found that
when orally delivered to mice,
マウスに経口で投与すると
02:38
these probiotics would selectively
grow inside of liver tumors.
この共生菌は肝臓ガン細胞内を選んで
増殖することを発見しました
02:40
We realized that the most convenient way
共生細菌を確認して
02:44
to highlight the presence
of the probiotics,
それでガンを見つける
02:46
and hence, the presence of the tumors,
最も便利な方法は
02:48
was to get these bacteria
to produce a signal
細菌に尿で検出されるような
02:50
that would be detectable in the urine,
信号を発信させることです
02:52
and so we specifically
programmed these probiotics
よって このようなプログラムをし
02:54
to make a molecule that would change
the color of your urine
共生菌に尿の色を変える分子を作らせ
02:57
to indicate the presence of cancer.
ガンの検知が出来るようにします
03:00
We went on to show that this technology
我々はこのテクノロジーで
03:02
could sensitively and specifically
detect liver cancer,
特に発見が遅れがちな肝臓ガンを
03:05
one that is challenging
to detect otherwise.
敏感に特定して
検出できる事を示しました
03:08
Now, since these bacteria
specifically localize to tumors,
この細菌はガンを的確に見つけ出すので
03:11
we've been programming them
to not only detect cancer
ガンの検出の為だけでなく治療にも
03:14
but also to treat cancer
細菌をプログラムしています
03:17
by producing therapeutic molecules
from within the tumor environment
その方法は ガン環境の中から
ガン細胞を縮小する
03:19
that shrink the existing tumors,
治療分子作りを
03:22
and we've been doing this
using quorum sensing programs
ビデオのような
クオラムセンシングのプログラムを使い
03:24
like you saw in the previous movies.
行っています
03:27
Altogether, imagine in the future
taking a programmed probiotic
想像してみても下さい
プログラムされた共生細菌の内服により
03:29
that could detect and treat cancer,
ガンやその他の病気も検出し治療できる日が
03:32
or even other diseases.
来るという事を
03:35
Our ability to program bacteria
細菌をプログラムする事で
03:38
and program life
我々の生活も変わり
03:40
opens up new horizons in cancer research,
ガン研究の新しい展望が切り開かれて行きます
03:42
and to share this vision,
I worked with artist Vik Muniz
このビジョンを表現したいと
芸術家ヴィック・ムニーズと
03:45
to create the symbol of the universe,
細菌またはガン細胞だけで
構成された世界のシンボルを作製しました
03:47
made entirely out of bacteria
or cancer cells.
細菌またはガン細胞だけで
構成された世界のシンボルを作製しました
03:49
Ultimately, my hope is that the beauty
and purpose of this microscopic universe
いずれは このミクロの世界が持つ
役割と素晴らしさが
03:53
can inspire new and creative approaches
for the future of cancer research.
これからのガン研究に創造的なアプローチを生む
インスピレーションとなればと願っています
03:58
Thank you.
ありがとうございました
04:03
(Applause)
(拍手)
04:05
Translated by Reiko O Bovee
Reviewed by Eriko T.

▲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 focuses on understanding how networks of genes interact in biological systems, and developing design principles to re-engineer new biological behaviors that have practical applications.

He is a postdoctoral fellow at MIT in the Laboratory for Multiscale Regenerative Technologies, Sangeeta Bhatia's lab, as well as a visiting fellow at the Rockefeller University in New York City.  As a postdoctoral fellow, he researches the use of bacteria as cancer diagnostics and therapeutics. His research has been published in scientific journals such as Nature, Science, and Cell

Danino also develops "Bio-Art" projects that share images and stories about science, as in his recent collaboration with Vik Muniz. In 2015, Tal was selected as a TED Fellow.