TEDGlobal 2012
Nina Tandon: Could tissue engineering mean personalized medicine?
Нина Тандон: Възможно ли е лабораторното създаване на тъкани да означава персонализирана медицина?
Filmed:
Readability: 5.3
1,204,216 views
Всяко тяло е уникално, което е прекрасно, но не и когато става дума за лечение на болест - когато всяко тяло реагира различно, доста често по непредсказуем начин, на стандартно лечение. Тъканният инженер Нина Тандон говори за едно възможно решение на проблема: използването на плурипотентни стволни клетки за създаването на персонализирани модели на клетки, на които се тестват нови медикаменти и лечения, и съхраняването им върху компютърни чипове.
Nina Tandon - Tissue engineering researcher
Nina Tandon studies ways to use electrical signals to grow artificial tissues for transplants and other therapies. Full bio
Nina Tandon studies ways to use electrical signals to grow artificial tissues for transplants and other therapies. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
I'd like to show you a video of some of the models
0
843
2045
Бих искала да ви покажа видеа на някой от моделите,
00:18
I work with.
1
2888
1589
с които работя.
00:20
They're all the perfect size, and they don't have an ounce of fat.
2
4477
3538
Всички те са с перфектен размер, и нито една от тях няма грам мазнина.
00:23
Did I mention they're gorgeous?
3
8015
2538
Споменах ли, че всичките са прекрасни?
00:26
And they're scientific models? (Laughs)
4
10553
3130
И че всичките са научни модели? (Смях)
00:29
As you might have guessed, I'm a tissue engineer,
5
13683
2343
Както вероятно вече сте познали, аз съм тъканен инженер
00:31
and this is a video of some of the beating heart
6
16026
2449
и това е видео на част от туптящо сърце,
00:34
that I've engineered in the lab.
7
18475
2216
което аз създадох в лабораторията.
00:36
And one day we hope that these tissues
8
20691
1882
Надяваме се, че един ден тези тъкани
00:38
can serve as replacement parts for the human body.
9
22573
2944
могат да бъдат използвани като "резервни части" за човешкото тяло.
00:41
But what I'm going to tell you about today
10
25517
2280
Всъщност, това, което исках да ви кажа днес
00:43
is how these tissues make awesome models.
11
27797
4447
е как тези тъкани служат като прекрасни модели.
00:48
Well, let's think about the drug screening process for a moment.
12
32244
2727
Нека си помислим за процеса за създаване и тестване на нови медикаменти за момент.
00:50
You go from drug formulation, lab testing, animal testing,
13
34971
2978
Тръгваме от формулиране на медикамента, тестове в лаборатория, тестове върху животни,
00:53
and then clinical trials, which you might call human testing,
14
37949
2503
следвано от изучаване в клинични условия, което би могло да се нарече тестове върх хора,
00:56
before the drugs get to market.
15
40452
2265
всичко това преди медикаментите да стигнат до пазара.
00:58
It costs a lot of money, a lot of time,
16
42717
3143
Това струва много пари, минава много време
01:01
and sometimes, even when a drug hits the market,
17
45860
2810
и понякога, дори когато медикамента стигне до пазара,
01:04
it acts in an unpredictable way and actually hurts people.
18
48670
3935
той започва да работи по неочакван начин и наранява хората.
01:08
And the later it fails, the worse the consequences.
19
52605
4087
И колкото по-късно медикамента се провали, толкова по-сериозни са последствията.
01:12
It all boils down to two issues. One, humans are not rats,
20
56692
4184
Общо взето имам два проблема. Първо, хората не са плъхове
01:16
and two, despite our incredible similarities to one another,
21
60876
4088
и две, въпреки, че много си приличаме,
01:20
actually those tiny differences between you and I
22
64964
2441
всъщност тези малки разлики между мен и теб
01:23
have huge impacts with how we metabolize drugs
23
67405
2509
имам огромно въздействие на начина, по който метаболизираме медикаменти
01:25
and how those drugs affect us.
24
69914
1869
и как тези медикаменти ни афектират.
01:27
So what if we had better models in the lab
25
71783
2832
Какво би станало, ако имахме по-добри модели в лабораторията,
01:30
that could not only mimic us better than rats
26
74615
3270
които биха могли не само да ни имитират по-добре от плъховете,
01:33
but also reflect our diversity?
