ABOUT THE SPEAKER
Joshua Smith - Cancer fighter
Motivated by his wife's bout with cancer, IBM's Joshua Smith applies his engineering expertise to early diagnosis.

Why you should listen

As a research scientist and technical team lead for IBM's Nanobiotechnology Program, Dr. Joshua Smith researches innovative healthcare technologies at the intersection of engineering and biology to better understand disease progression.

Smith's team recently developed a chip-based solution that can rapidly isolate biomarkers as small as 20 nanometers to help identify cancer development even before symptoms occur. He is a sought-after speaker on the subject of lab-on-a-chip applications for healthcare and his work has been highlighted by Forbes, CNN Money, IEEE Spectrum and Pharma Technology Focus, among other media outlets. As a Research Staff Member and IBM Master Inventor, Smith has co-authored more than a dozen peer-reviewed scientific publications and is a co-inventor of more than 30 issued patents.

Currently, Smith is focusing on the development of a suite of core capabilities to manipulate, separate and detect individual macromolecules, providing a technological backbone for automation in sample preparation, diagnostics and therapeutics. When not with his colleagues in the lab, Smith enjoys teaching tomorrow's researchers and engineers at Columbia University. 


More profile about the speaker
Joshua Smith | Speaker | TED.com
TED@IBM

Joshua Smith: New nanotech to detect cancer early

Джошуа Смит: Новая нанотехнология для раннего выявления рака

Filmed:
1,060,909 views

Что, если бы в каждом доме была система раннего обнаружения рака? Исследователь Джошуа Смит разрабатывает нанобиотехнологию «оповещения о раке», которая выискивает следы заболевания в форме особых биомаркеров, называемых экзосомами. В выступлении он пытается заглянуть в будущее и делится своей мечтой о том, как мы могли бы кардинально изменить процесс выявления рака и в конечном счёте сохранить жизни.
- Cancer fighter
Motivated by his wife's bout with cancer, IBM's Joshua Smith applies his engineering expertise to early diagnosis. Full bio

