TEDxBoston
Geraldine Hamilton: Body parts on a chip
Geraldine Hamilton: Körperteile auf Chips
Filmed:
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Neue Medikamente und bessere Therapien zu entwickeln, ist relativ leicht. Schwieriger wird es bei den Tests. Sie können vielversprechende neue Therapien um Jahre verzögern. Geraldine Hamiltons anschaulicher Vortrag erläutert die Organ- und Körperteil-Chips, die in ihrem Labor entstehen. Diese einfachen Elemente enthalten alles, was für die Prüfung neuer Medikamente wesentlich ist. Sie können sogar maßgeschneiderte Arzneien für eine bestimmte Person testen. (Aufnahme: TEDxBoston)
Geraldine Hamilton - Bio researcher
Geraldine Hamilton builds organs and body parts on a chip -- to test new, custom cures. Full bio
Geraldine Hamilton builds organs and body parts on a chip -- to test new, custom cures. Full bio
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00:12
We have a global health challenge
0
368
2137
Wir stehen heute in der Medizin
vor einer globalen Herausforderung:
vor einer globalen Herausforderung:
00:14
in our hands today,
1
2505
1692
00:16
and that is that the way we currently
2
4197
3060
Die Forschung und Entwicklung
neuer Medikamente
neuer Medikamente
00:19
discover and develop new drugs
3
7257
2925
00:22
is too costly, takes far too long,
4
10182
4178
ist zu kostspielig, zu zeitaufwendig
00:26
and it fails more often than it succeeds.
5
14360
3714
und führt häufig zu nichts.
00:30
It really just isn't working, and that means
6
18074
3377
Das System funktioniert einfach nicht.
In der Folge bleiben Patienten dringend
notwendige neue Therapien versagt.
notwendige neue Therapien versagt.
00:33
that patients that badly need new therapies
7
21451
3047
00:36
are not getting them,
8
24498
1711
Ihre Krankheiten
können nicht behandelt werden.
können nicht behandelt werden.
00:38
and diseases are going untreated.
9
26209
3498
00:41
We seem to be spending more and more money.
10
29707
3083
Trotzdem geben wir anscheinend
immer mehr Geld aus.
immer mehr Geld aus.
00:44
So for every billion dollars we spend in R&D,
11
32790
4096
Pro Milliarde, die wir in Forschung
und Entwicklung stecken,
und Entwicklung stecken,
00:48
we're getting less drugs approved into the market.
12
36886
3829
werden heute weniger
neue Medikamente zugelassen.
neue Medikamente zugelassen.
00:52
More money, less drugs. Hmm.
13
40715
3217
Also mehr Geld
für weniger Medikamente. Hm!
für weniger Medikamente. Hm!
00:55
So what's going on here?
14
43932
1920
Was ist da los?
00:57
Well, there's a multitude of factors at play,
15
45852
2595
Hier spielen viele Faktoren eine Rolle.
01:00
but I think one of the key factors
16
48447
2021
Einer der wichtigsten, denke ich,
sind unsere derzeitigen Testinstrumente.
sind unsere derzeitigen Testinstrumente.
01:02
is that the tools that we currently have
17
50468
2397
01:04
available to test whether a drug is going to work,
18
52865
4083
Tests sollen zeigen,
ob ein Arzneimittel funktioniert.
ob ein Arzneimittel funktioniert.
01:08
whether it has efficacy,
19
56948
1389
Sie prüfen, ob es wirksam und sicher ist,
01:10
or whether it's going to be safe
20
58337
1766
01:12
before we get it into human clinical trials,
21
60103
3552
bevor die klinische Prüfung
am Menschen beginnt.
am Menschen beginnt.
01:15
are failing us. They're not predicting
22
63655
2151
Diese Tests versagen.
01:17
what's going to happen in humans.
23
65806
3228
Sie sagen nicht vorher,
was im Menschen geschehen wird.
was im Menschen geschehen wird.
01:21
And we have two main tools available
24
69034
2723
Für die Tests stehen uns im Wesentlichen
zwei Instrumente zur Verfügung:
zwei Instrumente zur Verfügung:
01:23
at our disposal.
25
71757
2014
01:25
They are cells in dishes and animal testing.
26
73771
4041
Zellen in der Petrischale
und Tierversuche.
und Tierversuche.
01:29
Now let's talk about the first one, cells in dishes.
27
77812
3320
Beschäftigen wir uns zuerst
mit den Zellen in der Petrischale.
mit den Zellen in der Petrischale.
01:33
So, cells are happily functioning in our bodies.
28
81132
3153
Solange die Zellen im Körper sind,
funktionieren sie bestens.
funktionieren sie bestens.
01:36
We take them and rip them out
29
84285
2055
Reißen wir sie aber
aus dieser Umgebung heraus,
aus dieser Umgebung heraus,
01:38
of their native environment,
throw them in one of these dishes,
throw them in one of these dishes,
30
86340
2949
geben sie in eine Petrischale
und erwarten, dass sie funktionieren --
und erwarten, dass sie funktionieren --
01:41
and expect them to work.
