TEDGlobal 2012
Nina Tandon: Could tissue engineering mean personalized medicine?
Nina Tandon: L'ingegneria dei tessuti è forse una medicina personalizzata?
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Ognuno dei nostri corpi è davvero qualcosa di unico e questo è un pensiero meraviglioso fino a che non si tratta di curare una malattia -- quando cioè ognuno di noi reagisce in modo diverso, spesso imprevedibile, ai trattamenti standard. L’ingegnere dei tessuti Nina Tandon parla di una possibile soluzione: l’utilizzo di cellule staminali pluripotenti per creare modelli personalizzati di organi su cui testare nuovi farmaci e trattamenti e archiviarli in chip di computer. Chiamatela pure medicina estremamente personalizzata.
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
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00:16
I'd like to show you a video of some of the models
0
843
2045
Vorrei mostrarvi un video di alcuni modelli
00:18
I work with.
1
2888
1589
con cui lavoro.
00:20
They're all the perfect size, and they don't have an ounce of fat.
2
4477
3538
Sono tutti della taglia perfetta e non hanno un filo di grasso.
00:23
Did I mention they're gorgeous?
3
8015
2538
Vi ho già detto che sono stupendi?
00:26
And they're scientific models? (Laughs)
4
10553
3130
E che sono modelli scientifici?
(Risate)
(Risate)
00:29
As you might have guessed, I'm a tissue engineer,
5
13683
2343
Come avrete certamente capito, sono un ingegnere dei tessuti,
00:31
and this is a video of some of the beating heart
6
16026
2449
e questo è un video di una parte del cuore
00:34
that I've engineered in the lab.
7
18475
2216
che ho creato in laboratorio.
00:36
And one day we hope that these tissues
8
20691
1882
E speriamo che un giorno questi tessuti
00:38
can serve as replacement parts for the human body.
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22573
2944
possano servire come pezzi di ricambio del corpo umano.
00:41
But what I'm going to tell you about today
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25517
2280
Oggi vi racconterò
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is how these tissues make awesome models.
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27797
4447
come questi tessuti possono diventare modelli eccezionali.
00:48
Well, let's think about the drug screening process for a moment.
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32244
2727
Pensiamo al processo di screening farmacologico.
00:50
You go from drug formulation, lab testing, animal testing,
13
34971
2978
Si va dalla formulazione farmaceutica, ai test in laboratorio e a quelli su animali,
00:53
and then clinical trials, which you might call human testing,
14
37949
2503
e infine agli esperimenti clinici, che potremmo chiamare test umani,
00:56
before the drugs get to market.
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40452
2265
prima della commercializzazione del farmaco.
00:58
It costs a lot of money, a lot of time,
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42717
3143
È un processo costoso che richiede molto tempo,
01:01
and sometimes, even when a drug hits the market,
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45860
2810
e, a volte, anche quando un farmaco arriva sul mercato,
01:04
it acts in an unpredictable way and actually hurts people.
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48670
3935
agisce in modi imprevedibili e può davvero causare danni alle persone.
01:08
And the later it fails, the worse the consequences.
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4087
E più tardi succede, peggiori saranno le conseguenze.
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It all boils down to two issues. One, humans are not rats,
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56692
4184
Alla fine tutto si riduce a due fattori.
Primo, gli esseri umani non sono topi,
Primo, gli esseri umani non sono topi,
01:16
and two, despite our incredible similarities to one another,
21
60876
4088
e secondo, nonostante le incredibili somiglianze tra di noi,
01:20
actually those tiny differences between you and I
22
64964
2441
quelle minuscole differenze tra voi e me
01:23
have huge impacts with how we metabolize drugs
23
67405
2509
hanno un enorme impatto su come metabolizziamo i farmaci
01:25
and how those drugs affect us.
24
69914
1869
e su come tali farmaci agiscono in noi.
01:27
So what if we had better models in the lab
25
71783
2832
E se disponessimo di modelli migliori in laboratorio
01:30
that could not only mimic us better than rats
26
74615
3270
che non solo possano imitarci meglio dei topi
01:33
but also reflect our diversity?
27
77885
3920
ma che possano anche riflettere le nostre diversità?