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

00:16
"You have cancerрак."
0
4240
2600
«У вас рак».
00:20
Sadlyгрустно, about 40 percentпроцент of us will hearзаслушивать
those threeтри wordsслова withinв our lifetimeпродолжительность жизни,
1
8680
4440
К сожалению, примерно 40% из нас
услышат эти слова в течение своей жизни,
00:25
and halfполовина will not surviveуцелеть.
2
13840
2120
и половина из них не выживет.
00:28
This meansозначает that two out of five5
of your closestближайший friendsдрузья and relativesродные
3
16960
3856
То есть у двоих из пяти ваших
ближайших друзей и родственников
00:32
will be diagnosedдиагностированы
with some formформа of cancerрак,
4
20840
2456
будет диагностирована
та или иная форма рака,
00:35
and one will dieумереть.
5
23320
1480
и один из них умрёт.
00:39
Beyondза the physicalфизическое hardshipsлишения,
6
27280
1456
Помимо физических страданий,
00:40
roughlyгрубо one-thirdодна треть
of cancerрак survivorsвыжившие here in the US
7
28760
3176
примерно треть из выживших
после рака здесь, в США,
00:43
will go into debtдолг from treatmentлечение.
8
31960
1736
влезут в долги из-за лечения.
00:45
And they're at leastнаименее two and a halfполовина timesраз
more likelyвероятно to declareобъявлять bankruptcyбанкротство
9
33720
3736
Среди них вероятность банкротства
как минимум в 2,5 раза выше,
00:49
than those withoutбез cancerрак.
10
37480
1240
чем среди тех, у кого не было рака.
00:51
This diseaseболезнь is pervasiveраспространяющийся.
11
39680
2376
Эта болезнь влияет на все аспекты жизни.
00:54
It's emotionallyэмоционально drainingосушение
12
42080
1576
Она эмоционально изнуряющая
00:55
and, for manyмногие,
13
43680
1216
и для многих
00:56
financiallyв финансовом отношении destructiveразрушительный.
14
44920
1400
финансово разрушительная.
00:59
But a cancerрак diagnosisдиагностика
doesn't have to be a deathсмерть sentenceпредложение.
15
47880
3560
Но диагноз рака не должен быть
смертным приговором.
01:03
Findingобнаружение cancerрак earlyрано,
16
51920
1856
Раннее обнаружение рака,
вскоре после его зарождения, —
01:05
closerближе its genesisгенезис,
17
53800
1216
01:07
is one of the criticalкритический factorsфакторы
to improvingулучшение treatmentлечение optionsопции,
18
55040
3616
один из важнейших факторов
улучшения возможностей лечения,
01:10
reducingсокращение its emotionalэмоциональный impactвлияние
19
58680
1976
снижения эмоциональной нагрузки
01:12
and minimizingминимизация financialфинансовый burdensбремя.
20
60680
1960
и уменьшения финансового бремени.
01:15
MostНаиболее importantlyважно,
21
63560
1215
Что важнее всего,
01:16
findingобнаружение cancerрак earlyрано --
22
64800
1256
раннее обнаружение рака —
01:18
whichкоторый is one of the primaryпервичный
aimsцели of my researchисследование --
23
66080
2896
а это одна из основных целей
моего исследования —
01:21
greatlyзначительно enhancesУсиливает your oddsшансы of survivalвыживание.
24
69000
2160
значительно повышает шансы на выживание.
01:24
If we just look at the caseдело
of breastгрудь cancerрак for exampleпример,
25
72120
2736
Если, например, взглянуть
на этот случай рака груди,
01:26
we find that those who are diagnosedдиагностированы
and treatedобрабатывали at stageсцена one
26
74880
3496
видно, что у тех, у кого диагностика
и лечение проведены на первой стадии,
01:30
have a five-yearпятилетний survivalвыживание rateставка
of nearlyоколо 100 percentпроцент --
27
78400
3760
коэффициент 5-летней выживаемости
почти 100% —
01:34
oddsшансы that decreaseснижение to just 22 percentпроцент
if treatedобрабатывали at stageсцена four4.
28
82760
4000
и этот шанс снижается до всего 22%,
если лечение начато на четвёртой стадии.
01:40
And similarаналогичный trendsтенденции are foundнайденный
for colorectalколоректальный and ovarianяичниковый cancerрак.
29
88040
3960
Схожие тенденции обнаруживают
для рака прямой кишки и яичников.
01:46
Now, we're all awareзнать
that an earlyрано diagnosisдиагностика that is accurateточный
30
94000
5456
Итак, мы знаем, что ранняя
и точная диагностика
01:51
is criticalкритический for survivalвыживание.
31
99480
2120
критически важна для выживания.
01:55
The problemпроблема is that manyмногие
cancerрак diagnosticдиагностика toolsинструменты are invasiveагрессивный,
32
103600
3816
Проблема в том, что многие
методы диагностики рака инвазивны,
01:59
costlyдорогостоящий,
33
107440
1216
дороги,
02:00
oftenдовольно часто inaccurateнеточный
34
108680
1216
часто неточны
02:01
and they can take an agonizingмучительный
amountколичество of time to get the resultsРезультаты back.
35
109920
3640
и могут требовать чудовищного количества
времени для получения результатов.
02:06
Still worseхуже, when it comesвыходит
to some formsформы of cancerрак,
36
114520
2416
Что ещё хуже, для некоторых форм рака,
02:08
suchтакие as ovarianяичниковый,
liverпечень or pancreaticпанкреатический cancerрак,
37
116960
4296
таких как рак яичников, печени
или поджелудочной железы,