31
89289
1585
01:42
Guess what. They don't.
32
90874
2193
was dann? Es klappt nicht.
01:45
They don't like that environment
33
93067
1662
Sie mögen die neue Umgebung nicht.
01:46
because it's nothing like
34
94729
1632
Denn sie ist völlig anders
als der menschliche Körper.
als der menschliche Körper.
01:48
what they have in the body.
35
96361
2676
Und wie steht es mit den Tierversuchen?
01:51
What about animal testing?
36
99037
2071
01:53
Well, animals do and can provide
37
101108
2885
Tiere liefern uns äußerst
nützliche Informationen.
nützliche Informationen.
01:55
extremely useful information.
38
103993
2262
01:58
They teach us about what happens
39
106255
1709
Sie vermitteln uns, was in einem
komplexen Organismus geschieht.
komplexen Organismus geschieht.
01:59
in the complex organism.
40
107964
2329
Wir erhalten einen besseren Einblick
in biologische Vorgänge.
in biologische Vorgänge.
02:02
We learn more about the biology itself.
41
110293
3008
02:05
However, more often than not,
42
113301
2898
Allerdings sagt das Tiermodell
oftmals nicht vorher,
oftmals nicht vorher,
02:08
animal models fail to predict
what will happen in humans
what will happen in humans
43
116199
4216
was in einem Menschen abläuft, wenn
er ein bestimmtes Arzneimittel einnimmt.
er ein bestimmtes Arzneimittel einnimmt.
02:12
when they're treated with a particular drug.
44
120415
3186
02:15
So we need better tools.
45
123601
2379
Darum brauchen wir
bessere Testinstrumente.
bessere Testinstrumente.
02:17
We need human cells,
46
125980
1753
Wir brauchen menschliche Zellen.
02:19
but we need to find a way to keep them happy
47
127733
2750
Und wir brauchen Möglichkeiten,
sie außerhalb des Körpers
gedeihen zu lassen.
gedeihen zu lassen.
02:22
outside the body.
48
130483
1591
02:24
Our bodies are dynamic environments.
49
132074
2906
Unser Körper ist eine dynamische Umgebung.
02:26
We're in constant motion.
50
134980
1840
Wir sind immer in Bewegung.
02:28
Our cells experience that.
51
136820
2191
Und daran haben unsere Zellen teil.
02:31
They're in dynamic environments in our body.
52
139011
2809
Der Körper bildet
ein dynamisches Umfeld.
ein dynamisches Umfeld.
Auf die Zellen wirken ständig
mechanische Kräfte ein.
mechanische Kräfte ein.
02:33
They're under constant mechanical forces.
53
141820
2755
02:36
So if we want to make cells happy
54
144575
2456
Wenn Zellen außerhalb
des Körpers gedeihen sollen,
des Körpers gedeihen sollen,
02:39
outside our bodies,
55
147031
1429
02:40
we need to become cell architects.
56
148460
2526
müssen wir zu Zellarchitekten werden.
02:42
We need to design, build and engineer
57
150986
4344
Wir müssen für die Zellen
eine "Wohlfühlumgebung" entwickeln
eine "Wohlfühlumgebung" entwickeln
02:47
a home away from home for the cells.
58
155330
3231
und ihnen einen angenehmen
"Zweitwohnsitz" bauen.
"Zweitwohnsitz" bauen.
02:50
And at the Wyss Institute,
59
158561
1674
Genau das haben wir
am Wyss Institute gemacht.
am Wyss Institute gemacht.
02:52
we've done just that.
60
160235
1938
02:54
We call it an organ-on-a-chip.
61
162173
3024
Das Ergebnis nennen wir "Organchip".
02:57
And I have one right here.
62
165197
1791
Hier habe ich einen.
02:58
It's beautiful, isn't it?
But it's pretty incredible.
But it's pretty incredible.
63
166988
2815
Toll, oder? Und ziemlich unglaublich.
03:01
Right here in my hand is a breathing, living
64
169803
4500
In meiner Hand halte ich eine lebendige,
atmende menschliche Lunge auf einem Chip.
atmende menschliche Lunge auf einem Chip.
03:06
human lung on a chip.
65
174303
2658
03:08
And it's not just beautiful.
66
176961
2128
Das ist nicht nur schön, sondern
es birgt auch enorme Möglichkeiten.
es birgt auch enorme Möglichkeiten.
03:11
It can do a tremendous amount of things.
67
179089
2440
03:13
We have living cells in that little chip,
68
181529
3779
In diesem kleinen Chip
haben wir lebende Zellen.
haben wir lebende Zellen.
03:17
cells that are in a dynamic environment
69
185308
2550
Sie interagieren in einer dynamischen
Umgebung mit verschiedenen Zelltypen.
Umgebung mit verschiedenen Zelltypen.
03:19
interacting with different cell types.
70
187858
3081
Viele Forscher haben versucht,
im Labor Zellen zu züchten.
im Labor Zellen zu züchten.
