TED2015
Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)
טל דנינו: אנחנו יכולים להשתמש בבקטריות כדי לזהות סרטן (ואולי לטפל בו)
Filmed:
Readability: 6.6
1,329,748 views
סרטן כבד הוא אחד מסוגי הסרטן שהכי קשה לגלות, אבל לביולוג טל דנינו שעוסק בביולוגיה סינטטית היתה מחשבה מהאונה השמאלית: מה אם נוכל ליצור בקטריה פרוביוטית, אכילה שתהיה מתוכנתת למצוא גידולים בכבד? התובנה שלו מנצלת משהו שאנחנו רק מתחילים להבין בנוגע לבקטריות: הכוח שלהן של חישה משותפת, או לעשות משהו יחד ברגע שהן מגיעות למאסה קריטית. דנינו, עמית TED, מסביר איך חישה קבוצתית עובדת -- וכמה חכמות בקטריות שעובדות יחד יכולות יום אחד לשנות את הטיפולים בסרטן.
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
אתם אולי לא מבינים את זה,
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
אבל יש יותר בקטריות בגוף שלכם
מכוכבים בכל הגלקסיה שלנו.
מכוכבים בכל הגלקסיה שלנו.
00:20
This fascinating universe
of bacteria inside of us
of bacteria inside of us
2
8040
3127
היקום המרתק הזה של בקטריות בתוכנו
00:23
is an integral part of our health,
3
11167
2276
הוא חלק בלתי נפרד מהבריאות שלנו,
00:25
and our technology is evolving so rapidly
4
13443
2089
והטכנולוגיה שלנו מתפתחת כל כך מהר
00:27
that today we can program these bacteria
like we program computers.
like we program computers.
5
15532
4759
שהיום אנחנו יכולים לתכנת את הבקטריות האלו
כמו שאנחנו מתכנתים מחשבים.
כמו שאנחנו מתכנתים מחשבים.
00:33
Now, the diagram that you see here,
6
21060
1879
עכשיו, התרשים שאתם רואים פה,
00:34
I know it looks like
some kind of sports play,
some kind of sports play,
7
22939
2531
אני יודע שהוא נראה כמו סוג של מהלך בספורט,
00:37
but it is actually a blueprint of
the first bacterial program I developed.
the first bacterial program I developed.
8
25470
4156
אבל זה למעשה התרשים
לתוכנית הבקטריה הראשונה שפיתחתי.
לתוכנית הבקטריה הראשונה שפיתחתי.
00:41
And like writing software,
we can print and write DNA
we can print and write DNA
9
29626
3321
וכמו לכתוב תוכנה,
אנחנו יכולים להדפיס ולכתוב DNA
אנחנו יכולים להדפיס ולכתוב DNA
00:44
into different algorithms
and programs inside of bacteria.
and programs inside of bacteria.
10
32947
3227
לתוך אלגוריתמים ותוכניות
שונים בתוך הבקטריה.
שונים בתוך הבקטריה.
00:48
What this program does
is produces fluorescent proteins
is produces fluorescent proteins
11
36824
2695
מה שהתוכנה הזו עושה
זה לייצר חלבונים פלואורסנטיים
זה לייצר חלבונים פלואורסנטיים
00:51
in a rhythmic fashion
12
39519
1438
בצורה מחזורית
00:52
and generates a small molecule
13
40957
1602
ולייצר מולקולות קטנות
00:54
that allows bacteria
to communicate and synchronize,
to communicate and synchronize,
14
42559
2578
שמאפשרות לבקטריה לתקשר ולהסתנכרן,
00:57
as you're seeing in this movie.
15
45137
1838
כמו שאתם רואים בסרטון הזה.
00:59
The growing colony of bacteria
that you see here
that you see here
16
47505
2280
המושבה הגדלה של בקטריות שאתם רואים פה
01:01
is about the width of a human hair.
17
49785
1993
היא בערך ברוחב שער של בן אדם.
01:03
Now, what you can't see
is that our genetic program
is that our genetic program
18
51778
2507
עכשיו, מה שאתם לא יכולים לראות
זה שהתוכנית הגנטית שלנו
זה שהתוכנית הגנטית שלנו
01:06
instructs these bacteria
to each produce small molecules,
to each produce small molecules,
19
54285
3483
מורה לבקטריות האלו
כל אחת לייצר מולקולות קטנות,
כל אחת לייצר מולקולות קטנות,
01:09
and these molecules travel between
the thousands of individual bacteria
the thousands of individual bacteria
20
57768
3413
והמולקולות האלו נעות
בין אלפי הבקטריות הבודדות
בין אלפי הבקטריות הבודדות
01:13
telling them when to turn on and off.
21
61181
2716
אומרות להן מתי להדלק ומתי להכבות.
01:15
And the bacteria synchronize
quite well at this scale,
quite well at this scale,
22
63897
3251
והבקטריות מסתנכרנות די טוב במספרים גדולים,
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
אבל בגלל שהמולקולות שמסנכרנות אותן יחד
יכולות לעבור רק במהירות מוגבלת,
יכולות לעבור רק במהירות מוגבלת,
01:23
in larger colonies of bacteria,
this results in traveling waves
this results in traveling waves
24
71142
3576
במושבות גדולות של בקטריות,
התוצאה היא גלים נעים
התוצאה היא גלים נעים
01:26
between bacteria that are
far away from each other,
far away from each other,
25
74718
2902
בין הבקטריות שרחוקות אחת מהשניה,
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
ואתם יכולים לראות את הגלים האלה
עוברים מימין לשמאל לרוחב המסך.