02:13
good screeningскрининг methodsметоды simplyпросто don't existсуществовать,
38
121280
2680
хороших методов скрининга
просто не существует,
02:16
meaningимея в виду that oftenдовольно часто people wait
untilдо physicalфизическое symptomsсимптомы surfaceповерхность,
39
124880
4056
то есть часто люди ждут, пока не проявятся
физические симптомы,
02:20
whichкоторый are themselvesсамих себя alreadyуже
indicatorsпоказатели of late-stageпоздняя стадия progressionпрогрессия.
40
128960
3480
которые служат показателями
уже поздних стадий заболевания.
02:25
Like a tornadoторнадо strikeзабастовка in an areaплощадь
withoutбез an earlyрано warningпредупреждение systemсистема,
41
133920
3576
Это как ураган в местности, где нет
системы раннего предупреждения:
02:29
there is no alarmаварийная сигнализация to warnпредупреждать,
42
137520
1896
отсутствует предостерегающий сигнал
02:31
for the dangerОпасность is alreadyуже at your doorstepпорог
43
139440
2856
об опасности, которая
уже у вашего крыльца,
02:34
when your oddsшансы of survivalвыживание
are greatlyзначительно reducedуменьшенный.
44
142320
3040
и ваши шансы на выживание сильно понижены.
02:39
Havingимеющий the convenienceудобство and accessibilityдоступность
of regularрегулярный screeningскрининг optionsопции
45
147400
4256
Если бы у нас были удобные методы
для регулярного скрининга —
02:43
that are affordableдоступный, noninvasiveнеинвазивный
and could provideпредоставлять resultsРезультаты much soonerрано,
46
151680
5336
недорогие, неинвазивные
и дающие результаты намного быстрее —
02:49
would provideпредоставлять us with a formidableгрозный
weaponоружие in the fightборьба againstпротив cancerрак.
47
157040
4440
то мы получили бы грозное оружие
для борьбы с раком.
02:54
An earlyрано warningпредупреждение would allowпозволять us
to get out aheadвпереди of the diseaseболезнь
48
162760
3056
А ранее оповещение об опасности
позволило бы опережать болезнь,
02:57
insteadвместо of merelyпросто
followingследующий in its relentlessнеослабевающий wakeбудить.
49
165840
2736
а не просто следовать
за её неумолимым развитием.
03:00
And this is exactlyв точку what I've been doing.
50
168600
1976
Именно этим я и занимаюсь.
03:02
For the pastмимо threeтри yearsлет,
I've been developingразвивающийся technologiesтехнологии
51
170600
3136
В течение последних 3 лет
я разрабатываю технологии,
03:05
that could ultimatelyв конечном счете aidпомощь cliniciansклиницисты
52
173760
1736
которые смогут помочь врачам
03:07
with rapidбыстрый, early-stageна ранней стадии
cancerрак diagnosticsдиагностика.
53
175520
2920
проводить быструю диагностику рака
на ранних этапах.
03:10
And I've been fueledподпитывается
by a deepглубоко scientificнаучный curiosityлюбопытство,
54
178920
3856
Мною движет глубокая научная
любознательность
03:14
and a passionстрасть to changeизменение these statisticsстатистика.
55
182800
2520
и страстное желание изменить
эту статистику.
03:18
Last yearгод howeverОднако,
56
186880
1200
Однако в последний год
03:20
this fightборьба becameстал much more personalличный
57
188960
1760
борьба стала намного более личной,
03:24
when my wifeжена was diagnosedдиагностированы
with breastгрудь cancerрак.
58
192040
2320
когда у моей жены
диагностировали рак груди.
03:27
It was an experienceопыт that addedдобавленной a strongсильный
and unexpectedнеожиданный emotionalэмоциональный dimensionизмерение
59
195560
4416
Этот опыт добавил сильную
и неожиданную эмоциональную окраску
03:32
to these effortsусилия.
60
200000
1200
моим попыткам.
03:35
I know firsthandиз первых рук how life-alteringизменяющая жизнь
treatmentлечение can be,
61
203240
3280
Я по своему опыту знаю, насколько лечение
может изменить образ жизни,
03:39
and I'm keenlyостро awareзнать
of the emotionalэмоциональный havocопустошение
62
207520
2656
и я знаком с эмоциональным опустошением,
03:42
that cancerрак can wreakпосеять on a familyсемья,
63
210200
2456
которое рак может вызвать в семье
и которое в нашем случае затронуло
наших двух дочерей.
03:44
whichкоторый in our caseдело
includedвключены our two youngмолодой daughtersдочери.
64
212680
2400
Поскольку мы обнаружили болезнь рано,
с помощью рядовой маммограммы,
03:48
Because we foundнайденный it earlyрано
duringв течение a routineрутинный mammogramмаммография,
65
216400
3136
03:51
we were ableв состоянии to focusфокус
primarilyв первую очередь on treatmentлечение optionsопции
66
219560
3696
то смогли сфокусироваться
на вариантах лечения
03:55
for the localizedлокализованный tumorопухоль,
67
223280
1536
локализованной опухоли,
03:56
reaffirmingподтверждая to me
how importantважный an earlyрано diagnosisдиагностика is.
68
224840
4400
что ещё больше убедило меня
в важности ранней диагностики.
04:02
UnlikeВ отличие от other formsформы of cancerрак,
69
230960
1480
В отличие от других форм рака,
04:05
mammogramsмаммография do offerпредлагает an early-stageна ранней стадии
screeningскрининг optionвариант for breastгрудь cancerрак.