03:22
There's been many people
71
190939
1639
03:24
trying to grow cells in the lab.
72
192578
1861
03:26
They've tried many different approaches.
73
194439
3156
Sie verfolgten unterschiedlichste Ansätze
und züchteten sogar kleine Mini-Organe.
und züchteten sogar kleine Mini-Organe.
03:29
They've even tried to grow
little mini-organs in the lab.
little mini-organs in the lab.
74
197595
2627
Uns geht es um etwas anderes.
03:32
We're not trying to do that here.
75
200222
1549
03:33
We're simply trying to recreate
76
201771
2126
Wir wollen auf dem Chip
03:35
in this tiny chip
77
203897
1577
ein kleinstmögliches
Funktionselement bauen,
Funktionselement bauen,
03:37
the smallest functional unit
78
205474
3017
03:40
that represents the biochemistry,
79
208491
2554
mit der biochemischen Umgebung,
03:43
the function and the mechanical strain
80
211045
3124
den Funktionen
und mechanischen Beanspruchungen,
und mechanischen Beanspruchungen,
03:46
that the cells experience in our bodies.
81
214169
3516
die den Zellen
vom Körper her vertraut sind.
vom Körper her vertraut sind.
03:49
So how does it work? Let me show you.
82
217685
3032
Wie das möglich ist,
zeige ich Ihnen jetzt.
zeige ich Ihnen jetzt.
03:52
We use techniques from the computer chip
83
220717
2634
Wir nutzen Techniken aus der
Computerchip-Fertigung
Computerchip-Fertigung
03:55
manufacturing industry
84
223351
1633
03:56
to make these structures at a scale
85
224984
2197
und stellen Chips in einer Größe her,
03:59
relevant to both the cells and their environment.
86
227181
2896
die für Zellen und
ihre Umgebung sinnvoll ist.
ihre Umgebung sinnvoll ist.
04:02
We have three fluidic channels.
87
230077
2064
Es gibt drei Strömungskanäle.
04:04
In the center, we have a porous, flexible membrane
88
232141
3712
In der Mitte befindet sich
eine flexible poröse Membran,
eine flexible poröse Membran,
04:07
on which we can add human cells
89
235853
2063
auf die wir menschliche Zellen
aufbringen können, z. B. aus der Lunge.
aufbringen können, z. B. aus der Lunge.
04:09
from, say, our lungs,
90
237916
1344
04:11
and then underneath, they had capillary cells,
91
239260
2487
Darunter befinden sich Kapillarzellen,
also Zellen aus unseren Blutgefäßen.
also Zellen aus unseren Blutgefäßen.
04:13
the cells in our blood vessels.
92
241747
1788
04:15
And we can then apply mechanical forces to the chip
93
243535
4320
Dann lassen wir auf den Chip
mechanische Kräfte einwirken.
mechanische Kräfte einwirken.
04:19
that stretch and contract the membrane,
94
247855
2829
Sie dehnen die Membran
und ziehen sie zusammen.
und ziehen sie zusammen.
04:22
so the cells experience the same mechanical forces
95
250684
3097
Dadurch unterliegen die Zellen
denselben mechanischen Kräften
wie beim Atmen.
wie beim Atmen.
04:25
that they did when we breathe.
96
253781
2933
04:28
And they experience them how they did in the body.
97
256714
3160
Sie erleben diese Kräfte
genauso wie im Körper.
genauso wie im Körper.
04:31
There's air flowing through the top channel,
98
259874
2400
Durch den oberen Kanal fließt Luft
04:34
and then we flow a liquid that contains nutrients
99
262274
3349
und durch den Blutkanal leiten wir
eine Flüssigkeit mit Nährstoffen.
eine Flüssigkeit mit Nährstoffen.
04:37
through the blood channel.
100
265623
2839
04:40
Now the chip is really beautiful,
101
268462
2372
Der Chip ist wunderbar.
Aber wozu ist er eigentlich gut?
Aber wozu ist er eigentlich gut?
04:42
but what can we do with it?
102
270834
2097
04:44
We can get incredible functionality
103
272931
2324
Diese kleinen Chips leisten
wirklich Unglaubliches.
wirklich Unglaubliches.
04:47
inside these little chips.
104
275255
1751
04:49
Let me show you.
105
277006
1506
Sehen Sie sich das einmal an.
04:50
We could, for example, mimic infection,
106
278512
2631
Wir ahmen z. B. eine Infektion nach
04:53
where we add bacterial cells into the lung.
107
281143
3536
und bringen in die Lunge Bakterienzellen
und menschliche weiße Blutkörperchen ein.
und menschliche weiße Blutkörperchen ein.
04:56
then we can add human white blood cells.
108
284679
2932
04:59
White blood cells are our body's defense
109
287611
2591
Weiße Blutkörperchen sind die Körperabwehr
gegen eindringende Bakterien.
gegen eindringende Bakterien.
