TED2015
Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)
Tal Danino: Wykorzystanie bakterii do wykrywania (i być może wyleczenia) raka
Filmed:
Readability: 6.6
1,329,748 views
Rak wątroby jest jednym z najtrudniejszych do wyleczenia, ale biolog syntetyczny Tal Danino wpadł na pomysł: może da się stworzyć probiotyk, jadalną bakterię „zaprogramowaną", na szukanie nowotworów? Jego pomysł wykorzystuje coś, co dopiero niedawno zaczęliśmy badać - wyczuwanie liczebności bakterii i wspólne działanie po osiągnięciu masy krytycznej. Danimo, stypendysta TED, tłumaczy jak wyczuwanie liczebności działa - i jak mądre bakterie działające wspólnie pewnego dnia będą mogły zmienić sposób leczenia raka.
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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
You may not realize this,
0
788
1745
Być może nie wiedzieliście,
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
ale nasz organizm zawiera więcej bakterii,
niż jest gwiazd w galaktyce.
niż jest gwiazd w galaktyce.
00:20
This fascinating universe
of bacteria inside of us
of bacteria inside of us
2
8040
3127
Ten fascynujący wszechświat
bakterii w organizmie
bakterii w organizmie
00:23
is an integral part of our health,
3
11167
2276
jest integralną częścią naszego zdrowia.
00:25
and our technology is evolving so rapidly
4
13443
2089
Technologie rozwijają się tak szybko,
00:27
that today we can program these bacteria
like we program computers.
like we program computers.
5
15532
4759
że dzisiaj można zaprogramować bakterie,
tak jak programuje się komputery.
tak jak programuje się komputery.
00:33
Now, the diagram that you see here,
6
21060
1879
Wykres, który tu widzicie,
00:34
I know it looks like
some kind of sports play,
some kind of sports play,
7
22939
2531
(wiem, że wygląda trochę
jak rozgrywka sportowa)
jak rozgrywka sportowa)
00:37
but it is actually a blueprint of
the first bacterial program I developed.
the first bacterial program I developed.
8
25470
4156
jest tak naprawdę projektem pierwszego
programu bakteryjnego, który stworzyłem.
programu bakteryjnego, który stworzyłem.
00:41
And like writing software,
we can print and write DNA
we can print and write DNA
9
29626
3321
Tak jak piszemy programy,
możemy drukować i pisać DNA,
możemy drukować i pisać DNA,
00:44
into different algorithms
and programs inside of bacteria.
and programs inside of bacteria.
10
32947
3227
tworzyć różne algorytmy
i programy wewnątrz bakterii.
i programy wewnątrz bakterii.
00:48
What this program does
is produces fluorescent proteins
is produces fluorescent proteins
11
36824
2695
Ten program produkuje
fluorescencyjne białka
fluorescencyjne białka
00:51
in a rhythmic fashion
12
39519
1438
w rytmiczny sposób
00:52
and generates a small molecule
13
40957
1602
i generuje małe cząsteczki,
00:54
that allows bacteria
to communicate and synchronize,
to communicate and synchronize,
14
42559
2578
pozwalające bakteriom
komunikować się i synchronizować,
komunikować się i synchronizować,
00:57
as you're seeing in this movie.
15
45137
1838
tak jak widzicie na filmie.
00:59
The growing colony of bacteria
that you see here
that you see here
16
47505
2280
Dojrzała kolonia bakterii,
którą tu widzicie,
którą tu widzicie,
01:01
is about the width of a human hair.
17
49785
1993
ma szerokość ludzkiego włosa.
01:03
Now, what you can't see
is that our genetic program
is that our genetic program
18
51778
2507
Nie widzicie natomiast, jak nasz program
01:06
instructs these bacteria
to each produce small molecules,
to each produce small molecules,
19
54285
3483
instruuje bakterie,
aby produkowały małe cząsteczki,
aby produkowały małe cząsteczki,
01:09
and these molecules travel between
the thousands of individual bacteria
the thousands of individual bacteria
20
57768
3413
które podróżują między
dziesiątkami tysięcy bakterii,
dziesiątkami tysięcy bakterii,
01:13
telling them when to turn on and off.
21
61181
2716
mówiąc im, kiedy się włączyć i wyłączyć.