70
233400
3656
рак груди действительно можно выявлять
рано с помощью маммограммы.
04:09
Still, not everyoneвсе has this doneсделанный,
71
237080
2216
Но не всем её делают,
04:11
or they mayмай developразвивать breastгрудь cancerрак
72
239320
1586
или рак груди может развиться
04:12
before the middleсредний ageвозраст recommendationрекомендация
for havingимеющий a mammogramмаммография.
73
240930
3120
до того возраста, когда рекомендуется
делать маммограмму.
04:17
So, there's still
a lot of roomкомната for improvementулучшение,
74
245560
2256
Так что возможностей
для улучшений достаточно,
04:19
even for cancersраки
that do have screeningскрининг optionsопции,
75
247840
2256
даже если для рака есть методы скрининга,
04:22
and, of courseкурс, considerableзначительный benefitsвыгоды
for those that don't.
76
250120
2840
и, конечно же, если для рака
таких методов нет.
04:25
A keyключ challengeвызов then
for cancerрак researchersисследователи
77
253680
2736
Основная задача для исследователей рака —
04:28
is to developразвивать methodsметоды
78
256440
1296
разработать методы,
04:29
that make regularрегулярный screeningскрининг
for manyмногие typesтипы of cancersраки
79
257760
3536
которые сделают регулярный скрининг
на множество типов рака
04:33
much more accessibleдоступной.
80
261320
1240
намного более доступным.
04:35
ImagineПредставить a scenarioсценарий
where duringв течение your regularрегулярный checkupпроверить,
81
263920
3056
Представьте, что
во время регулярной проверки
04:39
your doctorврач can take
a simpleпросто, noninvasiveнеинвазивный urineмоча sampleобразец,
82
267000
3776
врач сможет взять образец, не требующий
проникновения в организм, —
образец мочи или биоптат другой жидкости —
04:42
or other liquidжидкость biopsyбиопсия,
83
270800
1240
04:44
and presentнастоящее время you with the resultsРезультаты
before you even leaveоставлять the doctor'sврача officeофис.
84
272720
3524
и выдать вам результаты ещё до того
как вы покинете его кабинет.
04:48
Suchтакие a technologyтехнологии could
dramaticallyдраматично reduceуменьшить the numberномер of people
85
276800
3536
Такая технология могла бы
резко сократить количество людей,
04:52
who slipслип throughчерез the netсеть
of an early-stageна ранней стадии cancerрак diagnosisдиагностика.
86
280360
3240
у которых рак не был выявлен
на ранних стадиях.
04:56
My researchисследование teamкоманда
of engineersинженеры and biochemistsбиохимики
87
284840
2816
Моя исследовательская команда
инженеров и биохимиков
04:59
is workingза работой on exactlyв точку this challengeвызов.
88
287680
2040
работает именно над этой задачей.
05:02
We're workingза работой on waysпути to frequentlyчасто
activateактивировать an early-stageна ранней стадии cancerрак alarmаварийная сигнализация
89
290320
5136
Мы работаем над методами повышения частоты
раннего предупреждения об опасности рака
05:07
by enablingчто позволяет regularрегулярный screeningsскрининги
that would startНачало when a personчеловек is healthyздоровый
90
295480
4336
с помощью проведения регулярных скринингов
с момента, когда человек ещё здоров,
05:11
so that actionдействие could be takenвзятый
to stop cancerрак the momentмомент it emergesвозникает,
91
299840
4296
чтобы можно было принять меры для
остановки рака в момент его возникновения,
05:16
and before it can progressпрогресс
beyondза its infancyмладенчество.
92
304160
2680
до того как опухоль
начнёт прогрессировать.
05:20
The silverСеребряный bulletпуля in this caseдело
are tinyкрошечный vesiclesвезикулы,
93
308640
3016
Наши «серебряные пули» —
это крошечные частицы,
05:23
little escapeпобег podsстручки regularlyрегулярно shedсарай
by cellsячейки calledназывается exosomesэкзосомы.
94
311680
4440
маленькие спасательные капсулы, постоянно
выделяемые клеткой, — экзосомы.
05:28
ExosomesЭкзосомы are importantважный biomarkersбиомаркеры
95
316680
2736
Экзосомы — важные биомаркеры,
05:31
that provideпредоставлять an early-warningпредварительное оповещение systemсистема
for the developmentразвитие of cancerрак.
96
319440
3280
обеспечивающие систему раннего
предупреждения о развитии рака.
05:35
And because they're abundantlyобильно presentнастоящее время
in just about everyкаждый bodilyтелесный fluidжидкость,
97
323720
3416
И поскольку их очень много
практически в любой жидкости организма,
05:39
includingв том числе bloodкровь, urineмоча and salivaслюна,
98
327160
2496
в том числе в крови, моче и слюне,
05:41
they're extremelyочень attractiveпривлекательный
for noninvasiveнеинвазивный liquidжидкость biopsiesбиопсий.
99
329680
4200
они весьма привлекательные объекты
для неинвазивной биопсии жидкостей.
05:47
There's just one problemпроблема.
100
335040
1576
Есть только одна проблема.
05:48
An automatedавтоматизированный systemсистема for rapidlyбыстро sortingсортировка
these importantважный biomarkersбиомаркеры
101
336640
4296
Автоматизированной системы для быстрой
сортировки этих важных биомаркеров
05:52