05:02
against bacterial invaders,
110
290202
1368
Wenn sie eine infektionsbedingte
Entzündung erkennen,
Entzündung erkennen,
05:03
and when they sense this
inflammation due to infection,
inflammation due to infection,
111
291570
3169
05:06
they will enter from the blood into the lung
112
294739
2857
treten sie vom Blut in die Lunge über
und umschließen die Bakterien.
und umschließen die Bakterien.
05:09
and engulf the bacteria.
113
297596
1915
Sie erleben dieses Geschehen
gleich live mit --
gleich live mit --
05:11
Well now you're going to see this happening
114
299511
2248
05:13
live in an actual human lung on a chip.
115
301759
3310
in einer menschlichen Lunge
auf einem Chip.
auf einem Chip.
05:17
We've labeled the white blood cells
so you can see them flowing through,
so you can see them flowing through,
116
305069
3543
Damit Sie die weißen Blutkörperchen
sehen können, haben wir sie markiert.
sehen können, haben wir sie markiert.
05:20
and when they detect that infection,
117
308612
2161
Wenn die Blutkörperchen die Infektion
erkennen, heften sie sich an.
erkennen, heften sie sich an.
05:22
they begin to stick.
118
310773
1397
05:24
They stick, and then they try to go into the lung
119
312170
3887
Sie versuchen, vom Blutkanal aus
auf die Seite der Lunge zu gelangen.
auf die Seite der Lunge zu gelangen.
05:28
side from blood channel.
120
316057
1781
05:29
And you can see here, we can actually visualize
121
317838
3689
Wir können ein einzelnes
weißes Blutkörperchen sichtbar machen.
weißes Blutkörperchen sichtbar machen.
05:33
a single white blood cell.
122
321527
3759
05:37
It sticks, it wiggles its way through
123
325286
2256
Es heftet sich an, es windet sich
durch Zellschichten und die Pore hindurch.
durch Zellschichten und die Pore hindurch.
05:39
between the cell layers, through the pore,
124
327542
2315
05:41
comes out on the other side of the membrane,
125
329857
2421
Dann kommt es
auf der anderen Membranseite heraus.
auf der anderen Membranseite heraus.
05:44
and right there, it's going to engulf the bacteria
126
332278
3435
Da frisst es die grün markierte Bakterie.
05:47
labeled in green.
127
335713
1649
05:49
In that tiny chip, you just witnessed
128
337362
3004
Durch diesen winzigen Chip
wurden Sie gerade zu Augenzeugen
wurden Sie gerade zu Augenzeugen
05:52
one of the most fundamental responses
129
340366
3181
einer der grundlegendsten
Reaktionen des Körpers auf eine Infektion.
Reaktionen des Körpers auf eine Infektion.
05:55
our body has to an infection.
130
343547
1957
05:57
It's the way we respond to -- an immune response.
131
345504
3770
Das ist unsere Immunreaktion.
06:01
It's pretty exciting.
132
349274
2401
Sehr spannend!
06:03
Now I want to share this picture with you,
133
351675
2343
Ich möchte Ihnen jetzt dieses Bild zeigen.
06:06
not just because it's so beautiful,
134
354018
2638
Nicht nur, weil es schön ist.
06:08
but because it tells us an enormous
amount of information
amount of information
135
356656
3336
Es sagt auch sehr viel darüber aus,
was die Zellen
in den Chips eigentlich tun.
in den Chips eigentlich tun.
06:11
about what the cells are doing within the chips.
136
359992
2597
06:14
It tells us that these cells
137
362589
2259
Wir sehen hier Zellen aus den feineren
Verzweigungen der Lungen.
Verzweigungen der Lungen.
06:16
from the small airways in our lungs,
138
364848
2311
06:19
actually have these hairlike structures
139
367159
1751
Sie besitzen haarförmige Strukturen,
wie sie in der Lunge zu erwarten sind.
wie sie in der Lunge zu erwarten sind.
06:20
that you would expect to see in the lung.
140
368910
2008
06:22
These structures are called cilia,
141
370918
1465
Das sind die Flimmerhärchen,
die Schleim aus der Lunge hinausbefördern.
die Schleim aus der Lunge hinausbefördern.
06:24
and they actually move the mucus out of the lung.
142
372383
2910
06:27
Yeah. Mucus. Yuck.
143
375293
1539
Genau. Schleim - igitt!
06:28
But mucus is actually very important.
144
376832
2440
Aber Schleim ist sehr wichtig.
06:31
Mucus traps particulates, viruses,
145
379272
2581
Schleim fängt kleine Teilchen, Viren
und potenzielle Allergene ein
und potenzielle Allergene ein
06:33
potential allergens,
146
381853
1459
06:35
and these little cilia move
147
383312
1601
und die kleinen Flimmerhärchen
transportieren den Schleim ab.
transportieren den Schleim ab.
06:36
and clear the mucus out.
148
384913
2250
06:39
When they get damaged, say,
149
387163
1912
Werden sie z. B. durch Zigarettenrauch
geschädigt, funktionieren sie nicht gut.
geschädigt, funktionieren sie nicht gut.
