TED2015
Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)
تال دانينو: بإمكاننا استخدام البكتيريا لكشف السرطان (وربما لعلاجه)
Filmed:
Readability: 6.6
1,329,748 views
سرطان الكبد هو أحد أصعب أنواع لسرطان في الكشف عنه، لكن أخصائي علم الأحياء تال دانينو لديه رأي سابق لأوانه: ماذا لو استطعنا صناعة إنتاج بكتيريا صالحة للأكل تم "برمجتها" لإيجاد الأورام الكبدية؟ تستخدم رؤيته شيئًا نحن في مرحلة البداية لفهمه عن البكتيريا: قدرتها على الاستشعار الكامل، أو عمل شيء ما معًا عند وصولها إلى كتلة حرجة. يشرح دانينو، وهو زميل TED، كيفية عمل الاستشعار الكامل - وكيف أن عمل البكتيريا الذكية معًا يمكن أن يغير علاج السرطان في يوم ما.
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
ربما لا تدركون هذا،
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
لكن هناك بكتيريا في أجسامكم
أكثر من عدد النجوم في مجرتنا بأكملها.
أكثر من عدد النجوم في مجرتنا بأكملها.
00:20
This fascinating universe
of bacteria inside of us
of bacteria inside of us
2
8040
3127
إن العالم الساحر من البكتيريا بداخلنا
00:23
is an integral part of our health,
3
11167
2276
هو جزء لا يتجزأ من صحتنا،
00:25
and our technology is evolving so rapidly
4
13443
2089
وإن تقنيتنا تتطور بسرعة شديدة
00:27
that today we can program these bacteria
like we program computers.
like we program computers.
5
15532
4759
حتى أن بإمكاننا اليوم برمجة
هذه البكتيريا كما نبرمج الحواسيب.
هذه البكتيريا كما نبرمج الحواسيب.
00:33
Now, the diagram that you see here,
6
21060
1879
الآن، المخطط الذي ترونه هنا،
00:34
I know it looks like
some kind of sports play,
some kind of sports play,
7
22939
2531
أعلم أنه يبدو كنوع ما من الألعاب الرياضية،
00:37
but it is actually a blueprint of
the first bacterial program I developed.
the first bacterial program I developed.
8
25470
4156
ولكنه في الحقيقة مخطط لأول
برنامج بكتيري قمت بتطويره.
برنامج بكتيري قمت بتطويره.
00:41
And like writing software,
we can print and write DNA
we can print and write DNA
9
29626
3321
وكما هو الحال في كتابة برنامج،
فإن بإمكاننا طباعة وكتابة الحمض النووي
فإن بإمكاننا طباعة وكتابة الحمض النووي
00:44
into different algorithms
and programs inside of bacteria.
and programs inside of bacteria.
10
32947
3227
بألغوريثمات وبرامج مختلفة داخل البكتيريا.
00:48
What this program does
is produces fluorescent proteins
is produces fluorescent proteins
11
36824
2695
ما يفعله هذا البرنامج هو
إنتاج بروتينات فلورية
إنتاج بروتينات فلورية
00:51
in a rhythmic fashion
12
39519
1438
بنمط متواتر
00:52
and generates a small molecule
13
40957
1602
وتوليد جزيء صغير
00:54
that allows bacteria
to communicate and synchronize,
to communicate and synchronize,
14
42559
2578
يسمح للبكتيريا بالتواصل والتزامن،
00:57
as you're seeing in this movie.
15
45137
1838
كما ترون في هذا الفيلم.
00:59
The growing colony of bacteria
that you see here
that you see here
16
47505
2280
المستعمرة البكتيرية
المتنامية التي ترونها هنا
المتنامية التي ترونها هنا
01:01
is about the width of a human hair.
17
49785
1993
هي عن عرض شعر الإنسان.
01:03
Now, what you can't see
is that our genetic program
is that our genetic program
18
51778
2507
الآن، ما لا تستطيعون رؤيته
هو أن برنامجنا الجيني
هو أن برنامجنا الجيني
01:06
instructs these bacteria
to each produce small molecules,
to each produce small molecules,
19
54285
3483
يوجه كل واحدة من هذه البكتيريا
إلى إنتاج جزيئات صغيرة،
إلى إنتاج جزيئات صغيرة،
01:09
and these molecules travel between
the thousands of individual bacteria
the thousands of individual bacteria
20
57768
3413
وتنتقل هذه الجزيئات بين
آلاف الكائنات البكتيرية
آلاف الكائنات البكتيرية
01:13
telling them when to turn on and off.
21
61181
2716
وتخبرها متى تعمل ومتى تتوقف عن العمل.
