TED2015
Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)
تل دانینو: ما می توانیم از باکتری برای تشخیص سرطان (و شاید درمان آن) استفاده کنیم
Filmed:
Readability: 6.6
1,329,748 views
تشخیص سرطان کبد یکی از سخت ترین سرطان‌ها است، اما زیست‌شناس مصنوعی تل دانینو فکری در این مورد کرد: چه می شود اگر بتوانیم باکتری‌های پروبیوتیک خوراکی که برای پیدا کردن تومورهای کبدی"برنامه ریزی" شده‌اند را تولید می کنیم؟ نظر او برای بکارگیری باکتریها این است که ما تازه در ابتدای فهم باکتریها و قدرت سنجش حد نصاب آنها هستیم، یا انجام کاری با همدیگرزمانی که به تراکم بحرانی برسند.
دانینو عضو TED، چگونگی سنجش حد نصاب را توضیح می دهد و اینکه و چگونه باکتری هوشمندانه با هم کار می کنند تا بتوانند روزی تغییر درمان سرطان را بوجود آورند.
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
شاید این را متوجه نشوید،
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
اما در بدن شما باکتری بیشتری
نسبت به تمامی ستارگان در کهکشان ما هست.
نسبت به تمامی ستارگان در کهکشان ما هست.
00:20
This fascinating universe
of bacteria inside of us
of bacteria inside of us
2
8040
3127
این دنیای شگفت انگیز باکتریها در بدن،
00:23
is an integral part of our health,
3
11167
2276
بخش جدا ناشدنی از سلامت ما هستند،
00:25
and our technology is evolving so rapidly
4
13443
2089
و تکنولوژی با چنان سرعتی در حال تکامل هست
00:27
that today we can program these bacteria
like we program computers.
like we program computers.
5
15532
4759
که باعث شد که باکتریها را مانند کامپیوتر ها برنامه ریزی کنیم.
00:33
Now, the diagram that you see here,
6
21060
1879
نموداری که در اینجا می بینید،
00:34
I know it looks like
some kind of sports play,
some kind of sports play,
7
22939
2531
چیزی شبیه نوعی بازی ورزشی می‌ماند،
00:37
but it is actually a blueprint of
the first bacterial program I developed.
the first bacterial program I developed.
8
25470
4156
اما در واقع این نقشه ابتدایی اولین برنامه باکتری هست که من آن را نوشته ام.
00:41
And like writing software,
we can print and write DNA
we can print and write DNA
9
29626
3321
مانند نوشتن نرم‌افزار،
ما می‌توانیم دی ان ای را در الگوریتم هاو برنامه های
ما می‌توانیم دی ان ای را در الگوریتم هاو برنامه های
00:44
into different algorithms
and programs inside of bacteria.
and programs inside of bacteria.
10
32947
3227
مختلف درون باکتری بنویسیم و چاپ کنیم.
00:48
What this program does
is produces fluorescent proteins
is produces fluorescent proteins
11
36824
2695
کاری که این برنامه می کند تولید پروتئین های فلورسنت
00:51
in a rhythmic fashion
12
39519
1438
بصورت روش ریتمیک است
00:52
and generates a small molecule
13
40957
1602
و مولکولی کوچک را تولید می کند
00:54
that allows bacteria
to communicate and synchronize,
to communicate and synchronize,
14
42559
2578
که به باکتری اجازه می دهد ارتباط برقرار کرده و همگام‌سازی کنند،
00:57
as you're seeing in this movie.
15
45137
1838
همانطور که در این فیلم می بینید.
00:59
The growing colony of bacteria
that you see here
that you see here
16
47505
2280
رشد یک مجموعه بزرگ از باکتری
که در اینجا می بینید
که در اینجا می بینید
01:01
is about the width of a human hair.
17
49785
1993
حدود ضخامت یک تار موی انسان را دارد.
01:03
Now, what you can't see
is that our genetic program
is that our genetic program
18
51778
2507
چیزی که نمی‌توانید ببینید، برنامه ژنتیکی ماست
01:06
instructs these bacteria
to each produce small molecules,
to each produce small molecules,
19
54285
3483
که به باکتریها دستورالعمل تولید مولکولی کوچک را می‌دهد،
01:09
and these molecules travel between
the thousands of individual bacteria
the thousands of individual bacteria
20
57768
3413
و این مولکولها بین هزاران باکتری حرکت می‌کنند
01:13
telling them when to turn on and off.
21
61181
2716
و به آنها می‌گویند خاموش و روشن شوند.
01:15
And the bacteria synchronize
quite well at this scale,
quite well at this scale,
22
63897
3251
و باکتریها خیلی خوب همگام می‌شوند،
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
دلیل اینکه این مولکولها با هم همگام می شوند،
می‌توانند خیلی سریع حرکت کنند.
می‌توانند خیلی سریع حرکت کنند.