01:37
Let's see how we can do it with tissue engineering.
28
81805
3927
Vediamo come possiamo farlo con l’ingegneria tissutale.
01:41
One of the key technologies that's really important
29
85732
2529
Una delle tecnologie chiave, davvero importanti,
01:44
is what's called induced pluripotent stem cells.
30
88261
3192
sono le cellule staminali pluripotenti indotte.
01:47
They were developed in Japan pretty recently.
31
91453
2518
Sono state sviluppate in Giappone di recente.
01:49
Okay, induced pluripotent stem cells.
32
93971
2447
Bene, le cellule staminali pluripotenti indotte
01:52
They're a lot like embryonic stem cells
33
96418
2113
sono molto simili alle cellule staminali embrioniche
01:54
except without the controversy.
34
98531
2217
ma non sono oggetto di forti controversie.
01:56
We induce cells, okay, say, skin cells,
35
100748
2899
Induciamo cellule, ad esempio cellule cutanee,
01:59
by adding a few genes to them, culturing them,
36
103647
2507
aggiungendo qualche gene in esse, eseguendo prima delle colture,
02:02
and then harvesting them.
37
106154
1621
e infine dei prelievi.
02:03
So they're skin cells that can be tricked,
38
107775
2707
Si tratta quindi di cellule cutanee che possono essere “imbrogliate”
02:06
kind of like cellular amnesia, into an embryonic state.
39
110482
2784
e portate a uno stato embrionale come in una sorta di amnesia cellulare.
02:09
So without the controversy, that's cool thing number one.
40
113266
2712
Quindi senza dar adito a controversie, ed è questo il primo aspetto entusiasmante.
02:11
Cool thing number two, you can grow any type of tissue
41
115978
2549
Il secondo aspetto entusiasmante è la possibilità di far crescere qualsiasi tipo di tessuto
02:14
out of them: brain, heart, liver, you get the picture,
42
118527
2555
pertendo da esse: cervello, cuore, fegato - mi spiego? --
02:16
but out of your cells.
43
121082
2523
ma a partire dalle vostre stesse cellule.
02:19
So we can make a model of your heart, your brain
44
123605
3565
Quindi, possiamo costruire un modello del vostro cuore, del vostro cervello
02:23
on a chip.
45
127170
2632
in un chip.
02:25
Generating tissues of predictable density and behavior
46
129802
2856
La generazione di tessuti di densità e comportamento prevedibili
02:28
is the second piece, and will be really key towards
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132658
2832
è il secondo fattore, e sarà fondamentale
02:31
getting these models to be adopted for drug discovery.
48
135490
2672
per l’adozione di questi modelli nella scoperta di nuovi farmaci.
02:34
And this is a schematic of a bioreactor we're developing in our lab
49
138162
3112
Questo è lo schema di un bioreattore in fase di sviluppo nel nostro laboratorio
02:37
to help engineer tissues in a more modular, scalable way.
50
141274
3448
che consentirà di creare tessuti in modo più scalabile e modulare.
02:40
Going forward, imagine a massively parallel version of this
51
144722
3399
Andando avanti, immaginate una versione decisamente analoga di questo
02:44
with thousands of pieces of human tissue.
52
148121
2337
con migliaia di pezzi di tessuti umani.
02:46
It would be like having a clinical trial on a chip.
53
150458
4048
Sarà come avere un esperimento clinico in un chip.
02:50
But another thing about these induced pluripotent stem cells
54
154506
3795
Un’altra cosa che riguarda queste cellule staminali pluripotenti indotte
02:54
is that if we take some skin cells, let's say,
55
158301
2549
è che se prendiamo delle cellule cutanee,
02:56
from people with a genetic disease
56
160850
2176
ad esempio da persone con una malattia genetica,
02:58
and we engineer tissues out of them,
57
163026
2256
e da queste creiamo dei tessuti,
03:01
we can actually use tissue-engineering techniques
58
165282
1968
possiamo addirittura utilizzare tecniche di ingegneria tissutale
03:03
to generate models of those diseases in the lab.
59
167250
3401
per generare dei modelli di quelle malattie in laboratorio.
03:06
Here's an example from Kevin Eggan's lab at Harvard.