is not currentlyВ данный момент availableдоступный.
102
340960
1600
в настоящее время нет.
05:55
We'veУ нас createdсозданный a technologyтехнологии
that we call nano-DLDнано-DLD
103
343680
3296
Мы создали технологию,
которую называем nano-DLD
05:59
that is capableспособный of preciselyточно this:
104
347000
2120
и которая может делать следующее:
06:01
automatedавтоматизированный exosomeэкзос isolationизоляция
105
349920
2696
автоматизированное выделение экзосом
06:04
to aidпомощь rapidбыстрый cancerрак diagnosticsдиагностика.
106
352640
2480
для быстрой диагностики рака.
06:08
ExosomesЭкзосомы are the newestновейший
early-warningпредварительное оповещение weaponоружие, if you will,
107
356040
3536
Экзосомы — новейшее оружие
раннего предупреждения, если хотите,
которое появится на переднем крае
биопсии жидкостей.
06:11
to emergeвсплывать on the liquidжидкость biopsyбиопсия frontфронт.
108
359600
2056
06:13
And they're really, really smallмаленький.
109
361680
2296
И они очень-очень маленькие.
06:16
They measureизмерение just 30 to 150
nanometersнанометра in diameterдиаметр.
110
364000
3520
Их диаметр всего 30–150 нанометров.
06:20
This is so tinyкрошечный
111
368280
1296
Это так мало,
06:21
that you could fitпоместиться about a millionмиллиона
of them into a singleОдин redкрасный bloodкровь cellклетка.
112
369600
3640
что в один эритроцит может поместиться
примерно миллион экзосом.
06:25
That's roughlyгрубо the differenceразница
betweenмежду a golfгольф ballмяч
113
373800
2336
Это разница примерно
как между мячиком для гольфа
06:28
and a fine grainзерно pieceкусок of sandпесок.
114
376160
1720
и маленькой песчинкой.
06:30
Onceоднажды thought to be little binsбункеры
for unwantedнежелательный cellularСотовая связь wasteотходы,
115
378920
3696
Хотя считалось, что они представляют собой
мини-ведёрки для отходов клетки,
06:34
it has been foundнайденный
that cellsячейки actuallyна самом деле communicateобщаться
116
382640
2976
было обнаружено,
что клетки активно общаются,
06:37
by producingпроизводства and absorbingпоглощающий these exosomesэкзосомы
117
385640
3136
выделяя и поглощая эти экзосомы,
06:40
whichкоторый containсодержать surfaceповерхность receptorsрецепторы,
118
388800
2376
которые содержат поверхностные рецепторы,
06:43
proteinsбелки and other geneticгенетический materialматериал
collectedсобранный from theirих cellклетка of originпроисхождения.
119
391200
4000
белки и другой генетический материал
той клетки, в которой образовались.
06:48
When absorbedпоглощенный by a neighboringблизлежащий cellклетка,
120
396520
2656
После поглощения соседней клеткой
06:51
exosomesэкзосомы releaseвыпуск theirих contentsсодержание
into the receivingполучение cellклетка,
121
399200
3816
экзосомы высвобождают своё содержимое
в принимающую клетку
06:55
and can setзадавать in motionдвижение
fundamentalфундаментальный changesизменения in geneген expressionвыражение --
122
403040
3216
и могут дать начало фундаментальным
изменениям экспрессии генов —
06:58
some good,
123
406280
1216
иногда хорошим,
06:59
and this is where cancerрак comesвыходит in,
124
407520
1736
и вот здесь, где возникает рак,
07:01
some badПлохо.
125
409280
1576
плохим.
07:02
Because they are clothedодел
in the materialматериал of the motherмама cellклетка,
126
410880
3776
Поскольку они окружены
мембраной материнской клетки
07:06
and containсодержать a sampleобразец of its environmentОкружающая среда,
127
414680
1936
и содержат частицу её содержимого,
07:08
they provideпредоставлять a geneticгенетический snapshotснимок
of that cell'sклетки healthздоровье and its originпроисхождения.
128
416640
5080
они дают генетический «снимок», отражающий
здоровье и происхождение той клетки.
07:15
All of these qualitiesкачества
make exosomesэкзосомы invaluableнеоценимый messengersмессенджеры
129
423200
3136
Все эти качества делают экзосомы
бесценными источниками информации,
07:18
that potentiallyпотенциально allowпозволять physiciansврачи
130
426360
1616
которые, возможно, позволят врачам
07:20
to eavesdropподслушивать on your healthздоровье
at the cellularСотовая связь levelуровень.
131
428000
2920
изучить ваше здоровье на клеточном уровне.
07:24
To catchпоймать cancerрак earlyрано, howeverОднако,
132
432080
1656
Однако, чтобы рано обнаружить рак,
07:25
you have to frequentlyчасто
interceptперехват these messagesСообщения
133
433760
2936
вы должны часто улавливать эту информацию,
07:28
to determineопределить when cancer-causingканцерогенный
troublemakersсмутьяны withinв your bodyтело
134
436720
3496
чтобы определить, когда вызывающие рак
смутьяны в вашем организме
решат начать «государственный переворот»,
07:32
decideпринимать решение to startНачало stagingинсценировка a coupпереворот,
135
440240
1816
07:34
whichкоторый is why regularрегулярный
screeningскрининг is so criticalкритический
136
442080
3016
именно поэтому так важен
регулярный скрининг,
07:37
and why we're developingразвивающийся
technologiesтехнологии to make this possibleвозможное.
