TED2015
Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)
Tal Danino: Podemos usar bactérias para detectar o câncer (e talvez tratá-lo)
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O câncer do fígado é um dos mais difíceis de detectar, mas o biólogo sintético, Tal Danino, teve um pensamento pouco convencional: e se pudéssemos criar um probiótico, uma bactéria comestível "programada" para encontrar tumores no fígado? A sua visão explora algo que apenas agora começamos a entender sobre as bactérias: o seu poder de percepção de quorum, ou de fazer algo em massa assim que atingem a densidade crítica. Danino, um Bolsista TED, explica como funciona a percepção de quorum – e como bactérias inteligentes trabalhando em conjunto podem, um dia, mudar o tratamento do câncer.
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
Pode ser que não saibam,
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
mas existem mais bactérias em seu corpo
do que estrelas na nossa galáxia.
do que estrelas na nossa galáxia.
00:20
This fascinating universe
of bacteria inside of us
of bacteria inside of us
2
8040
3127
Este fascinante universo
de bactérias dentro de nós
de bactérias dentro de nós
00:23
is an integral part of our health,
3
11167
2276
é parte integral da nossa saúde,
e, a nossa tecnologia está evoluindo
tão rapidamente
tão rapidamente
00:25
and our technology is evolving so rapidly
4
13443
2089
00:27
that today we can program these bacteria
like we program computers.
like we program computers.
5
15532
4759
que hoje podemos programar essas bactérias
como programamos computadores.
como programamos computadores.
00:33
Now, the diagram that you see here,
6
21060
1879
O diagrama que veem aqui,
00:34
I know it looks like
some kind of sports play,
some kind of sports play,
7
22939
2531
eu sei que parece com
um tipo de jogo esportivo,
um tipo de jogo esportivo,
00:37
but it is actually a blueprint of
the first bacterial program I developed.
the first bacterial program I developed.
8
25470
4156
mas, na verdade, é um modelo do primeiro
programa de bactérias que desenvolvi.
programa de bactérias que desenvolvi.
00:41
And like writing software,
we can print and write DNA
we can print and write DNA
9
29626
3321
Tal como escrever um software,
podemos imprimir e escrever DNA
podemos imprimir e escrever DNA
00:44
into different algorithms
and programs inside of bacteria.
and programs inside of bacteria.
10
32947
3227
em diferente algoritmos
e programas dentro de bactérias.
e programas dentro de bactérias.
00:48
What this program does
is produces fluorescent proteins
is produces fluorescent proteins
11
36824
2695
O que este programa faz
é produzir proteínas fluorescentes
é produzir proteínas fluorescentes
00:51
in a rhythmic fashion
12
39519
1438
de forma rítmica
00:52
and generates a small molecule
13
40957
1602
e gera uma pequena molécula
que permite às bactérias
se comunicarem e se sincronizarem,
se comunicarem e se sincronizarem,
00:54
that allows bacteria
to communicate and synchronize,
to communicate and synchronize,
14
42559
2578
00:57
as you're seeing in this movie.
15
45137
1838
como veem neste filme.
00:59
The growing colony of bacteria
that you see here
that you see here
16
47505
2280
A crescente colônia
de bactérias que aqui veem
de bactérias que aqui veem
01:01
is about the width of a human hair.
17
49785
1993
tem a largura de um cabelo humano.
Mas, o que não podem ver
é que o nosso programa genético
é que o nosso programa genético
01:03
Now, what you can't see
is that our genetic program
is that our genetic program
18
51778
2507
01:06
instructs these bacteria
to each produce small molecules,
to each produce small molecules,
19
54285
3483
instrui estas bactérias
para que produzam pequenas moléculas
para que produzam pequenas moléculas
01:09
and these molecules travel between
the thousands of individual bacteria
the thousands of individual bacteria
20
57768
3413
e estas moléculas viajam
entre milhares de bactérias individuais,
entre milhares de bactérias individuais,
01:13
telling them when to turn on and off.
21
61181
2716
dizendo-lhes quando ligar e desligar.