01:15
And the bacteria synchronize
quite well at this scale,
quite well at this scale,
22
63897
3251
Bakterie w tej skali
synchronizują się całkiem dobrze,
synchronizują się całkiem dobrze,
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
ale ponieważ cząsteczka
ma ograniczoną prędkość,
ma ograniczoną prędkość,
01:23
in larger colonies of bacteria,
this results in traveling waves
this results in traveling waves
24
71142
3576
w większych koloniach bakterii
powstają wędrujące fale
powstają wędrujące fale
01:26
between bacteria that are
far away from each other,
far away from each other,
25
74718
2902
między bakteriami,
które są z dala od siebie.
które są z dala od siebie.
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
Widać te fale od prawa do lewa
na całym ekranie.
na całym ekranie.
01:33
Now, our genetic program
relies on a natural phenomenon
relies on a natural phenomenon
27
81356
2788
Program genetyczny opiera się
na naturalnym zjawisku
na naturalnym zjawisku
zwanym sygnalizatorem zagęszczenia,
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
w którym bakterie przejawiają
skoordynowane i mocno szkodliwe zachowania
skoordynowane i mocno szkodliwe zachowania
01:40
once they reach a critical density.
30
88649
2941
po osiągnięciu krytycznej gęstości.
01:43
You can observe quorum sensing
in action in this movie,
in action in this movie,
31
91590
2655
Widać to zjawisko na filmie.
01:46
where a growing colony of bacteria
only begins to glow
only begins to glow
32
94245
3642
Rosnąca kolonia bakterii
zacznie się świecić dopiero,
zacznie się świecić dopiero,
01:49
once it reaches a high
or critical density.
or critical density.
33
97887
2371
gdy osiągnie wysoką lub krytyczna gęstość.
01:52
Our genetic program
34
100258
1842
Nasz program genetyczny
01:54
continues producing these
rhythmic patterns of fluorescent proteins
rhythmic patterns of fluorescent proteins
35
102100
3151
ciągle produkuje
wzory fluorescencyjnych białek,
wzory fluorescencyjnych białek,
01:57
as the colony grows outwards.
36
105251
2368
w miarę wzrostu kolonii.
01:59
This particular movie and experiment
we call The Supernova,
we call The Supernova,
37
107619
3691
Ten film i eksperyment
nazwaliśmy Supernową,
nazwaliśmy Supernową,
02:03
because it looks like an exploding star.
38
111310
3030
bo wygląda jak eksplodująca gwiazda.
02:06
Now, besides programming
these beautiful patterns,
these beautiful patterns,
39
114340
2390
Poza programowaniem tych pięknych wzorów
zastanawiałem się, do czego
jeszcze wykorzystać bakterie.
jeszcze wykorzystać bakterie.
02:08
I wondered, what else can we get
these bacteria to do?
these bacteria to do?
40
116730
2591
02:11
And I decided to explore
how we can program bacteria
how we can program bacteria
41
119321
2579
Zacząłem badać, jak można
zaprogramować bakterie
zaprogramować bakterie
02:13
to detect and treat diseases
in our bodies like cancer.
in our bodies like cancer.
42
121900
2789
na wykrywanie i leczenie
chorób wewnętrznych takich jak rak.
chorób wewnętrznych takich jak rak.
02:18
One of the surprising facts about bacteria
43
126009
2298
Co zaskakujące,
02:20
is that they can naturally grow
inside of tumors.
inside of tumors.
44
128307
3437
bakterie mogą naturalnie
rosnąć wewnątrz guza.
rosnąć wewnątrz guza.
02:23
This happens because typically tumors
45
131744
1764
Dzieje się tak, gdyż guzy
02:25
are areas where the immune system
has no access,
has no access,
46
133508
2415
są niedostępne dla układu odpornościowego,
02:27
and so bacteria find these tumors
47
135923
1997
więc bakteria może je znaleźć
02:29
and use them as a safe haven
to grow and thrive.
to grow and thrive.
48
137920
3831
i użyć jako bezpiecznej kryjówki
dla rozwoju i rozmnażania.
dla rozwoju i rozmnażania.
02:33
We started using probiotic bacteria
49
141751
1834
Użyliśmy bakterii probiotycznych,
02:35
which are safe bacteria
that have a health benefit,
that have a health benefit,
50
143585
2624
bezpiecznych bakterii
przynoszących zdrowiu korzyści,
przynoszących zdrowiu korzyści,
02:38
and found that
when orally delivered to mice,
when orally delivered to mice,
51
146209
2461
i gdy podaliśmy je doustnie myszy,
02:40
these probiotics would selectively
grow inside of liver tumors.
grow inside of liver tumors.