60
170651
3584
Ecco un esempio dal laboratorio di Kevin Eggan a Harvard.
03:10
He generated neurons
61
174235
2290
Eggan ha generato dei neuroni
03:12
from these induced pluripotent stem cells
62
176525
2715
da queste cellule staminali pluripotenti indotte,
03:15
from patients who have Lou Gehrig's Disease,
63
179240
2629
prelevate da pazienti che hanno il morbo di Lou Gehrig,
03:17
and he differentiated them into neurons, and what's amazing
64
181869
2443
e le ha poi differenziate in neuroni; ciò che è sorprendente
03:20
is that these neurons also show symptoms of the disease.
65
184312
3152
è che anche questi neuroni mostrano i sintomi della malattia.
03:23
So with disease models like these, we can fight back
66
187464
2099
Quindi, con modelli come questi, possiamo lottare contro le malattie
03:25
faster than ever before and understand the disease better
67
189563
2582
più velocemente che mai e capire la malattia meglio
03:28
than ever before, and maybe discover drugs even faster.
68
192145
3963
di quanto abbiamo mai fatto prima, e forse anche scoprire farmaci più velocemente.
03:32
This is another example of patient-specific stem cells
69
196108
3380
Ecco un altro esempio di cellule staminali specifiche per paziente
03:35
that were engineered from someone with retinitis pigmentosa.
70
199488
4009
prodotte da una persona affetta da retinite pigmentosa.
03:39
This is a degeneration of the retina.
71
203497
1754
Si tratta di una degenerazione della retina;
03:41
It's a disease that runs in my family, and we really hope
72
205251
2757
è una malattia presente nella mia famiglia e speriamo davvero
03:43
that cells like these will help us find a cure.
73
208008
2224
che cellule come queste possano aiutarci a trovare una cura.
03:46
So some people think that these models sound well and good,
74
210232
2808
C’è dunque chi ritiene che questi modelli funzionino bene,
03:48
but ask, "Well, are these really as good as the rat?"
75
213040
3441
ma si chiede se sono efficaci quanto i topi.
03:52
The rat is an entire organism, after all,
76
216481
2988
Dopo tutto, il topo è un organismo intero,
03:55
with interacting networks of organs.
77
219469
1706
con una rete interagente di organi.
03:57
A drug for the heart can get metabolized in the liver,
78
221175
3921
Un farmaco per il cuore può venire metabolizzato nel fegato,
04:00
and some of the byproducts may be stored in the fat.
79
225096
2840
e alcuni prodotti derivati potrebbero essere immagazzinati nel grasso.
04:03
Don't you miss all that with these tissue-engineered models?
80
227936
4527
Non si perde tutto questo con dei modelli di ingegneria tissutale?
04:08
Well, this is another trend in the field.
81
232463
2114
Beh, è un'altra tendenza in questo campo.
04:10
By combining tissue engineering techniques with microfluidics,
82
234577
2867
Grazie all’utilizzo combinato delle tecniche di ingegneria tissutale e dei micro-fluidi,
04:13
the field is actually evolving towards just that,
83
237444
2164
il campo sta appunto evolvendosi in quella direzione,
04:15
a model of the entire ecosystem of the body,
84
239608
2506
alla ricerca di un modello dell’intero ecosistema del corpo,
04:18
complete with multiple organ systems to be able to test
85
242114
2400
completo di più sistemi di organi per poter testare
04:20
how a drug you might take for your blood pressure
86
244514
1603
come un farmaco per la pressione sanguigna
04:22
might affect your liver or an antidepressant might affect your heart.
87
246117
3267
possa influire sul fegato o un antidepressivo possa avere effetti sul cuore.
04:25
These systems are really hard to build, but we're just starting to be able to get there,
88
249384
4072
Questi sistemi sono molto difficili da costruire, ma siamo solo agli inizi,
04:29
and so, watch out.
89
253456
3304
quindi, state all’erta.
04:32
But that's not even all of it, because once a drug is approved,
90
256760
2632
E non è tutto, perché quando un farmaco viene approvato,
04:35
tissue engineering techniques can actually help us develop more personalized treatments.
91
259392
3682
le tecniche di ingegneria dei tessuti possono davvero aiutarci a sviluppare trattamenti più personalizzati.