06:41
by cigarette smoke for example,
150
389075
2419
06:43
they don't work properly,
and they can't clear that mucus out.
and they can't clear that mucus out.
151
391494
2808
Dann kann der Schleim
den Körper nicht verlassen.
den Körper nicht verlassen.
06:46
And that can lead to diseases such as bronchitis.
152
394302
3817
Erkrankungen wie Bronchitis
können die Folge sein.
können die Folge sein.
06:50
Cilia and the clearance of mucus
153
398119
2647
Die Flimmerhärchen
und der Abtransport von Schleim
und der Abtransport von Schleim
06:52
are also involved in awful diseases like cystic fibrosis.
154
400766
4461
spielen auch bei schweren Krankheiten
wie Mukoviszidose eine Rolle.
wie Mukoviszidose eine Rolle.
06:57
But now, with the functionality
that we get in these chips,
that we get in these chips,
155
405227
3550
Doch jetzt -- dank der Funktionen,
die in diesen Chips stecken --
die in diesen Chips stecken --
07:00
we can begin to look
156
408777
1824
können wir mögliche neue
Behandlungen erforschen.
Behandlungen erforschen.
07:02
for potential new treatments.
157
410601
2513
Der Lungenchip hat uns aber nicht genügt.
07:05
We didn't stop with the lung on a chip.
158
413114
1952
07:07
We have a gut on a chip.
159
415066
1884
Es gibt auch einen Darmchip.
07:08
You can see one right here.
160
416950
2030
Hier sehen Sie einen.
07:10
And we've put intestinal human cells
161
418980
3226
In den Darmchip haben wir
menschliche Darmzellen gesteckt.
menschliche Darmzellen gesteckt.
07:14
in a gut on a chip,
162
422206
1905
Wie im Darm unterliegen sie
einer ständigen Bewegung,
einer ständigen Bewegung,
07:16
and they're under constant peristaltic motion,
163
424111
2837
07:18
this trickling flow through the cells,
164
426948
3191
die langsam durch die Zellen fließt.
07:22
and we can mimic many of the functions
165
430139
2558
Wir können viele Funktionen
des menschlichen Darms nachahmen.
des menschlichen Darms nachahmen.
07:24
that you actually would expect to see
166
432697
2263
07:26
in the human intestine.
167
434960
1693
07:28
Now we can begin to create models of diseases
168
436653
3791
Jetzt können wir Modelle
von Krankheiten entwickeln,
von Krankheiten entwickeln,
07:32
such as irritable bowel syndrome.
169
440444
2410
z. B. ein Modell des Reizdarmsyndroms.
07:34
This is a disease that affects
170
442854
2082
Von dieser Krankheit sind
sehr viele Menschen betroffen.
sehr viele Menschen betroffen.
07:36
a large number of individuals.
171
444936
1911
07:38
It's really debilitating,
172
446847
1774
Sie vermindert
die Lebensqualität erheblich.
die Lebensqualität erheblich.
07:40
and there aren't really many good treatments for it.
173
448621
3942
Doch es gibt kaum gute Therapien.
07:44
Now we have a whole pipeline
174
452563
2302
Aktuell arbeiten wir in unseren Laboren
an vielen unterschiedlichen Organchips.
an vielen unterschiedlichen Organchips.
07:46
of different organ chips
175
454865
2279
07:49
that we are currently working on in our labs.
176
457144
3732
07:52
Now, the true power of this technology, however,
177
460876
3419
Die eigentliche Stärke
dieser Technologie liegt darin,
dieser Technologie liegt darin,
07:56
really comes from the fact
178
464295
2125
dass wir die Chips
miteinander verbinden können.
miteinander verbinden können.
07:58
that we can fluidically link them.
179
466420
2545
08:00
There's fluid flowing across these cells,
180
468965
1947
Durch die Zellen fließt eine Flüssigkeit
und verbindet unterschiedliche Chips
und verbindet unterschiedliche Chips
08:02
so we can begin to interconnect
181
470912
2079
08:04
multiple different chips together
182
472991
2862
08:07
to form what we call a virtual human on a chip.
183
475853
4213
zu einem sogenannten
virtuellen Menschen auf einem Chip.
virtuellen Menschen auf einem Chip.
08:12
Now we're really getting excited.
184
480066
3009
Jetzt wird es richtig spannend!
08:15
We're not going to ever recreate
a whole human in these chips,
a whole human in these chips,
185
483075
4095
Wir werden auf den Chips nie
einen ganzen Menschen nachbauen.
einen ganzen Menschen nachbauen.
08:19
but what our goal is is to be able to recreate
186
487170
4169
Wir haben nur das Ziel,
genügend Funktionen
des Organismus nachzubilden,
des Organismus nachzubilden,
08:23
sufficient functionality
187
491339
2013
08:25
so that we can make better predictions
188
493352
2360
um besser vorhersagen zu können,
was im Menschen abläuft.
was im Menschen abläuft.
08:27
of what's going to happen in humans.
