Steve McCarroll: How data is helping us unravel the mysteries of the brain
סטיב מק'קרול: לחשוף את מסתרי המוח באמצעות נתוני-מחשב
Steve McCarroll is conducting groundbreaking research on the causes of mental illness. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
in her neck and arm
that science has of cancer.
about how she was doing
נעשו זמינות מידי כמה שנים.
became available every few years.
that she was struggling heroically
טיפול רפואי חדשני במסגרת ניסוי רפואי.
an innovative new medical treatment
בחג ההודיה הקרוב?
this Thanksgiving with?
many people in this room,
even in a decade --
של היות חולה במשהו.
to have a specific illness.
למדנו ביחד לתואר שני.
were classmates in graduate school.
more disorganized.
השיג עבודה בחנות...
got a job in a store ...
מסובך מדי עבורו.
הוא החל לשמוע קולות
he started hearing voices
were following him.
הכי טובה שיכלו לתת.
the best drug they could.
somewhat quieter,
או את החברותיות שלו.
or his social connectedness.
and work and friends.
להציע לאחותי כה הרבה,
so much to offer my sister,
millions of people like Robert?
שמחלות של המוח,
estimates that brain illnesses
and major depression
ודכאון חמור
לאובדן שנות חיים ועבודה.
of lost years of life and work.
מכות בד"כ בשלב מוקדם בחיים,
often strike early in life,
their educations, starting careers,
פותחים בקריירה,
את מלוא הפוטנציאל בעבודה;
to work at one's full potential;
מכפי שניתן לשער:
tragedies harder to measure:
להגשמת חלומות ולמימוש רעיונות.
to pursue dreams and ideas.
את האפשרויות האנושיות
של קידמה רפואית אדירה
there's profound medical progress
הוא דוגמה נהדרת לכך,
is a great example,
of heart disease.
מיליוני התקפי-לב ואירועי שבץ.
millions of heart attacks and strokes.
של הקידמה הרפואית הגדולה
of profound medical progress
בעלות חשיבות במחלה מסוימת,
that matter to an illness,
את המולקולות האלה,
and measure those molecules in the body,
to interfere with those molecules
again and again and again.
השיטה הזאת נותרה מוגבלת,
that strategy has been limited,
עדיין,
nearly enough, yet,
החשובים בכל מחלה,
matter to each illness,
חשובות בכל מחלה.
matter to each illness.
I want to tell you about today.
שבעזרתן אנו מנסים להפוך את המוח
with which we try to turn the brain
("ביג דאטה").
I worked in computers and math,
עבדתי במחשבים ובמתמטיקה,
של נתונים מהסוג הנכון
of the right kinds of data
בדרכים חדשות ורבות-עוצמה
וללמוד כיצד היא פועלת.
and learn how it works.
are transforming
מהכלכלה שלנו,
in biology and medicine, too.
the right kinds of data.
הקשורים לדברים הנכונים.
about the right things.
טכנולוגיות ורעיונות חדשים.
new technologies and ideas.
בחוקרים במעבדה שלי.
the scientists in my lab.
שני סיפורים קצרים מעבודתנו.
two short stories from our work.
לבעיית נתוני-עתק
into a big-data problem
ממיליארדי תאים.
and built from billions of cells.
אלא ייחודיים.
they're specialists.
of different cellular careers,
the cell types in our body
we don't even know today
של רוב ההרצאות האלה.
of most of those talks would be.
אודות סוגי תאים.
important things about cell types.
עד מאד בגודל ובצורה.
in size and shape.
שתא אחר - לא,
that the other doesn't respond to,
לתובנות האלה
been reaching these insights
סוג תא אחר סוג תא,
במהירות ובאופן מערכתי.
all of this quickly and systematically.
של כל המולקולות
all of the molecules
לטחון אותו למעין שייק תאים.
into a kind of cellular smoothie.
של התא הממוצע בלבד,
of the average cell --
איך עובדת עיר גדולה כמו ניו-יורק,
how a big city like New York works,
by reviewing some statistics
and important and exciting
and the specializations.
לא כשייק של תאים
the brain not as a cellular smoothie
data about and learn from
a technology for doing that.
עשרות אלפי תאים שונים
tens of thousands of individual cells,
הוא מתקבל ע"י חרוז זעיר,
it's greeted by a tiny bead,
של ברקוד דנ"א.
of DNA bar code molecules.
a different bar code sequence
שהוא יוצר
transcripts it's making
הוא מבצע את תפקידו.
that it's using to do its job.
מולקולות משולבות כאלה
of these combined molecules
כי אנו משתמשים בטיפות
because we use droplets
ולהכין רשימת מצאי
to tag and inventory
תאים שונים.
of individual cells.
ללמוד ככל שנוכל
how to learn as much as we can
אמרו לנו,
people used to tell us,
לכל מיזם גדול שקשור למוח."
the go-to for every major brain project."
המון נתונים מלהיבים.
is generating lots of exciting data.
בן 25 עמודים,
לבנות מערכת "דרופ-סיק" מההתחלה.
their own Drop-seq system from scratch.
מאתר המעבדה שלנו
downloaded from our lab website
להשתמש כל מדען
that any scientist could use
from Drop-seq experiments,
30,000 פעם בשנתיים האחרונות.
30,000 times in the past two years.
על התגליות שלהן
about discoveries that they've made
להכנת אטלס של התאים האנושיים.
to make a human cell atlas.