01:23
in larger colonies of bacteria,
this results in traveling waves
this results in traveling waves
24
71142
3576
در مجموعه بزرگتری از این باکتریها،
این نتیجه بصورت موجی بین
این نتیجه بصورت موجی بین
01:26
between bacteria that are
far away from each other,
far away from each other,
25
74718
2902
باکتری‌هایی که از همدیگر دور هستند حرکت می‌کند،
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
و شما می توانید این موج ها را که از سمت راست به چپ
می روند بر روی صفحه ببنید.
می روند بر روی صفحه ببنید.
01:33
Now, our genetic program
relies on a natural phenomenon
relies on a natural phenomenon
27
81356
2788
برنامه ژنیتکی ما متکی به پدیده‌های طبیعی
01:36
called quorum sensing,
28
84144
1173
به نام سنجش حد نصاب هست،
01:37
in which bacteria trigger coordinated
and sometimes virulent behaviors
and sometimes virulent behaviors
29
85317
3332
که چرخش هماهنگ و گاهی که در تراکم بحرانی هستند
01:40
once they reach a critical density.
30
88649
2941
رفتاری بدخیم با هم دارند.
01:43
You can observe quorum sensing
in action in this movie,
in action in this movie,
31
91590
2655
شما می توانید سنجش حد نصاب را در این ویديو ببینید،
01:46
where a growing colony of bacteria
only begins to glow
only begins to glow
32
94245
3642
که یکی از مجموعه باکتری‌های در حال رشد شروع به در خشیدن کرده
01:49
once it reaches a high
or critical density.
or critical density.
33
97887
2371
در هنگامی که به تراکم بحرانی یا حداکثر برسد.
01:52
Our genetic program
34
100258
1842
برنامه ژنیتکی ما
01:54
continues producing these
rhythmic patterns of fluorescent proteins
rhythmic patterns of fluorescent proteins
35
102100
3151
تولید این الگوی ریتمیک از پروتين فلورسنت را
01:57
as the colony grows outwards.
36
105251
2368
تا زمانی که کلونی رشد کند تا نمایان شود، ادامه می دهد.
01:59
This particular movie and experiment
we call The Supernova,
we call The Supernova,
37
107619
3691
این ویدیو خاص و ازمایش آن را ما ابر اختر Supernova می گویم،
02:03
because it looks like an exploding star.
38
111310
3030
زیرا شبیه انفجار ستاره هاست.
02:06
Now, besides programming
these beautiful patterns,
these beautiful patterns,
39
114340
2390
جدای از برنامه‌ریزی این الگوهای زیبا،
02:08
I wondered, what else can we get
these bacteria to do?
these bacteria to do?
40
116730
2591
نمی‌دانم که چه کار دیگری را می‌توان بر روی این باکتریها انجام داد؟
02:11
And I decided to explore
how we can program bacteria
how we can program bacteria
41
119321
2579
من تصمیم گرفتم کشف کنم که چگونه می توانیم
این باکتریها را برنامه ریزی کنیم
این باکتریها را برنامه ریزی کنیم
02:13
to detect and treat diseases
in our bodies like cancer.
in our bodies like cancer.
42
121900
2789
تا بتوانند دربدن ما بیماری‌هایی مانند سرطان را
تشخیص داده و درمان کنند.
تشخیص داده و درمان کنند.
02:18
One of the surprising facts about bacteria
43
126009
2298
یکی از تعجب‌اورترین موارد در مورد باکتریها
02:20
is that they can naturally grow
inside of tumors.
inside of tumors.
44
128307
3437
این است که آنها بطور طبیعی می‌توانند در داخل تومورها رشد کنند.
02:23
This happens because typically tumors
45
131744
1764
و به این دلیل این اتفاق می افتد که معمولا
02:25
are areas where the immune system
has no access,
has no access,
46
133508
2415
سیستم ایمنی بدن به داخل تومورها دسترسی ندارد،
02:27
and so bacteria find these tumors
47
135923
1997
و زمانی که باکتریها این تومورها را پیدا می کنند
02:29
and use them as a safe haven
to grow and thrive.
to grow and thrive.
48
137920
3831
از آنها به عنوان پناهگاه امنی برای
رشد و زندگی استفاده می‌کنند.
رشد و زندگی استفاده می‌کنند.
02:33
We started using probiotic bacteria
49
141751
1834
ما شروع به استفاده از باکتری های پروبیوتیک کردیم
02:35
which are safe bacteria
that have a health benefit,
that have a health benefit,
50
143585
2624
که باکتری‌های بی ضرری هستند
و در سلامت ما موثرند،
و در سلامت ما موثرند،
02:38
and found that
when orally delivered to mice,
when orally delivered to mice,
51
146209
2461
و فهمیدم هنگامی که بصورت خورکی به موش داده می شود،
02:40
these probiotics would selectively
grow inside of liver tumors.
grow inside of liver tumors.