189
495712
2214
08:29
For example, now we can begin to explore
190
497926
2924
Damit können wir z. B. die Wirkung
von Sprühmedikamenten erforschen.
von Sprühmedikamenten erforschen.
08:32
what happens when we put
a drug like an aerosol drug.
a drug like an aerosol drug.
191
500850
3434
Das betrifft Menschen wie mich,
die ein Asthmaspray inhalieren.
die ein Asthmaspray inhalieren.
08:36
Those of you like me who have asthma,
when you take your inhaler,
when you take your inhaler,
192
504284
2986
08:39
we can explore how that drug comes into your lungs,
193
507270
2926
Wir können erforschen,
wie es in die Lunge gelangt,
wie es in die Lunge gelangt,
08:42
how it enters the body,
194
510196
1626
wie es in den Körper übertritt
08:43
how it might affect, say, your heart.
195
511822
1754
und wie es sich
z. B. auf das Herz auswirkt.
z. B. auf das Herz auswirkt.
08:45
Does it change the beating of your heart?
196
513576
1908
Verändert es den Herzschlag?
Ist es toxisch?
Ist es toxisch?
08:47
Does it have a toxicity?
197
515484
1641
08:49
Does it get cleared by the liver?
198
517125
2008
Wird es von der Leber abgebaut?
08:51
Is it metabolized in the liver?
199
519133
2152
Wird es in der Leber verstoffwechselt?
Wird es über die Nieren ausgeschieden?
Wird es über die Nieren ausgeschieden?
08:53
Is it excreted in your kidneys?
200
521285
1891
08:55
We can begin to study the dynamic
201
523176
2212
Wir können die dynamischen Reaktionen
des Körpers auf Medikamente erforschen.
des Körpers auf Medikamente erforschen.
08:57
response of the body to a drug.
202
525388
2625
09:00
This could really revolutionize
203
528028
1919
Dies könnte wirklich
eine Revolution auslösen.
eine Revolution auslösen.
09:01
and be a game changer
204
529947
1649
09:03
for not only the pharmaceutical industry,
205
531596
2938
Es würde nicht nur
die Pharmaindustrie verändern.
die Pharmaindustrie verändern.
09:06
but a whole host of different industries,
206
534534
2373
Auch viele weitere Branchen würden
profitieren, z. B. die Kosmetikbranche.
profitieren, z. B. die Kosmetikbranche.
09:08
including the cosmetics industry.
207
536907
2400
09:11
We can potentially use the skin on a chip
208
539307
2882
Wir entwickeln im Labor
gerade einen Hautchip,
gerade einen Hautchip,
09:14
that we're currently developing in the lab
209
542189
1961
mit dem wir prüfen können,
09:16
to test whether the ingredients in those products
210
544150
2554
ob Sie die Inhaltsstoffe Ihrer Produkten
09:18
that you're using are actually
safe to put on your skin
safe to put on your skin
211
546704
3283
gefahrlos auf Ihre Haut auftragen können.
09:21
without the need for animal testing.
212
549987
2689
Ganz ohne Tierversuche.
09:24
We could test the safety
213
552676
1944
Wir könnten testen,
wie sicher die Chemikalien sind,
wie sicher die Chemikalien sind,
09:26
of chemicals that we are exposed to
214
554620
2253
denen wir in der Umwelt
täglich ausgesetzt sind,
täglich ausgesetzt sind,
09:28
on a daily basis in our environment,
215
556873
1914
09:30
such as chemicals in regular household cleaners.
216
558787
3731
z. B. Chemikalien handelsüblicher
Haushaltsreiniger.
Haushaltsreiniger.
Weitere Einsatzgebiete
der Organchips wären etwa
der Organchips wären etwa
09:34
We could also use the organs on chips
217
562518
3202
09:37
for applications in bioterrorism
218
565720
2779
Bioterrorismus oder Strahlenbelastung.
09:40
or radiation exposure.
219
568499
2571
09:43
We could use them to learn more about
220
571070
3350
Wir könnten damit ein besseres
Verständnis tödlicher Krankheiten
Verständnis tödlicher Krankheiten
09:46
diseases such as ebola
221
574420
3044
wie Ebola und SARS gewinnen.
09:49
or other deadly diseases such as SARS.
222
577464
3892
09:53
Organs on chips could also change
223
581356
1838
Organchips könnten die Durchführung
klinischer Studien verändern.
klinischer Studien verändern.
09:55
the way we do clinical trials in the future.
224
583194
3374
09:58
Right now, the average participant
225
586568
2587
Momentan sind die durchschnittlichen
Teilnehmer klinischer Studien genau das:
Teilnehmer klinischer Studien genau das:
10:01
in a clinical trial is that: average.
226
589155
3370
durchschnittlich.
10:04
Tends to be middle aged, tends to be female.
227
592525
3326
Vorwiegend mittleren Alters
und vorwiegend weiblich.
und vorwiegend weiblich.
10:07
You won't find many clinical trials
228
595851
2472
Sie finden nur wenige
klinische Studien an Kindern.
klinische Studien an Kindern.
