TED2015
Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)
Tal Danino: Podemos usar bacterias para detectar el cáncer (y tal vez tratarlo)
Filmed:
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El cáncer de hígado es uno de los más difíciles de detectar, pero al biólogo sintético Tal Danino tiene una propuesta creativa: ¿y si pudiéramos crear una bacteria probiótica comestible y programable que detecte tumores en el hígado? Su visión explora algo que apenas empezamos a entender sobre las bacterias: su poder de autoinducción, o actuar juntas una vez que alcanzan una masa crítica. Danino, un Becario TED, explica cómo funciona la percepción de quórum y cómo las bacterias inteligentes que trabajan juntas cambiarán algún día el tratamiento del cáncer.
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
Puede que no sean conscientes,
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
pero hay más bacterias en el cuerpo
que estrellas en toda la galaxia.
que estrellas en toda la galaxia.
Este universo fascinante de bacterias
00:20
This fascinating universe
of bacteria inside of us
of bacteria inside of us
2
8040
3127
00:23
is an integral part of our health,
3
11167
2276
es parte integral de nuestra salud,
00:25
and our technology is evolving so rapidly
4
13443
2089
y la tecnología está
evolucionando tan rápidamente
evolucionando tan rápidamente
00:27
that today we can program these bacteria
like we program computers.
like we program computers.
5
15532
4759
que hoy podemos programar estas
bacterias igual que a las computadoras.
bacterias igual que a las computadoras.
00:33
Now, the diagram that you see here,
6
21060
1879
En el diagrama que se ve aquí...
00:34
I know it looks like
some kind of sports play,
some kind of sports play,
7
22939
2531
sé que parece algún tipo
de plano deportivo
de plano deportivo
00:37
but it is actually a blueprint of
the first bacterial program I developed.
the first bacterial program I developed.
8
25470
4156
pero en realidad es un plano del primer
programa bacteriano que desarrollé.
programa bacteriano que desarrollé.
00:41
And like writing software,
we can print and write DNA
we can print and write DNA
9
29626
3321
Igual que con el software,
podemos imprimir y escribir ADN
podemos imprimir y escribir ADN
00:44
into different algorithms
and programs inside of bacteria.
and programs inside of bacteria.
10
32947
3227
en diferentes algoritmos
y programas dentro de la bacteria.
y programas dentro de la bacteria.
00:48
What this program does
is produces fluorescent proteins
is produces fluorescent proteins
11
36824
2695
Este programa produce
proteínas fluorescentes
proteínas fluorescentes
00:51
in a rhythmic fashion
12
39519
1438
rítmicamente
00:52
and generates a small molecule
13
40957
1602
y genera una molécula pequeña
00:54
that allows bacteria
to communicate and synchronize,
to communicate and synchronize,
14
42559
2578
que permite a las bacterias
comunicarse y sincronizarse
comunicarse y sincronizarse
00:57
as you're seeing in this movie.
15
45137
1838
como pueden ver en esta película.
00:59
The growing colony of bacteria
that you see here
that you see here
16
47505
2280
La creciente colonia
de bacterias que ven aquí
de bacterias que ven aquí
01:01
is about the width of a human hair.
17
49785
1993
tiene en grosor de un cabello humano.
01:03
Now, what you can't see
is that our genetic program
is that our genetic program
18
51778
2507
Lo que no pueden ver es que
nuestro programa genético
nuestro programa genético
01:06
instructs these bacteria
to each produce small molecules,
to each produce small molecules,
19
54285
3483
instruye a estas bacterias
para producir pequeñas moléculas,
para producir pequeñas moléculas,
01:09
and these molecules travel between
the thousands of individual bacteria
the thousands of individual bacteria
20
57768
3413
que luego se moverán entre
los miles de bacterias individuales
los miles de bacterias individuales
01:13
telling them when to turn on and off.
21
61181
2716
ordenándoles cuando
encenderse y apagarse.
encenderse y apagarse.