52
148670
4156
selektywnie rosły w guzach wątroby.
Zdaliśmy sobie sprawę, że najlepszy sposób
02:44
We realized that the most convenient way
53
152826
1954
02:46
to highlight the presence
of the probiotics,
of the probiotics,
54
154780
2081
zaznaczenia obecności probiotyków,
02:48
and hence, the presence of the tumors,
55
156861
1863
a jednocześnie obecności guzów,
02:50
was to get these bacteria
to produce a signal
to produce a signal
56
158724
2229
to zaprogramowanie sygnału,
02:52
that would be detectable in the urine,
57
160953
2116
który byłby widoczny w moczu.
02:55
and so we specifically
programmed these probiotics
programmed these probiotics
58
163069
2412
Zaprogramowaliśmy probiotyki
02:57
to make a molecule that would change
the color of your urine
the color of your urine
59
165481
2879
na tworzenie cząsteczek,
które zmienią kolor moczu,
które zmienią kolor moczu,
03:00
to indicate the presence of cancer.
60
168360
2810
aby wykazać obecność raka.
03:03
We went on to show that this technology
61
171170
2010
Pokazaliśmy, że ta technologia
03:05
could sensitively and specifically
detect liver cancer,
detect liver cancer,
62
173180
3190
jest dostatecznie czuła i dokładna,
by wykryć raka wątroby,
by wykryć raka wątroby,
03:08
one that is challenging
to detect otherwise.
to detect otherwise.
63
176370
2690
którego inaczej trudno wykryć.
03:11
Now, since these bacteria
specifically localize to tumors,
specifically localize to tumors,
64
179891
2999
Ponieważ bakterie
dokładnie lokalizują guzy,
dokładnie lokalizują guzy,
03:14
we've been programming them
to not only detect cancer
to not only detect cancer
65
182890
2588
programowaliśmy je
nie tylko na wykrycie,
nie tylko na wykrycie,
03:17
but also to treat cancer
66
185478
1788
ale i leczenie raka
03:19
by producing therapeutic molecules
from within the tumor environment
from within the tumor environment
67
187266
3227
przez produkcję w środowisku guza
terapeutycznych cząsteczek,
terapeutycznych cząsteczek,
03:22
that shrink the existing tumors,
68
190493
2322
które kurczą istniejący nowotwór.
03:24
and we've been doing this
using quorum sensing programs
using quorum sensing programs
69
192815
2755
Zrobiliśmy to za pomocą
programów wyczuwania liczebności,
programów wyczuwania liczebności,
03:27
like you saw in the previous movies.
70
195570
1843
które widzieliście wcześniej.
03:29
Altogether, imagine in the future
taking a programmed probiotic
taking a programmed probiotic
71
197413
3697
Wyobraźcie sobie, że w przyszłości
będziemy mieli programowalny probiotyk,
będziemy mieli programowalny probiotyk,
03:33
that could detect and treat cancer,
72
201110
2479
który może znaleźć i zwalczyć raka,
03:35
or even other diseases.
73
203589
2581
a nawet i inne choroby.
03:38
Our ability to program bacteria
74
206960
1644
Możliwość programowania bakterii
03:40
and program life
75
208604
1695
i programowania życia
03:42
opens up new horizons in cancer research,
76
210299
2949
otwiera nowe horyzonty w badaniu raka.
03:45
and to share this vision,
I worked with artist Vik Muniz
I worked with artist Vik Muniz
77
213248
2735
Aby podzielić się tą wizją,
wraz z artystą Vikiem Munizem
wraz z artystą Vikiem Munizem
03:47
to create the symbol of the universe,
78
215983
1816
stworzyliśmy symbol wszechświata
03:49
made entirely out of bacteria
or cancer cells.
or cancer cells.
79
217799
3641
wyłącznie z bakterii i komórek rakowych.
03:53
Ultimately, my hope is that the beauty
and purpose of this microscopic universe
and purpose of this microscopic universe
80
221443
5202
Mam nadzieję, że piękno i użyteczność
tego mikroskopowego wszechświata
tego mikroskopowego wszechświata
03:58
can inspire new and creative approaches
for the future of cancer research.
for the future of cancer research.
81
226645
4899
może stworzyć nowe i kreatywne podejścia
w przyszłych badaniach nad rakiem.
w przyszłych badaniach nad rakiem.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
Dziękuję.
04:06
(Applause)
83
234168
3766
(Brawa)
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