10:10
in which children are involved,
229
598323
1515
10:11
yet every day, we give children medications,
230
599838
3547
Trotzdem geben wir Kindern
täglich Medikamente,
täglich Medikamente,
10:15
and the only safety data we have on that drug
231
603385
3746
obwohl die einzigen Daten
zur Sicherheit der Arznei
zur Sicherheit der Arznei
10:19
is one that we obtained from adults.
232
607131
3074
von Erwachsenen stammen.
10:22
Children are not adults.
233
610205
1794
Kinder sind nicht erwachsen.
10:23
They may not respond in the same way adults do.
234
611999
3133
Sie können anders reagieren
als Erwachsene.
als Erwachsene.
Weitere Risikofaktoren sind genetische
Unterschiede in der Bevölkerung.
Unterschiede in der Bevölkerung.
10:27
There are other things like genetic differences
235
615132
2412
10:29
in populations
236
617544
1433
10:30
that may lead to at-risk populations
237
618977
3106
Darum können manche Bevölkerungsgruppen
10:34
that are at risk of having an adverse drug reaction.
238
622083
3437
stärker von schädlichen
Nebenwirkungen betroffen sein.
Nebenwirkungen betroffen sein.
10:37
Now imagine if we could take cells
from all those different populations,
from all those different populations,
239
625520
3389
Stellen Sie sich vor, mit den Zellen
der verschiedenen Bevölkerungsgruppen
der verschiedenen Bevölkerungsgruppen
10:40
put them on chips,
240
628919
1908
würden wir Chips nach
Bevölkerungsgruppe herstellen.
Bevölkerungsgruppe herstellen.
10:42
and create populations on a chip.
241
630827
1964
10:44
This could really change the way
242
632791
1838
Das könnte die Durchführung
klinischer Studien dramatisch verändern.
klinischer Studien dramatisch verändern.
10:46
we do clinical trials.
243
634629
2069
10:48
And this is the team and the people
that are doing this.
that are doing this.
244
636698
2832
Hier sehen Sie das Mitarbeiterteam.
10:51
We have engineers, we have cell biologists,
245
639530
3257
Unsere Ingenieure, Zellbiologen und
Klinikärzte arbeiten zusammen.
Klinikärzte arbeiten zusammen.
10:54
we have clinicians, all working together.
246
642787
3774
10:58
We're really seeing something quite incredible
247
646561
1926
Hier am Wyss Institute
sehen wir etwas Wunderbares --
sehen wir etwas Wunderbares --
11:00
at the Wyss Institute.
248
648487
1605
das Zusammenwirken
verschiedener Disziplinen.
verschiedener Disziplinen.
11:02
It's really a convergence of disciplines,
249
650092
2171
11:04
where biology is influencing the way we design,
250
652263
3720
Die Biologie beeinflusst
das Design und die Entwicklung.
das Design und die Entwicklung.
11:07
the way we engineer, the way we build.
251
655983
2662
11:10
It's pretty exciting.
252
658645
1403
Das ist sehr spannend.
11:12
We're establishing important industry collaborations
253
660048
3564
Wir bauen Kooperationen
mit der Branche auf,
mit der Branche auf,
11:15
such as the one we have with a company
254
663612
3373
z. B. mit einem Unternehmen, das Know-how
in digitaler Massenfertigung beisteuert.
in digitaler Massenfertigung beisteuert.
11:18
that has expertise in large-scale
digital manufacturing.
digital manufacturing.
255
666985
3599
11:22
They're going to help us make,
256
670584
2019
Diese Firma wird uns helfen,
statt eines solchen Chips
Millionen herzustellen,
Millionen herzustellen,
11:24
instead of one of these,
257
672603
1526
11:26
millions of these chips,
258
674129
1583
11:27
so that we can get them into the hands
259
675712
1669
damit wir sie möglichst vielen Forschern
an die Hand geben können.
an die Hand geben können.
11:29
of as many researchers as possible.
260
677381
2889
11:32
And this is key to the potential of that technology.
261
680270
4216
Nur so können wir das Potenzial
dieser Technik voll ausschöpfen.
dieser Technik voll ausschöpfen.
11:36
Now let me show you our instrument.
262
684486
2537
Jetzt möchte ich Ihnen
unser Testinstrument zeigen.
unser Testinstrument zeigen.
11:39
This is an instrument that our engineers
263
687023
1989
Zurzeit bauen die Ingenieure
11:41
are actually prototyping right now in the lab,
264
689012
2618
einen Prototyp
dieses Instruments im Labor.
dieses Instruments im Labor.
11:43
and this instrument is going to give us
265
691630
2309
Das Gerät bietet uns
Steuerungsmöglichkeiten.
Steuerungsmöglichkeiten.
11:45
the engineering controls that we're going to require
266
693939
2459
Die brauchen wir, um 10 oder mehr
Organchips miteinander zu verbinden.
Organchips miteinander zu verbinden.
11:48
in order to link 10 or more organ chips together.
267
696398
4168
11:52
It does something else that's very important.