01:15
And the bacteria synchronize
quite well at this scale,
quite well at this scale,
22
63897
3251
Las bacterias se sincronizan
bastante bien a esta escala
bastante bien 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
pero la molécula que sincroniza solo
puede viajar a una velocidad limitada,
puede viajar a una velocidad limitada,
01:23
in larger colonies of bacteria,
this results in traveling waves
this results in traveling waves
24
71142
3576
y en colonias más grandes de bacterias
esto da lugar a ondas que se propagan
esto da lugar a ondas que se propagan
01:26
between bacteria that are
far away from each other,
far away from each other,
25
74718
2902
entre bacterias que se encuentran
a distancia una de la otra.
a distancia una de la otra.
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
Pueden ver estas ondas propagandose
de derecha a izquierda en la pantalla.
de derecha a izquierda en la pantalla.
01:33
Now, our genetic program
relies on a natural phenomenon
relies on a natural phenomenon
27
81356
2788
Nuestro programa genético
se basa en un fenómeno natural
se basa en un fenómeno natural
llamado percepción de quórum,
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
en que las bacterias coordinan
respuestas, a veces virulentas
respuestas, a veces virulentas
01:40
once they reach a critical density.
30
88649
2941
una vez que alcanzan una densidad crítica.
01:43
You can observe quorum sensing
in action in this movie,
in action in this movie,
31
91590
2655
Pueden ver la percepción de
quórum en acción en este video,
quórum en acción en este video,
01:46
where a growing colony of bacteria
only begins to glow
only begins to glow
32
94245
3642
donde una colonia de bacterias
en aumento solo empieza a brillar
en aumento solo empieza a brillar
01:49
once it reaches a high
or critical density.
or critical density.
33
97887
2371
una vez que alcanza una
densidad alta o crítica.
densidad alta o crítica.
01:52
Our genetic program
34
100258
1842
Nuestro programa genético
continúa produciendo estas patrones
rítmicos de las proteínas fluorescentes
rítmicos de las 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
a medida que la colonia se expande.
01:59
This particular movie and experiment
we call The Supernova,
we call The Supernova,
37
107619
3691
Esta película y experimento en
particular se llaman La Supernova,
particular se llaman La Supernova,
02:03
because it looks like an exploding star.
38
111310
3030
porque parece una estrella
a punto de explotar.
a punto de explotar.
02:06
Now, besides programming
these beautiful patterns,
these beautiful patterns,
39
114340
2390
Además de programarlas que produzcan
estos hermosos patrones
estos hermosos patrones
02:08
I wondered, what else can we get
these bacteria to do?
these bacteria to do?
40
116730
2591
me preguntaba, ¿qué más
podemos lograr que hagan?
podemos lograr que hagan?
02:11
And I decided to explore
how we can program bacteria
how we can program bacteria
41
119321
2579
Y decidí investigar
cómo podemos programarlas
cómo podemos programarlas
02:13
to detect and treat diseases
in our bodies like cancer.
in our bodies like cancer.
42
121900
2789
para que detecten y traten
enfermedades como el cáncer.
enfermedades como el cáncer.
Uno de los hechos sorprendentes
sobre las bacterias
sobre las bacterias
02:18
One of the surprising facts about bacteria
43
126009
2298
es que pueden crecer de manera
natural dentro de los tumores
natural dentro de los tumores
02:20
is that they can naturally grow
inside of tumors.
inside of tumors.
44
128307
3437
02:23
This happens because typically tumors
45
131744
1764
ya que los tumores normalmente
son áreas en las que el sistema
inmunológico no tiene acceso,
inmunológico no tiene acceso,
02:25
are areas where the immune system
has no access,
has no access,
46
133508
2415
02:27
and so bacteria find these tumors
47
135923
1997
y así las bacterias,
al encontrar estos tumores,
al encontrar estos tumores,
02:29
and use them as a safe haven
to grow and thrive.
to grow and thrive.
48
137920
3831
los usan como un refugio seguro
para crecer y prosperar.
para crecer y prosperar.
02:33
We started using probiotic bacteria
49
141751
1834
Empezamos usando bacterias probióticas
02:35
which are safe bacteria
that have a health benefit,
that have a health benefit,
50
143585
2624
que son unas bacterias seguras,
beneficiosas para la salud,
beneficiosas para la salud,
02:38
and found that
when orally delivered to mice,
when orally delivered to mice,
51
146209
2461
y descubrimos que al administrarlas
por vía oral a ratones,
por vía oral a ratones,
02:40
these probiotics would selectively
grow inside of liver tumors.
grow inside of liver tumors.