137
445120
2840
и поэтому мы разрабатываем технологии,
которые позволят его проводить.
07:41
While the first exosome-basedэкзос основы diagnosticsдиагностика
emergedвозникший on the marketрынок just this yearгод,
138
449120
5656
Хотя первые методы диагностики на основе
экзосом появились на рынке в этом году,
07:46
they are not yetвсе же partчасть
of mainstreamОсновной поток healthcareздравоохранение optionsопции.
139
454800
3280
они ещё мало распространены
в здравоохранении.
07:51
In additionприбавление to theirих recentнедавний emergenceпоявление,
140
459320
1856
Помимо того, что они только появились,
07:53
anotherдругой factorфактор that's limitingограничения
theirих widespreadшироко распространен adoptionпринятие
141
461200
3456
их широкому распространению мешает
ещё один фактор:
07:56
is that currentlyВ данный момент, no automatedавтоматизированный
exosomeэкзос isolationизоляция systemсистема existsсуществует
142
464680
3936
в настоящее время не существует системы
автоматизированного выделения экзосом,
08:00
to make regularрегулярный screeningскрининг
economicallyэкономически accessibleдоступной.
143
468640
3200
которая сделала бы регулярный скрининг
экономически доступным.
08:04
The currentтекущий goldзолото standardстандарт
for exosomeэкзос isolationизоляция
144
472800
2736
Сегодняшний «золотой стандарт»
для выделения экзосом
08:07
includesвключает ultracentrifugationультрацентрифугирования,
145
475560
1936
включает ультрацентрифугирование,
08:09
a processобработать requiringтребующий
expensiveдорогая laboratoryлаборатория equipmentоборудование,
146
477520
3256
процесс, требующий дорогого
лабораторного оборудования,
08:12
a trainedобученный labлаборатория techтек
147
480800
1256
обученных лаборатнов
08:14
and about 30 hoursчасов of time
to processобработать a sampleобразец.
148
482080
3040
и примерно 30 часов для обработки образца.
08:18
We'veУ нас come up with a differentдругой approachподход
for achievingдостижения automatedавтоматизированный exosomeэкзос isolationизоляция
149
486600
4656
Мы прибегли к другому подходу
для автоматизации выделения экзосом
08:23
from a sampleобразец suchтакие as urineмоча.
150
491280
1440
из таких образцов, как моча.
08:25
We use a chip-basedчип на основе, continuousнепрерывный flowтечь
separationразделение techniqueтехника
151
493560
4256
Мы используем основанную на чипах методику
непрерывного разделения в потоке,
08:29
calledназывается deterministicдетерминистический lateralбоковая displacementсмещение.
152
497840
2976
названную методикой детерминированного
бокового смещения.
08:32
And we have doneсделанный with it
153
500840
1376
Нам удалось сделать с ней то,
08:34
what the semiconductorполупроводник industryпромышленность has doneсделанный
so successfullyуспешно for the pastмимо 50 yearsлет.
154
502240
4456
что индустрия полупроводников успешно
делала в течение последних 50 лет.
08:38
We shrunkсжавшийся the dimensionsГабаритные размеры
of this technologyтехнологии
155
506720
2056
Мы уменьшили масштаб этой технологии
08:40
from the micronмикрон scaleмасштаб
to the trueправда nanoscaleнаноразмерных.
156
508800
2640
с микронного до истинного нанометрового.
08:44
So how does it work?
157
512720
1456
Итак, как же она работает?
08:46
In a nutshellореховая скорлупа,
158
514200
1256
Вкратце,
08:47
a setзадавать of tinyкрошечный pillarsстолбы
separatedотделенный by nanoscopicнаноскопическая gapsпробелы
159
515480
3976
множество крошечных столбиков,
разделённых нанометровыми промежутками,
08:51
are arrangedрасположены in suchтакие a way
160
519480
1256
расположены таким образом,
08:52
that the systemсистема dividesводоразделы
the fluidжидкость into streamlinesтока,
161
520760
3056
что система делит жидкость на потоки,
08:55
with the largerбольше cancer-relatedсвязанный с раком
nanoparticlesнаночастицы beingявляющийся separatedотделенный
162
523840
3376
при этом более крупные, связанные с раком,
наночастицы отделяются
08:59
throughчерез a processобработать of redirectionперенаправление
from the smallerменьше, healthierздоровее onesте,,
163
527240
3896
в результате перенаправления их в сторону
от более мелких, «более здоровых»,
09:03
whichкоторый can in contrastконтрастировать
164
531160
1536
которые, в отличие от крупных частиц,
09:04
moveпереехать around the pillarsстолбы
in a zigzag-typeзигзаг типа motionдвижение
165
532720
2536
огибают столбики
и двигаются зигзагообразно
09:07
in the directionнаправление of fluidжидкость flowтечь.
166
535280
1560
в направлении потока жидкости.
09:10
The netсеть resultрезультат is a completeполный separationразделение
of these two particleчастица populationsпопуляции.
167
538080
4000
В итоге происходит полное разделение
частиц двух этих типов.
09:15
You can visualizeвизуализировать this separationразделение processобработать
168
543440
3696
Этот процесс разделения
можно представить себе
09:19
similarаналогичный to trafficтрафик on a highwayшоссе
