TED2015
Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)
Ταλ Ντανίνο: Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε βακτήρια για να εντοπίσουμε τον καρκίνο (και ίσως να τον θεραπεύσουμε)
Filmed:
Readability: 6.6
1,329,748 views
Ο καρκίνος του ήπατος είναι ένας από τους δυσκολότερους να διαγνωστούν, αλλά ο συνθετικός βιολόγος Ταλ Ντανίνο είχε μια πρωτότυπη σκέψη: Κι αν μπορούσαμε να δημιουργήσουμε ένα προβιοτικό, βρώσιμο βακτήριο που θα ήταν «προγραμματισμένο» να βρίσκει όγκους στο ήπαρ; Η ιδέα του εκμεταλλεύεται κάτι που μόλις αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε για τα βακτήρια: τη δύναμη του μηχανισμού διακυτταρικής χημικής επικοινωνίας, ή το να κάνουν κάτι μαζί μόλις φτάσουν μια κρίσιμη μάζα. Ο Ντανίνο, ένας υπότροφος του TED, εξηγεί πώς λειτουργεί ο μηχανισμός διακυτταρικής χημικής επικοινωνίας -- και πώς έξυπνα βακτήρια που συνεργάζονται μπορεί κάποτε να αλλάξουν τη θεραπεία του καρκίνου.
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
Ίσως να μην το αντιλαμβάνεστε,
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
αλλά υπάρχουν περισσότερα
βακτήρια στο σώμα σας
βακτήρια στο σώμα σας
απ' ό,τι αστέρια
σε ολόκληρο τον γαλαξία μας.
σε ολόκληρο τον γαλαξία μας.
00:20
This fascinating universe
of bacteria inside of us
of bacteria inside of us
2
8040
3127
Αυτό το εκπληκτικό σύμπαν
των βακτηρίων μέσα μας
των βακτηρίων μέσα μας
00:23
is an integral part of our health,
3
11167
2276
είναι ένα αναπόσπαστο
κομμάτι της υγείας μας,
κομμάτι της υγείας μας,
00:25
and our technology is evolving so rapidly
4
13443
2089
και η τεχνολογία εξελίσσεται τόσο γρήγορα
00:27
that today we can program these bacteria
like we program computers.
like we program computers.
5
15532
4759
που σήμερα μπορούμε να προγραμματίσουμε
αυτά τα βακτήρια όπως τους υπολογιστές.
αυτά τα βακτήρια όπως τους υπολογιστές.
00:33
Now, the diagram that you see here,
6
21060
1879
Τώρα, το διάγραμμα που βλέπετε εδώ,
00:34
I know it looks like
some kind of sports play,
some kind of sports play,
7
22939
2531
ξέρω ότι φαίνεται
σαν τη στρατηγική ενός αγωνίσματος,
σαν τη στρατηγική ενός αγωνίσματος,
00:37
but it is actually a blueprint of
the first bacterial program I developed.
the first bacterial program I developed.
8
25470
4156
αλλά στην πραγματικότητα
είναι το σχέδιο του πρώτου βακτηριακού
προγράμματος που έκανα.
προγράμματος που έκανα.
00:41
And like writing software,
we can print and write DNA
we can print and write DNA
9
29626
3321
Όπως στη συγγραφή προγραμμάτων,
μπορούμε να τυπώσουμε και να γράψουμε DNA
μπορούμε να τυπώσουμε και να γράψουμε DNA
00:44
into different algorithms
and programs inside of bacteria.
and programs inside of bacteria.
10
32947
3227
με διαφορετικούς αλγόριθμους
και προγράμματα μέσα στα βακτήρια.
και προγράμματα μέσα στα βακτήρια.
00:48
What this program does
is produces fluorescent proteins
is produces fluorescent proteins
11
36824
2695
Αυτό που κάνει το πρόγραμμα είναι
να παράγει φθορίζουσες πρωτεΐνες
με ρυθμικό τρόπο
με ρυθμικό τρόπο
00:51
in a rhythmic fashion
12
39519
1438
00:52
and generates a small molecule
13
40957
1602
και να παράγει ένα μικρό μόριο
00:54
that allows bacteria
to communicate and synchronize,
to communicate and synchronize,
14
42559
2578
που επιτρέπει στα βακτήρια
να επικοινωνούν και να συγχρονίζονται,
να επικοινωνούν και να συγχρονίζονται,
00:57
as you're seeing in this movie.
15
45137
1838
όπως βλέπετε σε αυτή την ταινία.