01:15
And the bacteria synchronize
quite well at this scale,
quite well at this scale,
22
63897
3251
وتتزامن البكتيريا جيدًا على هذا النطاق،
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
ولكن لأن الجزيء الذي يزامنها معًا
يستطيع فقط الحركة بسرعة كبيرة،
يستطيع فقط الحركة بسرعة كبيرة،
01:23
in larger colonies of bacteria,
this results in traveling waves
this results in traveling waves
24
71142
3576
ففي المستعمرات البكتيرية الأكبر،
يسبب هذا موجات حركية
يسبب هذا موجات حركية
01:26
between bacteria that are
far away from each other,
far away from each other,
25
74718
2902
بين البكتيريا المتباعدة عن بعضها البعض،
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
وبإمكانكم رؤية هذه الموجات تنطلق
من جهة اليمين إلى يسار الشاشة.
من جهة اليمين إلى يسار الشاشة.
01:33
Now, our genetic program
relies on a natural phenomenon
relies on a natural phenomenon
27
81356
2788
يعتمد برنامجنا الجيني على ظاهرة طبيعية
01:36
called quorum sensing,
28
84144
1173
تدعى استشعار النصاب،
01:37
in which bacteria trigger coordinated
and sometimes virulent behaviors
and sometimes virulent behaviors
29
85317
3332
وفيها تطلق البكتيريا
سلوكيات متناسقة وأحيانًا سامة
سلوكيات متناسقة وأحيانًا سامة
01:40
once they reach a critical density.
30
88649
2941
عندما تصل إلى كثافة حرجة.
01:43
You can observe quorum sensing
in action in this movie,
in action in this movie,
31
91590
2655
تستطيعون في هذا الفيلم ملاحظة
استشعار النصاب أثناء عمله،
استشعار النصاب أثناء عمله،
01:46
where a growing colony of bacteria
only begins to glow
only begins to glow
32
94245
3642
حيث تبدأ مستعمرة بكتيرية نامية بالوميض فقط
عندما تصل إلى كثافة حرجة أو عالية.
01:49
once it reaches a high
or critical density.
or critical density.
33
97887
2371
01:52
Our genetic program
34
100258
1842
يستمر برنامجنا الجيني
01:54
continues producing these
rhythmic patterns of fluorescent proteins
rhythmic patterns of fluorescent proteins
35
102100
3151
بإنتاج هذه القوالب المتواترة
من البروتينات الفلورية
من البروتينات الفلورية
01:57
as the colony grows outwards.
36
105251
2368
بينما تتمد المستعمرة إلى الخارج.
01:59
This particular movie and experiment
we call The Supernova,
we call The Supernova,
37
107619
3691
هذه التجربة وهذا الفيلم بالتحديد
ندعوه المستعر الأعظم،
ندعوه المستعر الأعظم،
02:03
because it looks like an exploding star.
38
111310
3030
لأنها تبدو كنجم متفجر.
02:06
Now, besides programming
these beautiful patterns,
these beautiful patterns,
39
114340
2390
الآن، إلى جانب برمجة هذه القوالب الجميلة،
02:08
I wondered, what else can we get
these bacteria to do?
these bacteria to do?
40
116730
2591
تساءلتُ، ما الذي يمكننا
إجبار البكتيريا على فعله أيضًا؟
إجبار البكتيريا على فعله أيضًا؟
02:11
And I decided to explore
how we can program bacteria
how we can program bacteria
41
119321
2579
وقررت استكشاف كيفية برمجة البكتيريا
02:13
to detect and treat diseases
in our bodies like cancer.
in our bodies like cancer.
42
121900
2789
لكشف ومعالجة الأمراض بأجسامنا كالسرطان.
02:18
One of the surprising facts about bacteria
43
126009
2298
أحد الحقائق المدهشة بشأن البكتيريا
02:20
is that they can naturally grow
inside of tumors.
inside of tumors.
44
128307
3437
هي أنها تستطيع أن تنمو
بشكل طبيعي داخل أورامنا.
بشكل طبيعي داخل أورامنا.
02:23
This happens because typically tumors
45
131744
1764
هذا يحدث لأن الأورام نموذجيًا
02:25
are areas where the immune system
has no access,
has no access,
46
133508
2415
هي مناطق ليس لنظام المناعة دخل فيها،
02:27
and so bacteria find these tumors
47
135923
1997
ولذا تجد البكتيريا هذه الأورام
02:29
and use them as a safe haven
to grow and thrive.
to grow and thrive.
48
137920
3831
وتستخدمها كملاذ آمن لتنمو وتزدهر.
02:33
We started using probiotic bacteria
49
141751
1834
بدأنا باستخدام متممات غذائية بكتيرية
02:35
which are safe bacteria
that have a health benefit,
that have a health benefit,
50
143585
2624
وهي بكتيريا آمنة لديها فوائد صحية،
02:38
and found that
when orally delivered to mice,
when orally delivered to mice,
51
146209
2461
ووجدنا بأنها عند إيصالها
عن طريق الفم إلى فأر،
عن طريق الفم إلى فأر،
02:40
these probiotics would selectively
grow inside of liver tumors.
grow inside of liver tumors.