52
148670
4156
این پروبیوتیک‌ها بصورت انتخابی داخل تومور کبد می روند و رشد می کنند.
02:44
We realized that the most convenient way
53
152826
1954
متوجه شدیم که راحت‌ترین راه
02:46
to highlight the presence
of the probiotics,
of the probiotics,
54
154780
2081
برای برجسته کردن حضور پروبیوتیک‌ها،
02:48
and hence, the presence of the tumors,
55
156861
1863
و تومورها،
02:50
was to get these bacteria
to produce a signal
to produce a signal
56
158724
2229
این بود که این باکتریها را انتخاب کنیم تا سیگنال‌هایی تولید کنند
02:52
that would be detectable in the urine,
57
160953
2116
که در ادرار قابل تشخیص باشد،
02:55
and so we specifically
programmed these probiotics
programmed these probiotics
58
163069
2412
و بدین ترتیب بطور خاص این باکتریها را برنامه ریزی کردیم
02:57
to make a molecule that would change
the color of your urine
the color of your urine
59
165481
2879
تا مولکول‌هایی را تولید کنند که رنگ ادرار را تغییر می دهند
03:00
to indicate the presence of cancer.
60
168360
2810
تا به این طریق طریق وجود سرطان را تشخیص دهیم.
03:03
We went on to show that this technology
61
171170
2010
برای نشان دادن این تکنولوژی
03:05
could sensitively and specifically
detect liver cancer,
detect liver cancer,
62
173180
3190
که می تواند بطور اخص
سرطان کبد را تشخیص دهد جلو رفتیم
سرطان کبد را تشخیص دهد جلو رفتیم
03:08
one that is challenging
to detect otherwise.
to detect otherwise.
63
176370
2690
چون تشخیص بیماری با روشهای دیگر مشکل هست.
03:11
Now, since these bacteria
specifically localize to tumors,
specifically localize to tumors,
64
179891
2999
به دلیل اینکه این باکتریها در تومورها قرار می‌گیرند،
03:14
we've been programming them
to not only detect cancer
to not only detect cancer
65
182890
2588
آنها را برنامه ریزی کردیم
تا فقط سرطان را تشخیص دهند،
تا فقط سرطان را تشخیص دهند،
03:17
but also to treat cancer
66
185478
1788
علاوه بر آن سرطان را
03:19
by producing therapeutic molecules
from within the tumor environment
from within the tumor environment
67
187266
3227
یا تولید مولکول ها درمانی که در محیط تومور هستند، درمان کرده
03:22
that shrink the existing tumors,
68
190493
2322
و تومور موجود را کوچک می‌کنند،
03:24
and we've been doing this
using quorum sensing programs
using quorum sensing programs
69
192815
2755
ما از برنامه‌های سنجش حد نصاب
03:27
like you saw in the previous movies.
70
195570
1843
شبیه آنچه که در فیلم قبلی دید برای اینکار استفاده کرده‌ایم.
03:29
Altogether, imagine in the future
taking a programmed probiotic
taking a programmed probiotic
71
197413
3697
تصور کنید که در آینده از برنامه ریزی باکتر‌ها
03:33
that could detect and treat cancer,
72
201110
2479
برای تشخیص و درمان سرطان،
03:35
or even other diseases.
73
203589
2581
یا حتی سایر بیماری‌ها استفاده کنیم.
03:38
Our ability to program bacteria
74
206960
1644
توانایی ما برای برنامه ریزی باکتریها
03:40
and program life
75
208604
1695
و برنامه ریزی زندگی
03:42
opens up new horizons in cancer research,
76
210299
2949
افق های جدیدی را برای تحقیقات بر روی سرطان باز می کند،
03:45
and to share this vision,
I worked with artist Vik Muniz
I worked with artist Vik Muniz
77
213248
2735
و برای به اشتراک گداشتن این دیدگاه ها،
من با هنرمند ویکی مونیز برای
من با هنرمند ویکی مونیز برای
03:47
to create the symbol of the universe,
78
215983
1816
خلق نمادهایی از جهان کار کردم،
03:49
made entirely out of bacteria
or cancer cells.
or cancer cells.
79
217799
3641
که کاملا بدون باکتری و سلول های سرطانی بود.
03:53
Ultimately, my hope is that the beauty
and purpose of this microscopic universe
and purpose of this microscopic universe
80
221443
5202
در نهایت، امید من این است که زیبایی و هدف
این جهان میکروسکوپی
این جهان میکروسکوپی
03:58
can inspire new and creative approaches
for the future of cancer research.
for the future of cancer research.
81
226645
4899
بتواند الهام بخش و خالق دستاورهای جدیدی برای
آینده تحقیقات بر روی سزطان باشد.
آینده تحقیقات بر روی سزطان باشد.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
سپاسگزارم.
04:06
(Applause)
83
234168
3766
( تشویق تماشاگران)
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