כל סוגי התאים בגוף האנושי
of the cell types in the human body
משתמש כל תא לביצוע תפקידו.
that each cell type uses to do its job.
עם אתגר נוסף שלנו
a second challenge that we face
לבעיית נתוני-עתק.
into a big data problem.
we'd like to learn from the brains
נגישים פיזית כשאנו בחיים.
accessible while we're living.
אם איננו יכולים להגיע למולקולות?
if we can't hold the molecules?
שהמולקולות הכי אינפורמטיביות, החלבונים,
the most informative molecules, proteins,
התאים יוצרים את החלבונים שלנו.
to make all of our proteins.
from person to person to person
להשתנות מאדם לאדם
to vary from person to person
makes of each protein.
כל זה הוא גנטיקה,
and it's all genetics,
that we learned about in school.
הגדולות והקטנות בדנ"א?
תהיינה לכם עיניים חומות?
הן עד כדי כך פשוטות.
הרבה יותר מאשר מולקולת פיגמנט בודדת.
than a single pigment molecule.
as the function of our brains
בין אלפי גנים.
of thousands of genes.
שונה באופן משמעותי אצל כל אדם,
varies meaningfully
הוא שילוב ייחודי של שוֹנוּת זו.
combination of that variation.
possible to make progress
חולקים ביניהם נתונים
are sharing the data with one another
על תגלית שגילינו לאחרונה
about a discovery we recently made
מ-30 מדינות,
by 50,000 people from 30 countries,
לחקר הגנטי של הסכיזופרניה.
to genetic research on schizophrenia.
בגנום האנושי
on risk of schizophrenia
במערכת החיסונית שלנו.
in our immune system.
מיהו הגן האחראי לכך.
was responsible.
דרך חדשה לניתוח דנ"א בעזרת מחשב,
a new way to analyze DNA with computers,
very surprising.
בשם "מרכיב משלים 4"
"complement component 4" --
בגנומים של אנשים שונים,
in different people's genomes,
יוצרות כמויות שונות
make different amounts
מייצרים יותר חלבון סי4,
C4 protein our genes make,
במערכת מורכבת.
in a complex system.
a molecule that matters.
מוכרים מזה זמן רב
were known for a long time
כפתקים-דביקים מולקולריים
molecular Post-it note
לכל מיני שאריות ותאים מתים בגופנו
gets put on lots of debris
לחסל אותם.
to eliminate them.
שפתקי הסי4
that the C4 Post-it note
היא חלק תקין
of synapses is a normal part
synapses all the time.
החקר הגנטי שלנו בסכיזופרניה,
that in schizophrenia,
may go into overdrive.
אומרים לי שהם נרגשים מתגלית זו,
they're excited about this discovery,
על חלבונים משלימים
on complement proteins for years
about how they work.
שמשבשות את פעולת החלבונים המשלימים,
that interfere with complement proteins,
וגם במערכת החיסונית.
in the brain as well as the immune system.
שתטפל בגורם יסודי
that might address a root cause
מרובת השנים הזו של מדענים רבים
by many scientists over many years
מבוססות-נתונים
scientific approaches
בבעיות רפואיות בנות מאות שנים.
that are centuries old.
in our genomes
את התובנה המולקולרית הבאה
to the next molecular insight
שמשתמשים בגנים אלה בשילובים שונים.
use these genes in different combinations.
על הפקת שאר הנתונים הדרושים
work to generate
מנתונים אלה,
from that data,
עוד הרבה חזיתות חדשות.
הן רק שתי דרכים
are just two ways
לבעיית נתוני-עתק.
into a big data problem.
are creating a technology
connections in the brain
מדברים עם אילו תאי-עצב
to which other neurons
לאורך החיים ובמהלך מחלה.
throughout life and during illness.
לבחון במבחנה בודדת
to test in a single tube
של מאות אנשים שונים
of different people's genomes
ממגוון רקעים, הכשרות ותחומי-עניין --
people with diverse backgrounds
מתמטיקה, סטטיסטיקה, הנדסה.
math, statistics, engineering.
בעלי תחומי-עניין מגוונים
rally people with diverse interests
that we could hope to create?
באשר לגורמי הסרטן,
about what causes cancer,
למאפיינים פסיכולוגיים אישיים,
to personal psychological characteristics,
באשר לגורמי הסרטן האמיתיים.
of the true biological causes of cancer.
leads to innovative medicine
so much work to do,
שהחלימו מסרטן
who have been cured of cancers
לפני דור אחד בלבד.
a generation ago.
like my sister
בלתי-מובנות מאליהן
that they didn't take for granted
בנוגע למחלות הנפש --
to create around mental illness --
ABOUT THE SPEAKER
Steve McCarroll - GeneticistSteve McCarroll is conducting groundbreaking research on the causes of mental illness.
Why you should listen
Steve McCarroll and the scientists in his lab use human genetics, molecular biology and engineering to create new ways of studying the human brain, reveal the ways in which genomes vary from person to person and discover the molecular and cellular processes that underlie brain illness. McCarroll and his team at Harvard have linked schizophrenia to specific gene variations that recruit immune molecules into "pruning" synapses in the brain, a discovery that is leading toward new ways of thinking about the biological basis of schizophrenia and new approaches for discovering medicines.
Prior to leading his lab, McCarroll earned his PhD in neuroscience at the University of California, San Francisco. He is also currently serving as Director of Genetics for the Broad Institute's Stanley Center for Psychiatric Research.
Steve McCarroll | Speaker | TED.com