00:59
The growing colony of bacteria
that you see here
that you see here
16
47505
2280
Η αυξανόμενη αποικία βακτηρίων
που βλέπετε εδώ
που βλέπετε εδώ
01:01
is about the width of a human hair.
17
49785
1993
έχει το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας.
01:03
Now, what you can't see
is that our genetic program
is that our genetic program
18
51778
2507
Αυτό που δεν βλέπετε είναι
ότι το γενετικό πρόγραμμά μας
ότι το γενετικό πρόγραμμά μας
01:06
instructs these bacteria
to each produce small molecules,
to each produce small molecules,
19
54285
3483
δίνει εντολή στα βακτήρια
να παράγουν το καθένα μικρά μόρια,
να παράγουν το καθένα μικρά μόρια,
01:09
and these molecules travel between
the thousands of individual bacteria
the thousands of individual bacteria
20
57768
3413
και αυτά τα μόρια ταξιδεύουν μεταξύ
των χιλιάδων βακτηρίων
των χιλιάδων βακτηρίων
01:13
telling them when to turn on and off.
21
61181
2716
λέγοντάς τους πότε να ενεργοποιηθούν
και πότε να απενεργοποιηθούν.
και πότε να απενεργοποιηθούν.
01:15
And the bacteria synchronize
quite well at this scale,
quite well at this scale,
22
63897
3251
Και τα βακτήρια συγχρονίζονται
πολύ καλά σε αυτό το επίπεδο,
πολύ καλά σε αυτό το επίπεδο,
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
αλλά επειδή το μόριο που τα συγχρονίζει
δεν μπορεί να ταξιδέψει τόσο γρήγορα,
δεν μπορεί να ταξιδέψει τόσο γρήγορα,
01:23
in larger colonies of bacteria,
this results in traveling waves
this results in traveling waves
24
71142
3576
σε μεγάλες αποικίες βακτηρίων,
αυτό προκαλεί κύματα που ταξιδεύουν
αυτό προκαλεί κύματα που ταξιδεύουν
01:26
between bacteria that are
far away from each other,
far away from each other,
25
74718
2902
ανάμεσα στα βακτήρια που είναι
μακριά το ένα από το άλλο,
μακριά το ένα από το άλλο,
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
και βλέπετε αυτά τα κύματα να πηγαίνουν
από δεξιά στα αριστερά στην οθόνη.
από δεξιά στα αριστερά στην οθόνη.
01:33
Now, our genetic program
relies on a natural phenomenon
relies on a natural phenomenon
27
81356
2788
Το γενετικό μας πρόγραμμα βασίζεται
σε ένα φυσικό φαινόμενο
σε ένα φυσικό φαινόμενο
01:36
called quorum sensing,
28
84144
1173
τον μηχανισμό διακυτταρικής
χημικής επικοινωνίας
χημικής επικοινωνίας
01:37
in which bacteria trigger coordinated
and sometimes virulent behaviors
and sometimes virulent behaviors
29
85317
3332
όπου τα βακτήρια προκαλούν
συντονισμένες και λοιμογόνες συμπεριφορές
συντονισμένες και λοιμογόνες συμπεριφορές
01:40
once they reach a critical density.
30
88649
2941
όταν φτάσουν μια κρίσιμη πυκνότητα.
01:43
You can observe quorum sensing
in action in this movie,
in action in this movie,
31
91590
2655
Παρατηρείτε τον μηχανισμό
εν δράσει σε αυτή την ταινία,
εν δράσει σε αυτή την ταινία,
01:46
where a growing colony of bacteria
only begins to glow
only begins to glow
32
94245
3642
όπου μια αυξανόμενη αποικία βακτηρίων
ξεκινά να λάμπει
ξεκινά να λάμπει
01:49
once it reaches a high
or critical density.
or critical density.
33
97887
2371
μόνο όταν φτάνει
σε υψηλή ή κρίσιμη πυκνότητα.
σε υψηλή ή κρίσιμη πυκνότητα.
01:52
Our genetic program
34
100258
1842
Ο γενετικός μας προγραμματισμός
συνεχίζει να παράγει αυτά τα ρυθμικά
πρότυπα φθοριζούσων πρωτεϊνών
πρότυπα φθοριζούσων πρωτεϊνών
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
καθώς η αποικία μεγαλώνει προς τα έξω.