27
77885
3920
но също така и да отразяват нашето разнообразие?
01:37
Let's see how we can do it with tissue engineering.
28
81805
3927
Нека видим как това може да се постигне с тъканно инженерство.
01:41
One of the key technologies that's really important
29
85732
2529
Една от ключовите технологии, която е наистина много важна
01:44
is what's called induced pluripotent stem cells.
30
88261
3192
е т.нар. подбудени плурипотентни стволови клетки.
01:47
They were developed in Japan pretty recently.
31
91453
2518
Те бяха разработени в Япония наскоро.
01:49
Okay, induced pluripotent stem cells.
32
93971
2447
ОК, подбудени плурипотентни стволови клетки.
01:52
They're a lot like embryonic stem cells
33
96418
2113
Те приличат много на ембрионалните стволови клетки,
01:54
except without the controversy.
34
98531
2217
с изключение на липсата на спорните елементи.
01:56
We induce cells, okay, say, skin cells,
35
100748
2899
Възбуждаме клетки, ок, нека кажем кожни клетки
01:59
by adding a few genes to them, culturing them,
36
103647
2507
като добавяме няколко гена, отглеждаме ги
02:02
and then harvesting them.
37
106154
1621
и след това ги събираме.
02:03
So they're skin cells that can be tricked,
38
107775
2707
Това са кожни клетки, които могат да бъдат излъгани,
02:06
kind of like cellular amnesia, into an embryonic state.
39
110482
2784
нещо като клетъчна амнезия, за да се превключат в ембрионален стадий.
02:09
So without the controversy, that's cool thing number one.
40
113266
2712
Така, че без всичките спорни елементи, това е номер едно готино нещо.
02:11
Cool thing number two, you can grow any type of tissue
41
115978
2549
Второто готино нещо е, че можем да отглеждаме какъвто и да е вид тъкани
02:14
out of them: brain, heart, liver, you get the picture,
42
118527
2555
от тях: мозък, сърце, бъбрек, общо взето разбирате ме,
02:16
but out of your cells.
43
121082
2523
и всичко това от вашите клетки.
02:19
So we can make a model of your heart, your brain
44
123605
3565
Така, че можем да направил модел на сърцето и мозъка ви
02:23
on a chip.
45
127170
2632
на един чип.
02:25
Generating tissues of predictable density and behavior
46
129802
2856
Генериране на тъкани с предразположено поведение
02:28
is the second piece, and will be really key towards
47
132658
2832
е второто предизвикателство, което всъщност е ключа
02:31
getting these models to be adopted for drug discovery.
48
135490
2672
към позиционирането на тези модели като основа за разработка на медикаменти.
02:34
And this is a schematic of a bioreactor we're developing in our lab
49
138162
3112
Това е схемата на биореактор, който ние разработваме в лабораторията
02:37
to help engineer tissues in a more modular, scalable way.
50
141274
3448
за да имаме възможността да създаваме тъкани в един по-модуларен, разрастващ се модел.
02:40
Going forward, imagine a massively parallel version of this
51
144722
3399
Занапред, представете си един голям паралелен модел на това,
02:44
with thousands of pieces of human tissue.
52
148121
2337
съдържащ хиляди бройки от човешки тъкани.
02:46
It would be like having a clinical trial on a chip.
53
150458
4048
Все едно да държиш цял клиничен процес на един чип.
02:50
But another thing about these induced pluripotent stem cells
54
154506
3795
Още едно нещо за тези възбудени плурипотентни стволни клетки
02:54
is that if we take some skin cells, let's say,
55
158301
2549
е че, ако например вземем няколко кожни клетки
02:56
from people with a genetic disease
56
160850
2176
от хора с генетични заболявания
02:58
and we engineer tissues out of them,
57
163026
2256
и създадем тъкани от тях,
03:01
we can actually use tissue-engineering techniques
58
165282
1968
можем да използваме тези генетични технологии
03:03
to generate models of those diseases in the lab.
59
167250
3401
и да създадем модели на тези заболявания в лабораторията.
03:06
Here's an example from Kevin Eggan's lab at Harvard.
60
170651
3584
Един пример от лабораторията на Кевин Егган от Харвард.