52
148670
4156
estos probióticos se desarollan de manera
selectiva en los tumores hepáticos.
selectiva en los tumores hepáticos.
02:44
We realized that the most convenient way
53
152826
1954
Y también de que la forma más cómoda de
destacar la presencia de los probióticos,
destacar la presencia de los probióticos,
02:46
to highlight the presence
of the probiotics,
of the probiotics,
54
154780
2081
02:48
and hence, the presence of the tumors,
55
156861
1863
y, por tanto, la de tumores,
02:50
was to get these bacteria
to produce a signal
to produce a signal
56
158724
2229
era conseguir que produzcan
una señal detectable en la orina
una señal detectable en la orina
02:52
that would be detectable in the urine,
57
160953
2116
y así programar probióticos
de manera especifica
de manera especifica
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 crear moléculas que
cambian el color de la orina
cambian el color de la orina
03:00
to indicate the presence of cancer.
60
168360
2810
para indicar la presencia del cáncer.
03:03
We went on to show that this technology
61
171170
2010
Pudímos demostrar que esta tecnología
03:05
could sensitively and specifically
detect liver cancer,
detect liver cancer,
62
173180
3190
podría sensible y específicamente
detectar el cáncer de hígado,
detectar el cáncer de hígado,
03:08
one that is challenging
to detect otherwise.
to detect otherwise.
63
176370
2690
que de lo contrario
es dificil de detectar.
es dificil de detectar.
Puesto que estas bacterias se alojan
específicamente en los tumores,
específicamente en los tumores,
03:11
Now, since these bacteria
specifically localize to tumors,
specifically localize to tumors,
64
179891
2999
03:14
we've been programming them
to not only detect cancer
to not only detect cancer
65
182890
2588
las programamos no solo para detectar
cáncer sino tambien para tratarlo
cáncer sino tambien para tratarlo
03:17
but also to treat cancer
66
185478
1788
mediante la producción de
moléculas terapéuticas
moléculas terapéuticas
03:19
by producing therapeutic molecules
from within the tumor environment
from within the tumor environment
67
187266
3227
desde dentro del entorno canceroso
reduciendo así los tumores existentes
reduciendo así los tumores existentes
03:22
that shrink the existing tumors,
68
190493
2322
03:24
and we've been doing this
using quorum sensing programs
using quorum sensing programs
69
192815
2755
y lo hicimos usando programas
de percepción de quórum,
de percepción de quórum,
los que han visto
en los videos anteriores.
en los videos anteriores.
03:27
like you saw in the previous movies.
70
195570
1843
03:29
Altogether, imagine in the future
taking a programmed probiotic
taking a programmed probiotic
71
197413
3697
En resumen, imaginensen que en el futuro
se podrán tomar probióticos programados
se podrán tomar probióticos programados
03:33
that could detect and treat cancer,
72
201110
2479
que detectarán y curarán el cáncer
03:35
or even other diseases.
73
203589
2581
o incluso otras enfermedades.
03:38
Our ability to program bacteria
74
206960
1644
La capacidad de programar
bacterias y la vida misma
bacterias y la vida misma
03:40
and program life
75
208604
1695
03:42
opens up new horizons in cancer research,
76
210299
2949
abre nuevos horizontes en
la investigación del cáncer,
la investigación del cáncer,
y para compartir esta visión,
03:45
and to share this vision,
I worked with artist Vik Muniz
I worked with artist Vik Muniz
77
213248
2735
he trabajado con el artista Vik Muniz
para crear el símbolo de la universo,
para crear el símbolo de la universo,
03:47
to create the symbol of the universe,
78
215983
1816
03:49
made entirely out of bacteria
or cancer cells.
or cancer cells.
79
217799
3641
hecho completamente de células
bacterianas y cancerosas.
bacterianas y cancerosas.
03:53
Ultimately, my hope is that the beauty
and purpose of this microscopic universe
and purpose of this microscopic universe
80
221443
5202
En última instancia, mi esperanza
es que el belleza y el propósito
es que el belleza y el propósito
de este 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
inspirará nuevos enfoques creativos
para el futuro de la
investigación sobre cáncer.
investigación sobre cáncer.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
Gracias.
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