01:59
This particular movie and experiment
we call The Supernova,
we call The Supernova,
37
107619
3691
Ονομάζουμε Σούπερνοβα
τη συγκεκριμένη ταινία και το πείραμα,
τη συγκεκριμένη ταινία και το πείραμα,
02:03
because it looks like an exploding star.
38
111310
3030
γιατί μοιάζει με ένα αστέρι
που εκρήγνυται.
που εκρήγνυται.
02:06
Now, besides programming
these beautiful patterns,
these beautiful patterns,
39
114340
2390
Εκτός του προγραμματισμού
αυτών των ωραίων σχημάτων
αυτών των ωραίων σχημάτων
02:08
I wondered, what else can we get
these bacteria to do?
these bacteria to do?
40
116730
2591
αναρωτιόμουν τι άλλο να μπορούν
να κάνουν τα βακτήρια;
να κάνουν τα βακτήρια;
Αποφάσισα να εξερευνήσω
πώς θα προγραμματίσουμε βακτήρια
πώς θα προγραμματίσουμε βακτήρια
02:11
And I decided to explore
how we can program bacteria
how we can program bacteria
41
119321
2579
02:13
to detect and treat diseases
in our bodies like cancer.
in our bodies like cancer.
42
121900
2789
για να εντοπίζουν και να θεραπεύουν
ασθένειες στα σώματά μας όπως ο καρκίνος.
ασθένειες στα σώματά μας όπως ο καρκίνος.
02:18
One of the surprising facts about bacteria
43
126009
2298
Ένα από τα εκπληκτικά δεδομένα
για τα βακτήρια
για τα βακτήρια
02:20
is that they can naturally grow
inside of tumors.
inside of tumors.
44
128307
3437
είναι ότι μπορούν να μεγαλώνουν
με φυσικό τρόπο μέσα στους όγκους.
με φυσικό τρόπο μέσα στους όγκους.
02:23
This happens because typically tumors
45
131744
1764
Αυτό γίνεται γιατί οι όγκοι
είναι περιοχές που το ανοσοποιητικό
σύστημα δεν έχει πρόσβαση,
σύστημα δεν έχει πρόσβαση,
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
και έτσι τα βακτήρια βρίσκουν τους όγκους
02:29
and use them as a safe haven
to grow and thrive.
to grow and thrive.
48
137920
3831
και να τους χρησιμοποιούν σαν απάγγειο
για να μεγαλώνουν και να ευδοκιμούν.
για να μεγαλώνουν και να ευδοκιμούν.
02:33
We started using probiotic bacteria
49
141751
1834
Αρχικά χρησιμοποιήσαμε προβιοτικά βακτήρια
02:35
which are safe bacteria
that have a health benefit,
that have a health benefit,
50
143585
2624
που είναι ασφαλή
και έχουν όφελος για την υγεία
και έχουν όφελος για την υγεία
02:38
and found that
when orally delivered to mice,
when orally delivered to mice,
51
146209
2461
και βρήκαμε ότι όταν δόθηκαν
στοματικά σε ποντίκια,
στοματικά σε ποντίκια,
02:40
these probiotics would selectively
grow inside of liver tumors.
grow inside of liver tumors.
52
148670
4156
τα προβιοτικά θα μεγάλωναν επιλεκτικά
μέσα σε όγκους στο συκώτι.
μέσα σε όγκους στο συκώτι.
02:44
We realized that the most convenient way
53
152826
1954
Αντιληφθήκαμε ότι ο πιο βολικός τρόπος
02:46
to highlight the presence
of the probiotics,
of the probiotics,
54
154780
2081
να τονίσουμε την παρουσία των προβιοτικών,
02:48
and hence, the presence of the tumors,
55
156861
1863
και συνεπώς, την παρουσία των όγκων,
02:50
was to get these bacteria
to produce a signal
to produce a signal
56
158724
2229
ήταν να κάνουμε τα βακτήρια
να παράγουν ένα σήμα
να παράγουν ένα σήμα
02:52
that would be detectable in the urine,
57
160953
2116
που θα εντοπίζεται στα ούρα,
02:55
and so we specifically
programmed these probiotics
programmed these probiotics
58
163069
2412
και έτσι προγραμματίσαμε τα προβιοτικά
02:57
to make a molecule that would change
the color of your urine
the color of your urine
59
165481
2879
να φτιάχνουν ένα μόριο που θα άλλαζε
το χρώμα των ούρων
το χρώμα των ούρων
03:00
to indicate the presence of cancer.
60
168360
2810
για να υποδείξουν
την παρουσία καρκίνου.
την παρουσία καρκίνου.