that separatesразъединяет into two roadsдороги,
169
547160
3856
как движение по шоссе, которое разделяется
на две дороги,
09:23
with one roadДорога going into
a low-clearanceнизкий зазор tunnelтоннель underпод a mountainгора,
170
551040
3456
при этом одна дорога уходит
в горный тоннель с малым запасом высоты,
09:26
and the other roadДорога going around it.
171
554520
2056
а другая идёт в обход горы.
09:28
Here, smallerменьше carsлегковые автомобили
can go throughчерез the tunnelтоннель
172
556600
2776
Здесь маленькие машины могут проходить
через тоннель,
09:31
while largerбольше trucksгрузовики,
carryingпроведение potentiallyпотенциально hazardousопасный materialматериал,
173
559400
3296
а большие грузовики, возможно,
везущие опасные материалы,
09:34
are forcedпринудительный to take the detourобъезд routeмаршрут.
174
562720
1760
вынуждены ехать по обходной дороге.
09:37
TrafficТрафик is effectivelyфактически separatedотделенный
by sizeразмер and contentsсодержание
175
565600
4096
Поток машин эффективно разделяется
по размеру и содержимому груза
09:41
withoutбез impedingпрепятствование its flowтечь.
176
569720
2016
без создания препятствий для этого потока.
09:43
And this is exactlyв точку how our systemсистема worksработает
on a much, much smallerменьше scaleмасштаб.
177
571760
4280
И именно так работает наша система
в гораздо меньших масштабах.
09:49
The ideaидея here is that
the separationразделение processобработать for screeningскрининг
178
577600
3856
Идея состоит в том,
чтобы процесс разделения для скрининга
09:53
could be as simpleпросто as processingобработка
a sampleобразец of urineмоча, bloodкровь or salivaслюна,
179
581480
4056
был столь же прост, как обработка
образца мочи, крови или слюны,
09:57
whichкоторый is a near-termБлижайшее possibilityвозможность
withinв the nextследующий fewмало yearsлет.
180
585560
3296
и этого реально достичь в течение
следующих нескольких лет.
10:00
Ultimatelyв конечном счете, it could be used
to isolateизолировать and detectобнаружить targetцель exosomesэкзосомы
181
588880
5296
В конечном счёте это можно применять для
выделения и обнаружения целевых экзосом,
10:06
associatedсвязанный with
a particularконкретный typeтип of cancerрак,
182
594200
3216
связанных с определённым типом рака,
10:09
sensingсчитывание and reportingсоставление отчетов
theirих presenceприсутствие withinв minutesминут.
183
597440
2440
обнаруживая их и сообщая о них
в течение нескольких минут.
10:12
This would make rapidбыстрый diagnosticsдиагностика
virtuallyфактически painlessбезболезненный.
184
600600
3200
Это сделает быструю диагностику
фактически безболезненной.
10:16
Broadlyшироко speakingГоворящий,
185
604720
1256
В широком смысле
10:18
the abilityспособность to separateотдельный
and enrichобогащать biomarkersбиомаркеры
186
606000
2656
способность разделять
и концентрировать биомаркеры
10:20
with nanoscaleнаноразмерных precisionточность
in an automatedавтоматизированный way,
187
608680
2720
с наномасштабной точностью
и в автоматическом режиме
10:24
opensоткрывает the doorдверь to better understandingпонимание
diseasesболезни suchтакие as cancerрак,
188
612320
3456
открывает возможности для лучшего
понимания таких болезней, как рак,
10:27
with applicationsПриложения rangingранжирование
from sampleобразец preparationподготовка to diagnosticsдиагностика,
189
615800
3976
а применение может быть в диапазоне
от подготовки образцов до диагностики
10:31
and from drugлекарственное средство resistanceсопротивление
monitoringмониторинг to therapeuticsтерапевтика.
190
619800
2480
и от контроля устойчивости
к препаратам до терапии.
10:35
Even before my wife'sжены boutбой with cancerрак,
191
623440
2016
Ещё до того как моя жена заболела раком,
10:37
it was a dreamмечта of mineмой to facilitateсодействовать
the automationавтоматизация of this processобработать --
192
625480
3480
я мечтал облегчить автоматизацию
этого процесса,
10:41
to make regularрегулярный screeningскрининг more accessibleдоступной,
193
629840
2936
чтобы сделать регулярный скрининг
доступнее,
10:44
similarаналогичный to the way HenryГенри Fordброд
madeсделал the automobileавтомобиль accessibleдоступной
194
632800
2896
так же как Генри Форд
сделал автомобиль доступным
10:47
to the generalГенеральная populationНаселение
195
635720
1576
широким слоям общества,
10:49
throughчерез developmentразвитие of the assemblyсборка lineлиния.
196
637320
2256
изобретя конвейерную сборку.
10:51
Automationавтоматизация is the keyключ to accessibilityдоступность.
197
639600
2760
Автоматизация — ключ к доступности.
10:56
And in the spiritдух of the HooverПылесос dreamмечта,
198
644280
1856
По аналогии с мечтой президента Гувера
10:58
"a chickenкурица in everyкаждый potгоршок
and a carавтомобиль in everyкаждый garageгараж,"
199
646160
2896
«цыпленка в каждую кастрюлю
и автомобиль в каждый гараж»,
11:01
we're developingразвивающийся a technologyтехнологии
200
649080
1416
мы разрабатываем технологию,
11:02