01:15
And the bacteria synchronize
quite well at this scale,
quite well at this scale,
22
63897
3251
As bactérias sincronizam-se
bastante bem a esta escala,
bastante bem a esta escala,
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
mas, como a molécula que as sincroniza
só pode viajar a determinada velocidade
só pode viajar a determinada velocidade
em colônias de bactérias maiores,
isto resulta em ondas de viagem
isto resulta em ondas de viagem
01:23
in larger colonies of bacteria,
this results in traveling waves
this results in traveling waves
24
71142
3576
01:26
between bacteria that are
far away from each other,
far away from each other,
25
74718
2902
entre bactérias que estão muito longe
umas das outras;
umas das outras;
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
vocês podem ver estas ondas indo
da direita para a esquerda na tela.
da direita para a esquerda na tela.
O nosso programa genético
conta com um fenômeno natural
conta com um fenômeno natural
01:33
Now, our genetic program
relies on a natural phenomenon
relies on a natural phenomenon
27
81356
2788
chamado percepção de quorum,
01:36
called quorum sensing,
28
84144
1173
01:37
in which bacteria trigger coordinated
and sometimes virulent behaviors
and sometimes virulent behaviors
29
85317
3332
em que bactérias ativam reações
coordenadas e, por vezes, virulentas
coordenadas e, por vezes, virulentas
01:40
once they reach a critical density.
30
88649
2941
quando atingem a densidade crítica.
01:43
You can observe quorum sensing
in action in this movie,
in action in this movie,
31
91590
2655
Podemos ver a percepção de quorum
em ação neste filme,
em ação neste filme,
01:46
where a growing colony of bacteria
only begins to glow
only begins to glow
32
94245
3642
em que uma crescente
colônia de bactérias só começa a brilhar
colônia de bactérias só começa a brilhar
01:49
once it reaches a high
or critical density.
or critical density.
33
97887
2371
quando atinge
uma densidade alta ou crítica.
uma densidade alta ou crítica.
01:52
Our genetic program
34
100258
1842
O nosso programa genético
continua produzindo estes padrões rítmicos
de proteínas fluorescentes
de proteínas fluorescentes
01:54
continues producing these
rhythmic patterns of fluorescent proteins
rhythmic patterns of fluorescent proteins
35
102100
3151
01:57
as the colony grows outwards.
36
105251
2368
à medida que a colônia cresce.
01:59
This particular movie and experiment
we call The Supernova,
we call The Supernova,
37
107619
3691
Chamamos este filme e experimento
de "A Supernova",
de "A Supernova",
02:03
because it looks like an exploding star.
38
111310
3030
por parecer com uma estrela explodindo.
Bom, além de programar
estes belíssimos padrões pensei:
estes belíssimos padrões pensei:
02:06
Now, besides programming
these beautiful patterns,
these beautiful patterns,
39
114340
2390
que mais poderíamos
fazer com estas bactérias?
fazer com estas bactérias?
02:08
I wondered, what else can we get
these bacteria to do?
these bacteria to do?
40
116730
2591
Eu decidi explorar
como programar as bactérias
como programar as bactérias
02:11
And I decided to explore
how we can program bacteria
how we can program bacteria
41
119321
2579
para detectar e tratar doenças
em nosso corpo, como o câncer.
em nosso corpo, como o câncer.
02:13
to detect and treat diseases
in our bodies like cancer.
in our bodies like cancer.
42
121900
2789
02:18
One of the surprising facts about bacteria
43
126009
2298
Um fato surpreendente sobre as bactérias
02:20
is that they can naturally grow
inside of tumors.
inside of tumors.
44
128307
3437
é que elas podem crescer naturalmente
dentro de tumores.
dentro de tumores.
Isto acontece porque,
normalmente, tumores
normalmente, tumores
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
são áreas sem acesso
ao sistema imunológico,
ao sistema imunológico,
02:27
and so bacteria find these tumors
47
135923
1997
e, assim, as bactérias acham estes tumores
02:29
and use them as a safe haven
to grow and thrive.
to grow and thrive.
48
137920
3831
e os usam como um refúgio seguro
para crescerem e se propagarem.
para crescerem e se propagarem.
Começamos a usar bactérias probióticas,
02:33
We started using probiotic bacteria
49
141751
1834
que são bactérias seguras
com benefícios à saúde,
com benefícios à saúde,
02:35
which are safe bacteria
that have a health benefit,
that have a health benefit,
50
143585
2624
e descobrimos que, quando
administrados por via oral a ratos,
administrados por via oral a ratos,
02:38
and found that
when orally delivered to mice,
when orally delivered to mice,
51
146209
2461
02:40
these probiotics would selectively
grow inside of liver tumors.
grow inside of liver tumors.