03:03
We went on to show that this technology
61
171170
2010
Συνεχίσαμε και δείξαμε
ότι αυτή η τεχνολογία
ότι αυτή η τεχνολογία
03:05
could sensitively and specifically
detect liver cancer,
detect liver cancer,
62
173180
3190
μπορεί να εντοπίσει με ακρίβεια
τον καρκίνο του ήπατος,
τον καρκίνο του ήπατος,
03:08
one that is challenging
to detect otherwise.
to detect otherwise.
63
176370
2690
κάτι που είναι δύσκολο υπό άλλες συνθήκες.
03:11
Now, since these bacteria
specifically localize to tumors,
specifically localize to tumors,
64
179891
2999
Αφού αυτά τα βακτήρια
εντοπίζονται ειδικά σε όγκους,
εντοπίζονται ειδικά σε όγκους,
03:14
we've been programming them
to not only detect cancer
to not only detect cancer
65
182890
2588
τα προγραμματίζουμε όχι μόνο
να εντοπίζουν τον καρκίνο
να εντοπίζουν τον καρκίνο
03:17
but also to treat cancer
66
185478
1788
αλλά και να τον αντιμετωπίζουν
03:19
by producing therapeutic molecules
from within the tumor environment
from within the tumor environment
67
187266
3227
παράγοντας θεραπευτικά μόρια
μέσα στο περιβάλλον του όγκου
μέσα στο περιβάλλον του όγκου
που συρρικνώνουν τους υπάρχοντες όγκους,
03:22
that shrink the existing tumors,
68
190493
2322
και το κάνουμε με προγράμματα μηχανισμού
διακυτταρικής χημικής επικοινωνίας
διακυτταρικής χημικής επικοινωνίας
03:24
and we've been doing this
using quorum sensing programs
using quorum sensing programs
69
192815
2755
03:27
like you saw in the previous movies.
70
195570
1843
όπως είδατε στις προηγούμενες ταινίες.
03:29
Altogether, imagine in the future
taking a programmed probiotic
taking a programmed probiotic
71
197413
3697
Συνολικά, φανταστείτε να παίρνουμε
στο μέλλον ένα προγραμματισμένο προβιοτικό
στο μέλλον ένα προγραμματισμένο προβιοτικό
που θα μπορούσε να εντοπίσει
και να αντιμετωπίσει τον καρκίνο
και να αντιμετωπίσει τον καρκίνο
03:33
that could detect and treat cancer,
72
201110
2479
03:35
or even other diseases.
73
203589
2581
ή ακόμη και άλλες ασθένειες.
03:38
Our ability to program bacteria
74
206960
1644
Η ικανότητά μας να προγραμματίζουμε
βακτήρια και ζωή
βακτήρια και ζωή
03:40
and program life
75
208604
1695
ανοίγει νέους ορίζοντες
στην έρευνα του καρκίνου,
στην έρευνα του καρκίνου,
03:42
opens up new horizons in cancer research,
76
210299
2949
και για να μοιραστώ αυτό το όραμα,
δούλεψα με τον καλλιτέχνη Βικ Μουνίζ
δούλεψα με τον καλλιτέχνη Βικ Μουνίζ
03:45
and to share this vision,
I worked with artist Vik Muniz
I worked with artist Vik Muniz
77
213248
2735
03:47
to create the symbol of the universe,
78
215983
1816
για να φτιάξουμε το σύμβολο του σύμπαντος
03:49
made entirely out of bacteria
or cancer cells.
or cancer cells.
79
217799
3641
που είναι φτιαγμένο εξ ολοκλήρου
από βακτήρια ή καρκινικά κύτταρα.
από βακτήρια ή καρκινικά κύτταρα.
03:53
Ultimately, my hope is that the beauty
and purpose of this microscopic universe
and purpose of this microscopic universe
80
221443
5202
Τέλος, ελπίζω ότι η ομορφιά και ο σκοπός
του μικροσκοπικού αυτού σύμπαντος
του μικροσκοπικού αυτού σύμπαντος
03:58
can inspire new and creative approaches
for the future of cancer research.
for the future of cancer research.
81
226645
4899
μπορεί να εμπνεύσει νέες
και δημιουργικές προσεγγίσεις
και δημιουργικές προσεγγίσεις
για το μέλλον της έρευνας του καρκίνου.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
Ευχαριστώ.
(Χειροκρότημα)
04:06
(Applause)
83
234168
3766
Reviewed by Chryssa Rapessi
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