03:10
He generated neurons
61
174235
2290
Той създава неврони
03:12
from these induced pluripotent stem cells
62
176525
2715
от тези възбудени плурипотентни клетки
03:15
from patients who have Lou Gehrig's Disease,
63
179240
2629
от пациенти, които страдат от заболяването на Лу Гехриг,
03:17
and he differentiated them into neurons, and what's amazing
64
181869
2443
впоследствие той отделя невроните и което е възхитително е, че
03:20
is that these neurons also show symptoms of the disease.
65
184312
3152
тези неврони също носят симптомите на болестта.
03:23
So with disease models like these, we can fight back
66
187464
2099
Така, че с модели като тези можем да се борим
03:25
faster than ever before and understand the disease better
67
189563
2582
много по-бързо от преди и да разбираме болестите много по-добре
03:28
than ever before, and maybe discover drugs even faster.
68
192145
3963
от когато и да е било в миналото, и може би дори да откриваме медикаменти по-бързо.
03:32
This is another example of patient-specific stem cells
69
196108
3380
Това е друг пример на специфични стволови клетки,
03:35
that were engineered from someone with retinitis pigmentosa.
70
199488
4009
които ние създадохме от някой, болен от " retinitis pigmentosa:.
03:39
This is a degeneration of the retina.
71
203497
1754
Болестта причинява дегенерация на ретината в окото.
03:41
It's a disease that runs in my family, and we really hope
72
205251
2757
Това е болест, която присъства в моето семейство и ние се надяваме,
03:43
that cells like these will help us find a cure.
73
208008
2224
че клетки като тези ще ни помогнат да намерим лечение.
03:46
So some people think that these models sound well and good,
74
210232
2808
Някой хора мислят, че тези модели звучат добре,
03:48
but ask, "Well, are these really as good as the rat?"
75
213040
3441
но попитайте, 'наистина ли са толкова добри, колкото плъховете?'
03:52
The rat is an entire organism, after all,
76
216481
2988
Все пак, плъховете са цели организми,
03:55
with interacting networks of organs.
77
219469
1706
съставени от мрежи от органи, които работят заедно.
03:57
A drug for the heart can get metabolized in the liver,
78
221175
3921
Медикамент за сърцето може да се метаболизира в черният дроб,
04:00
and some of the byproducts may be stored in the fat.
79
225096
2840
и някои от остатъчните продукти може да се складират в мазнините.
04:03
Don't you miss all that with these tissue-engineered models?
80
227936
4527
Не се ли изпускат всички тези факти с лабораторните тъкани?
04:08
Well, this is another trend in the field.
81
232463
2114
Имаме решение за това в нашата област.
04:10
By combining tissue engineering techniques with microfluidics,
82
234577
2867
Комбинирайки техники за създаване на тъкани с микрофлуидни изследвания,
04:13
the field is actually evolving towards just that,
83
237444
2164
нашата област всъщност еволюира към
04:15
a model of the entire ecosystem of the body,
84
239608
2506
един модел на цялата екосистема на тялото,
04:18
complete with multiple organ systems to be able to test
85
242114
2400
създадена с органни системи, позволяващи тестове
04:20
how a drug you might take for your blood pressure
86
244514
1603
показващи как медикаментите които биха могли да работят за кръвно налягане
04:22
might affect your liver or an antidepressant might affect your heart.
87
246117
3267
афектират вашият черен дроб, или как един антидепресант би могъл да афектира сърцето.
04:25
These systems are really hard to build, but we're just starting to be able to get there,
88
249384
4072
Тези системи са много трудни за създаване, но ние едвам навлизаме в тази сфера сега,
04:29
and so, watch out.
89
253456
3304
така, че внимавайте.
04:32
But that's not even all of it, because once a drug is approved,
90
256760
2632
Но това не е всичко, защото след като един медикамент е разрешен,
04:35
tissue engineering techniques can actually help us develop more personalized treatments.
91
259392
3682
същите тъканни технологии могат да ни помогнат да създадем персонализирани лечения.
04:38
This is an example that you might care about someday,
92
263074
3742
Това е пример, в който вие може да се окажете някой ден,
04:42
and I hope you never do,
93
266816
2120
и аз се надявам, че никога няма да ви се случи,
04:44
because imagine if you ever get that call
94
268936
2520
защото представете си, че получавате обаждането,
04:47
that gives you that bad news that you might have cancer.
95
271456
3208
в което лошите новини са, че имате рак.