52
148670
4156
estes probióticos cresciam seletivamente
dentro dos tumores de fígado.
dentro dos tumores de fígado.
02:44
We realized that the most convenient way
53
152826
1954
Verificamos que a forma mais conveniente
02:46
to highlight the presence
of the probiotics,
of the probiotics,
54
154780
2081
de realçar a presença dos probióticos,
02:48
and hence, the presence of the tumors,
55
156861
1863
e, dai, a presença de tumores,
02:50
was to get these bacteria
to produce a signal
to produce a signal
56
158724
2229
era fazer estas bactérias
produzirem um sinal
produzirem um sinal
02:52
that would be detectable in the urine,
57
160953
2116
que fosse detectável na urina.
Portanto, programamos
especificamente estes probióticos
especificamente estes probióticos
02:55
and so we specifically
programmed these probiotics
programmed these probiotics
58
163069
2412
02:57
to make a molecule that would change
the color of your urine
the color of your urine
59
165481
2879
para fazer uma molécula
que mudasse a cor da urina
que mudasse a cor da urina
para indicar a presença de câncer.
03:00
to indicate the presence of cancer.
60
168360
2810
03:03
We went on to show that this technology
61
171170
2010
Seguimos mostrando que esta tecnologia
03:05
could sensitively and specifically
detect liver cancer,
detect liver cancer,
62
173180
3190
podia sensitiva e especificamente
detectar o câncer do fígado,
detectar o câncer do fígado,
03:08
one that is challenging
to detect otherwise.
to detect otherwise.
63
176370
2690
que é difícil de se detectar
de outra forma.
de outra forma.
03:11
Now, since these bacteria
specifically localize to tumors,
specifically localize to tumors,
64
179891
2999
Já que estas bactérias
se situam especificamente em tumores,
se situam especificamente em tumores,
03:14
we've been programming them
to not only detect cancer
to not only detect cancer
65
182890
2588
nós as programamos
não só para detectar o câncer,
não só para detectar o câncer,
03:17
but also to treat cancer
66
185478
1788
mas para também tratá-lo,
03:19
by producing therapeutic molecules
from within the tumor environment
from within the tumor environment
67
187266
3227
produzindo moléculas terapêuticas
dentro do ambiente do tumor,
dentro do ambiente do tumor,
03:22
that shrink the existing tumors,
68
190493
2322
que encolhem os tumores existentes,
e, temos feito isto com programas
de percepção de quórum,
de percepção de quórum,
03:24
and we've been doing this
using quorum sensing programs
using quorum sensing programs
69
192815
2755
03:27
like you saw in the previous movies.
70
195570
1843
como viram antes nos vídeos.
03:29
Altogether, imagine in the future
taking a programmed probiotic
taking a programmed probiotic
71
197413
3697
Em suma, imaginem, no futuro,
tomar um probiótico programado
tomar um probiótico programado
03:33
that could detect and treat cancer,
72
201110
2479
que pudesse detectar e tratar o câncer,
03:35
or even other diseases.
73
203589
2581
ou até mesmo outras doenças.
Nossa capacidade de programar bactérias
03:38
Our ability to program bacteria
74
206960
1644
03:40
and program life
75
208604
1695
e programar vida
03:42
opens up new horizons in cancer research,
76
210299
2949
abre novos horizontes
na pesquisa do câncer,
na pesquisa do câncer,
e, para partilhar esta visão,
trabalhei com o artista Vik Muniz
trabalhei com o artista Vik Muniz
03:45
and to share this vision,
I worked with artist Vik Muniz
I worked with artist Vik Muniz
77
213248
2735
03:47
to create the symbol of the universe,
78
215983
1816
para criar um símbolo do Universo,
03:49
made entirely out of bacteria
or cancer cells.
or cancer cells.
79
217799
3641
feito inteiramente de células
bacterianas e cancerígenas.
bacterianas e cancerígenas.
03:53
Ultimately, my hope is that the beauty
and purpose of this microscopic universe
and purpose of this microscopic universe
80
221443
5202
Enfim, espero que a beleza
e propósito deste universo microscópico
e propósito deste universo microscópico
03:58
can inspire new and creative approaches
for the future of cancer research.
for the future of cancer research.
81
226645
4899
inspire abordagens novas e criativas
no futuro da pesquisa do câncer.
no futuro da pesquisa do câncer.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
Obrigado.
04:06
(Applause)
83
234168
3766
(Aplausos)
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