268
700566
2229
Außerdem leistet es
noch etwas sehr Wichtiges:
noch etwas sehr Wichtiges:
11:54
It creates an easy user interface.
269
702795
2844
Es ist einfach zu bedienen.
11:57
So a cell biologist like me can come in,
270
705639
2990
Zellbiologen wie ich
nehmen einfach einen Chip
und geben ihn in eine Kartusche,
und geben ihn in eine Kartusche,
12:00
take a chip, put it in a cartridge
271
708629
2008
12:02
like the prototype you see there,
272
710637
1932
wie bei dem Prototyp im Bild dort.
12:04
put the cartridge into the machine
273
712569
2071
Ich schiebe die Kartusche ein,
wie eine CD, und schon geht's los.
wie eine CD, und schon geht's los.
12:06
just like you would a C.D.,
274
714640
1488
12:08
and away you go.
275
716128
1132
12:09
Plug and play. Easy.
276
717260
2749
Plug-and-play. Ganz einfach.
12:12
Now, let's imagine a little bit
277
720009
2514
Malen wir uns damit einmal
die Zukunft aus.
die Zukunft aus.
12:14
what the future might look like
278
722523
1379
12:15
if I could take your stem cells
279
723902
2413
Könnte ich Ihre Stammzellen nehmen
und auf einen Chip bannen,
und auf einen Chip bannen,
12:18
and put them on a chip,
280
726315
1440
12:19
or your stem cells and put them on a chip.
281
727755
3219
oder auch Ihre Stammzellen,
dann wäre das ein Chip für Sie
ganz persönlich.
ganz persönlich.
12:22
It would be a personalized chip just for you.
282
730974
3501
12:26
Now all of us in here are individuals,
283
734475
3208
Wir alle in diesem Raum sind Individuen.
12:29
and those individual differences mean
284
737683
2838
Und wegen unserer Individualität
12:32
that we could react very differently
285
740521
2442
können wir völlig unterschiedlich und
unvorhersehbar auf Medikamente reagieren.
unvorhersehbar auf Medikamente reagieren.
12:34
and sometimes in unpredictable ways to drugs.
286
742963
4247
12:39
I myself, a couple of years back,
had a really bad headache,
had a really bad headache,
287
747210
4568
Ich selbst hatte vor einigen Jahren
unerträgliche Kopfschmerzen.
unerträgliche Kopfschmerzen.
12:43
just couldn't shake it, thought,
"Well, I'll try something different."
"Well, I'll try something different."
288
751778
2413
Also probierte ich etwas Neues aus
und nahm Advil [Ibuprofen].
und nahm Advil [Ibuprofen].
12:46
I took some Advil. Fifteen minutes later,
289
754191
2135
15 Min. später war ich mit einem schweren
Asthmaanfall unterwegs zur Notaufnahme.
Asthmaanfall unterwegs zur Notaufnahme.
12:48
I was on my way to the emergency room
290
756326
1880
12:50
with a full-blown asthma attack.
291
758206
1893
12:52
Now, obviously it wasn't fatal,
292
760099
1830
Offensichtlich war es nicht tödlich.
12:53
but unfortunately, some of these
293
761929
3173
Doch manche Nebenwirkungen
von Medikamenten
von Medikamenten
12:57
adverse drug reactions can be fatal.
294
765102
3609
können tatsächlich zum Tod führen.
13:00
So how do we prevent them?
295
768711
1941
Wie können wir das vermeiden?
13:02
Well, we could imagine one day
296
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2580
Vielleicht gibt es eines Tages
einen Geraldine-Chip,
einen Geraldine-Chip,
13:05
having Geraldine on a chip,
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773232
2343
einen Danielle-Chip
und einen Chip für Sie.
und einen Chip für Sie.
13:07
having Danielle on a chip,
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1749
13:09
having you on a chip.
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13:10
Personalized medicine. Thank you.
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Individualisierte Medizin. Vielen Dank.
13:13
(Applause)
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4154
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Geraldine Hamilton - Bio researcherGeraldine Hamilton builds organs and body parts on a chip -- to test new, custom cures.
Why you should listen
Geraldine Hamilton’s career spans from academic research to biotech start-ups to pharma. Her research focus has been on the development and application of human-relevant in-vitro models for drug discovery. She was one of the founding scientists, VP of Scientific Operations and Director of Cell Products, in a start-up biotech company (CellzDirect), that successfully translated and commercialized technology from academic research to supply the pharmaceutical industry with hepatic cell products and services for safety assessment and drug-metabolism studies.
Hamilton received her Ph.D. in cell biology/toxicology from the University of Hertfordshire (England) in conjunction with GlaxoSmithkline, followed by a post-doctoral research fellowship at the University of North Carolina. Her current research interests and prior experience include: organs on-a-chip, toxicology and drug metabolism, liver cell biology, mechanisms regulating gene expression and differentiation, regulation of nuclear receptors and transcriptional activation in hepatocytes by xenobiotics, human cell isolation and cryopreservation techniques.
Geraldine Hamilton | Speaker | TED.com