04:50
Wouldn't you rather test to see if those cancer drugs
96
274664
2536
Не бихте ли искали да направите тестовете, че всички тези медикаменти за рак,
04:53
you're going to take are going to work on your cancer?
97
277200
2760
които ще взимате ще работят за да ви помогнат?
04:55
This is an example from Karen Burg's lab, where they're
98
279960
2422
Това е пример от лабораторията на Карен Бърг, където те
04:58
using inkjet technologies to print breast cancer cells
99
282382
2906
използват печатни технологии, за да печатат клетки с рак на гърдата,
05:01
and study its progressions and treatments.
100
285288
2471
и изучават прогреса и леченията на болестта.
05:03
And some of our colleagues at Tufts are mixing models
101
287759
2553
Някои от нашите колеги в Тъфтс миксират модели
05:06
like these with tissue-engineered bone to see how cancer
102
290312
3088
като тези с изкъствено създадени кости, за да видят как ракът
05:09
might spread from one part of the body to the next,
103
293400
2720
се разпространява от една част на тялото към друга,
05:12
and you can imagine those kinds of multi-tissue chips
104
296120
2384
и вие можете да и представите споменатите по-рано тъканни чипове
05:14
to be the next generation of these kinds of studies.
105
298504
2985
да бъдат следвашата генерация от такива изследвания.
05:17
And so thinking about the models that we've just discussed,
106
301489
2422
Тъй че, ако помислите за моделите, които сега дискутирах,
05:19
you can see, going forward, that tissue engineering
107
303911
1913
можете да видите, че гледайки напред, създаването на изкъствени тъкани
05:21
is actually poised to help revolutionize drug screening
108
305824
2456
ще революционира процеса на тестване на медикаменти
05:24
at every single step of the path:
109
308280
2778
през всяка отделна стъпка на процеса:
05:26
disease models making for better drug formulations,
110
311058
2574
модели на болестите позволяват създаване на по-добри формули за медикаменти,
05:29
massively parallel human tissue models helping to revolutionize lab testing,
111
313632
3871
масино паралелно разработване на лабораторни тъкани помага за режолюционирането на тестове в лабораториите,
05:33
reduce animal testing and human testing in clinical trials,
112
317503
4225
намалява се количеството тестове с животни в клиничните опити
05:37
and individualized therapies that disrupt
113
321728
1692
и индивидуализирани терапии, които разнообразяват
05:39
what we even consider to be a market at all.
114
323420
3588
това, което в момента смятаме за маркет.
05:42
Essentially, we're dramatically speeding up that feedback
115
327008
2544
Като цяло, ние осезаемо ускоряваме целият този процес
05:45
between developing a molecule and learning about
116
329552
2323
между създаването на молекула и изучаването
05:47
how it acts in the human body.
117
331875
2349
на начина на работа на тази молекула в човешкото тяло.
05:50
Our process for doing this is essentially transforming
118
334224
2328
Нашият процес за това е практически трансформацията
05:52
biotechnology and pharmacology into an information technology,
119
336552
4861
на биотехнологията и фармецевтиката в информационна технология,
05:57
helping us discover and evaluate drugs faster,
120
341413
2979
което ни помага да откриваме и оценяваме медикаментите по-бързо,
06:00
more cheaply and more effectively.
121
344392
3216
по-евтино и по-ефективно.
06:03
It gives new meaning to models against animal testing, doesn't it?
122
347608
4080
Също така, получаваме нови средства за борбата срещу тестовете с животни, нали?
06:07
Thank you. (Applause)
123
351688
6815
Благодаря ви. (Ръкопляскания).
ABOUT THE SPEAKER
Nina Tandon - Tissue engineering researcherNina Tandon studies ways to use electrical signals to grow artificial tissues for transplants and other therapies.
Why you should listen
Nina Tandon studies electrical signaling in the context of tissue engineering, with the goal of creating “spare parts” for human implantation and/or disease models. After receiving a bachelor’s degree in electrical engineering from Cooper Union, Nina worked on an electronic nose used to “smell” lung cancer as a Fulbright scholar in Rome. She studied electrical stimulation for cardiac tissue engineering at MIT and Columbia, and now continues her research on electrical stimulation for broader tissue-engineering applications. Tandon was a 2011 TED Fellow and a 2012 Senior Fellow. Nina was also honored as one of Foreign Policy's 2015 Global Thinkers.
Nina Tandon | Speaker | TED.com