that could ultimatelyв конечном счете placeместо
an early-warningпредварительное оповещение cancerрак detectionобнаружение systemсистема
201
650520
3816
которая могла бы в конечном счёте снабдить
системой раннего обнаружения рака
11:06
in everyкаждый home.
202
654360
1200
каждый дом.
Это дало бы каждому
мужчине, женщине и ребёнку
11:08
This would allowпозволять
everyкаждый man, womanженщина and childребенок
203
656000
2056
11:10
the opportunityвозможность to be regularlyрегулярно testedпроверенный
while they're still healthyздоровый,
204
658080
4136
возможность регулярно проводить проверку,
пока они ещё здоровы,
11:14
catchingпривлекательный cancerрак when it first emergesвозникает.
205
662240
1880
и обнаруживать рак,
когда он только-только появился.
На это я надеюсь и об этом мечтаю,
11:17
It is my hopeнадежда and dreamмечта
206
665400
1496
11:18
to help people around the worldМир
avoidизбежать the highвысокая costsрасходы --
207
666920
3696
чтобы помочь людям во всём мире
избежать высоких затрат —
11:22
physicalфизическое, financialфинансовый and emotionalэмоциональный --
208
670640
2536
физических, финансовых и эмоциональных —
11:25
facedсталкиваются by today'sсегодняшнего cancerрак patientsпациентов,
209
673200
1720
с которыми сталкиваются
раковые больные сегодня,
11:27
hardshipsлишения that I'm well acquaintedзнакомый with.
210
675600
2320
тех трудностей,
с которыми я хорошо знаком сам.
11:31
I'm alsoтакже happyсчастливый to reportдоклад that because
we caughtпойманный my wife'sжены cancerрак earlyрано,
211
679400
4376
Я также рад сообщить, что поскольку у
моей жены рак обнаружили на раннем этапе,
11:35
her treatmentлечение was successfulуспешный,
212
683800
1656
её лечение было успешным,
11:37
and she is now, thankfullyблагодарно, cancer-freeбез рака.
213
685480
2256
и сейчас, слава богу, у неё нет рака.
11:39
(ApplauseАплодисменты)
214
687760
2200
(Аплодисменты)
11:48
It is an outcomeисход that I would like to see
for everyoneвсе with a cancerрак diagnosisдиагностика.
215
696160
4400
Это тот исход, которого я желал бы всем,
у кого диагностирован рак.
С учётом той работы,
которую моя команда уже провела
11:53
With the work that my teamкоманда
has alreadyуже doneсделанный
216
701280
2056
11:55
on separationразделение of nanoscaleнаноразмерных biomarkersбиомаркеры
217
703360
2736
в области разделения биомаркеров
в наномасштабах
11:58
for rapidбыстрый, early-stageна ранней стадии cancerрак diagnosticsдиагностика,
218
706120
2936
для быстрой ранней диагностики рака,
12:01
I am optimisticоптимистичный
that withinв the nextследующий decadeдесятилетие,
219
709080
2536
я оптимистично полагаю,
что в течение десяти лет
12:03
this typeтип of technologyтехнологии will be availableдоступный,
220
711640
2576
технология такого типа станет доступной,
12:06
helpingпомощь protectзащищать our friendsдрузья,
our familyсемья and futureбудущее generationsпоколения.
221
714240
3880
помогая защитить наших друзей,
наши семьи и будущие поколения.
12:10
Even if we are so unluckyнесчастливый
as to be diagnosedдиагностированы with cancerрак,
222
718680
3896
Даже если нам не повезло
и у нас обнаружили рак,
12:14
that early-stageна ранней стадии alarmаварийная сигнализация
will provideпредоставлять a strongсильный beaconмаяк of hopeнадежда.
223
722600
2880
раннее оповещение
даст надежду на выздоровление.
12:18
Thank you.
224
726280
1216
Спасибо!
12:19
(ApplauseАплодисменты)
225
727520
5789
(Аплодисменты)
Translated by Tatyana Nikitina
Reviewed by Anna Kotova

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Joshua Smith - Cancer fighter
Motivated by his wife's bout with cancer, IBM's Joshua Smith applies his engineering expertise to early diagnosis.

Why you should listen

As a research scientist and technical team lead for IBM's Nanobiotechnology Program, Dr. Joshua Smith researches innovative healthcare technologies at the intersection of engineering and biology to better understand disease progression.

Smith's team recently developed a chip-based solution that can rapidly isolate biomarkers as small as 20 nanometers to help identify cancer development even before symptoms occur. He is a sought-after speaker on the subject of lab-on-a-chip applications for healthcare and his work has been highlighted by Forbes, CNN Money, IEEE Spectrum and Pharma Technology Focus, among other media outlets. As a Research Staff Member and IBM Master Inventor, Smith has co-authored more than a dozen peer-reviewed scientific publications and is a co-inventor of more than 30 issued patents.

Currently, Smith is focusing on the development of a suite of core capabilities to manipulate, separate and detect individual macromolecules, providing a technological backbone for automation in sample preparation, diagnostics and therapeutics. When not with his colleagues in the lab, Smith enjoys teaching tomorrow's researchers and engineers at Columbia University. 


More profile about the speaker
Joshua Smith | Speaker | TED.com