04:38
This is an example that you might care about someday,
92
263074
3742
Questo è un esempio che potrebbe starvi a cuore un giorno,
04:42
and I hope you never do,
93
266816
2120
e spero che non accada mai,
04:44
because imagine if you ever get that call
94
268936
2520
perché immaginate che un giorno vi chiamino
04:47
that gives you that bad news that you might have cancer.
95
271456
3208
per darvi la brutta notizia di un tumore.
04:50
Wouldn't you rather test to see if those cancer drugs
96
274664
2536
Non vorreste fare dei test per vedere se quei farmaci tumorali
04:53
you're going to take are going to work on your cancer?
97
277200
2760
che assumerete funzioneranno con il vostro tumore?
04:55
This is an example from Karen Burg's lab, where they're
98
279960
2422
Ecco un esempio dal laboratorio di Karen Burg,
04:58
using inkjet technologies to print breast cancer cells
99
282382
2906
dove si stanno utilizzando tecnologie a getto d’inchiostro per stampare cellule tumorali mammarie
05:01
and study its progressions and treatments.
100
285288
2471
e studiarne la progressione e i trattamenti.
05:03
And some of our colleagues at Tufts are mixing models
101
287759
2553
Alcuni dei nostri colleghi a Tufts mescolano modelli
05:06
like these with tissue-engineered bone to see how cancer
102
290312
3088
come questi con ossa ricavate dall'ingegneria tissutale per vedere come il tumore
05:09
might spread from one part of the body to the next,
103
293400
2720
possa diffondersi da una parte all’altra del corpo;
05:12
and you can imagine those kinds of multi-tissue chips
104
296120
2384
potete immaginare questi tipi di chip multi-tissutali
05:14
to be the next generation of these kinds of studies.
105
298504
2985
come la prossima generazione di questi tipi di studi.
05:17
And so thinking about the models that we've just discussed,
106
301489
2422
E così ripensando ai modelli appena discussi,
05:19
you can see, going forward, that tissue engineering
107
303911
1913
potete vedere che, andando avanti, l’ingegneria tissutale
05:21
is actually poised to help revolutionize drug screening
108
305824
2456
è in realtà pronta per promuovere una rivoluzione degli screening farmaceutici
05:24
at every single step of the path:
109
308280
2778
in ogni singola fase del percorso:
05:26
disease models making for better drug formulations,
110
311058
2574
creazione di modelli di malattie per formulazioni farmaceutiche migliori,
05:29
massively parallel human tissue models helping to revolutionize lab testing,
111
313632
3871
modelli di tessuti umani decisamente analoghi per consentire di rivoluzionare i test in laboratorio,
05:33
reduce animal testing and human testing in clinical trials,
112
317503
4225
riduzione dei test su animali e umani negli esperimenti clinici,
05:37
and individualized therapies that disrupt
113
321728
1692
e terapie individualizzate che scombussolano
05:39
what we even consider to be a market at all.
114
323420
3588
quello che addirittura fatichiamo a considerare un mercato.
05:42
Essentially, we're dramatically speeding up that feedback
115
327008
2544
Essenzialmente, stiamo accelerando in modo drastico il feedback
05:45
between developing a molecule and learning about
116
329552
2323
tra lo sviluppo di una molecola e la comprensione
05:47
how it acts in the human body.
117
331875
2349
su come agisce sul corpo umano.
05:50
Our process for doing this is essentially transforming
118
334224
2328
Il nostro processo su come farlo sta essenzialmente trasformando
05:52
biotechnology and pharmacology into an information technology,
119
336552
4861
la biotecnologia e la farmacologia in una tecnologia informatica,
05:57
helping us discover and evaluate drugs faster,
120
341413
2979
in grado di aiutarci a scoprire e valutare i farmaci in modo più veloce,
06:00
more cheaply and more effectively.
121
344392
3216
economico ed efficace.
06:03
It gives new meaning to models against animal testing, doesn't it?
122
347608
4080
Dà un nuovo significato ai modelli contro la sperimentazione sugli animali, non è vero?
06:07
Thank you. (Applause)
123
351688
6815
Grazie.
(Applausi)
(Applausi)
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