52
148670
4156
هذه المتممات البكتيرية ستنمو
انتقائيًا داخل الأورام الحية.
انتقائيًا داخل الأورام الحية.
02:44
We realized that the most convenient way
53
152826
1954
أدركنا أن أكثر طريقة ملائمة
02:46
to highlight the presence
of the probiotics,
of the probiotics,
54
154780
2081
لإبراز تواجد المتممات الغذائية،
02:48
and hence, the presence of the tumors,
55
156861
1863
وبالتالي، تواجد الأورام،
02:50
was to get these bacteria
to produce a signal
to produce a signal
56
158724
2229
أن نجعل هذه البكتيريا تنتج إشارة
02:52
that would be detectable in the urine,
57
160953
2116
ستكون قابلة للكشف من خلال البول،
02:55
and so we specifically
programmed these probiotics
programmed these probiotics
58
163069
2412
لذا برمجنا هذه المتممات تحديدًا
02:57
to make a molecule that would change
the color of your urine
the color of your urine
59
165481
2879
لإنشاء جزيء سيغير من لون البول خاصتك
03:00
to indicate the presence of cancer.
60
168360
2810
للإشارة إلى وجود السرطان.
03:03
We went on to show that this technology
61
171170
2010
وأكملنا العمل لإظهار أن هذه التقنية
03:05
could sensitively and specifically
detect liver cancer,
detect liver cancer,
62
173180
3190
بإمكانها حسيًا وتحديدًا
الكشف عن سرطان الكبد،
الكشف عن سرطان الكبد،
03:08
one that is challenging
to detect otherwise.
to detect otherwise.
63
176370
2690
وهو سرطان يصعب كشفه بالطرق الأخرى.
03:11
Now, since these bacteria
specifically localize to tumors,
specifically localize to tumors,
64
179891
2999
الآن، لأن هذه البكتيريا تتمركز في الأورام،
03:14
we've been programming them
to not only detect cancer
to not only detect cancer
65
182890
2588
فقد كنا نبرمجها ليس فقط لكشف السرطان
03:17
but also to treat cancer
66
185478
1788
بل أيضًا لعلاجه
03:19
by producing therapeutic molecules
from within the tumor environment
from within the tumor environment
67
187266
3227
عن طريق إنتاج جزيئات
علاجية من داخل بيئة الورم
علاجية من داخل بيئة الورم
03:22
that shrink the existing tumors,
68
190493
2322
تقوم بتقليص الأورام الموجودة،
03:24
and we've been doing this
using quorum sensing programs
using quorum sensing programs
69
192815
2755
وقد كنا نفعل هذا
باستخدام برامج استشعار النصاب
باستخدام برامج استشعار النصاب
03:27
like you saw in the previous movies.
70
195570
1843
كالتي رأيتموها في الأفلام السابقة.
03:29
Altogether, imagine in the future
taking a programmed probiotic
taking a programmed probiotic
71
197413
3697
وبوجه عام، تخيلوا الحديث مستقبلًا
عن متممات غذائية بكتيرية مبرمجة
عن متممات غذائية بكتيرية مبرمجة
03:33
that could detect and treat cancer,
72
201110
2479
باستطاعتها كشف وعلاج السرطان،
03:35
or even other diseases.
73
203589
2581
أو حتى أمراض أخرى.
03:38
Our ability to program bacteria
74
206960
1644
إن قدرتنا على برمجة البكتيريا
03:40
and program life
75
208604
1695
وبرمجة الحياة
03:42
opens up new horizons in cancer research,
76
210299
2949
تفتح آفاقًا جديدة في أبحاث السرطان،
03:45
and to share this vision,
I worked with artist Vik Muniz
I worked with artist Vik Muniz
77
213248
2735
ومن أجل مشاركة هذه الرؤية،
عملت مع الفنان فيك مونيز
عملت مع الفنان فيك مونيز
03:47
to create the symbol of the universe,
78
215983
1816
لإنشاء شعار العالم،
03:49
made entirely out of bacteria
or cancer cells.
or cancer cells.
79
217799
3641
الذي تم صنعه بالكامل من
البكتيريا والخلايا السرطانية.
البكتيريا والخلايا السرطانية.
03:53
Ultimately, my hope is that the beauty
and purpose of this microscopic universe
and purpose of this microscopic universe
80
221443
5202
وفي النهاية، أملي هو أن يستطيع
جمال وهدف هذا العالم الميكروبي
جمال وهدف هذا العالم الميكروبي
03:58
can inspire new and creative approaches
for the future of cancer research.
for the future of cancer research.
81
226645
4899
إلهام مناهج جديدة وإبداعية من أجل
مستقبل البحث في مجال السرطان.
مستقبل البحث في مجال السرطان.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
شكرًا لكم.
04:06
(Applause)
83
234168
3766
(تصفيق)
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