עוברים מימין לשמאל לרוחב המסך.
01:33
Now, our genetic program
relies on a natural phenomenon
relies on a natural phenomenon
27
81356
2788
עכשיו, התוכנית הגנטית שלנו
מסתמכת על תופעה טבעית
מסתמכת על תופעה טבעית
01:36
called quorum sensing,
28
84144
1173
שנקראת חישה קבוצתית,
01:37
in which bacteria trigger coordinated
and sometimes virulent behaviors
and sometimes virulent behaviors
29
85317
3332
בה בקטריות מפעילות
התנהגויות מתואמות ולפעמים אלימות
התנהגויות מתואמות ולפעמים אלימות
01:40
once they reach a critical density.
30
88649
2941
ברגע שהם מגיעים לצפיפות קריטית.
01:43
You can observe quorum sensing
in action in this movie,
in action in this movie,
31
91590
2655
אתם יכולים לצפות בחישה קבוצתית
בפעולה בסרטון הזה,
בפעולה בסרטון הזה,
01:46
where a growing colony of bacteria
only begins to glow
only begins to glow
32
94245
3642
במקום בו מושבת בקטריות
גדלה רק מתחילה לזהור
גדלה רק מתחילה לזהור
01:49
once it reaches a high
or critical density.
or critical density.
33
97887
2371
ברגע שהיא מגיעה לצפיפות גבוהה או קריטית.
01:52
Our genetic program
34
100258
1842
התוכנית הגנטית שלנו
01:54
continues producing these
rhythmic patterns of fluorescent proteins
rhythmic patterns of fluorescent proteins
35
102100
3151
ממשיכה לייצר את תבניות הקצבים האלה
של חלבונים פלואורסנטים
של חלבונים פלואורסנטים
01:57
as the colony grows outwards.
36
105251
2368
כשהמושבה גדלה החוצה.
01:59
This particular movie and experiment
we call The Supernova,
we call The Supernova,
37
107619
3691
לסרטון הספציפי הזה והניסוי
אנחנו קוראים סופרנובה,
אנחנו קוראים סופרנובה,
02:03
because it looks like an exploding star.
38
111310
3030
מפני שהוא נראה כמו כוכב מתפוצץ.
02:06
Now, besides programming
these beautiful patterns,
these beautiful patterns,
39
114340
2390
עכשיו, חוץ מתכנות התבניות היפות האלו,
02:08
I wondered, what else can we get
these bacteria to do?
these bacteria to do?
40
116730
2591
תהיתי, מה עוד אנחנו יכולים
לגרום לבקטריות האלו לעשות?
לגרום לבקטריות האלו לעשות?
02:11
And I decided to explore
how we can program bacteria
how we can program bacteria
41
119321
2579
והחלטתי לחקור איך אנחנו יכולים
לתכנת את הבקטריות
לתכנת את הבקטריות
02:13
to detect and treat diseases
in our bodies like cancer.
in our bodies like cancer.
42
121900
2789
לזהות ולטפל במחלות בגוף שלנו כמו סרטן.
02:18
One of the surprising facts about bacteria
43
126009
2298
אחת העובדות המפתיעות בנוגע לבקטריות
02:20
is that they can naturally grow
inside of tumors.
inside of tumors.
44
128307
3437
היא שהן יכולת לגדול
באופן טבעי בתוך גידולים.
באופן טבעי בתוך גידולים.
02:23
This happens because typically tumors
45
131744
1764
זה מתרחש בגלל שגידלים בדרך כלל
02:25
are areas where the immune system
has no access,
has no access,
46
133508
2415
הם אזורים בהם למערכת החיסון אין גישה,
02:27
and so bacteria find these tumors
47
135923
1997
וכך בקטריות מוצאות את הגידולים האלה
02:29
and use them as a safe haven
to grow and thrive.
to grow and thrive.
48
137920
3831
ומשתמשות בהם כמקום מפלט כדי לגדול ולשגשג.
02:33
We started using probiotic bacteria
49
141751
1834
התחלנו להשתמש בבקטריות פרוביוטיות
02:35
which are safe bacteria
that have a health benefit,
that have a health benefit,
50
143585
2624
שהן בקטריות בטוחות
שיש להן תועלות בריאותיות,
שיש להן תועלות בריאותיות,
02:38
and found that
when orally delivered to mice,
when orally delivered to mice,
51
146209
2461
ומצאנו שכשהן מועברות אורלית לעכברים,
02:40
these probiotics would selectively
grow inside of liver tumors.
grow inside of liver tumors.
52
148670
4156
הפרוביוטיקה הזו תבחר סלקטיבית
לגדול בתוך גידולי כבד.
לגדול בתוך גידולי כבד.
02:44
We realized that the most convenient way
53
152826
1954
הבנו שהדרך הכי נוחה
02:46
to highlight the presence
of the probiotics,
of the probiotics,
54
154780
2081
להדגיש את הנוכחות של הפרוביוטיקה,
02:48
and hence, the presence of the tumors,
55
156861
1863
ולכן, את הנוכחות של גידולים,
02:50
was to get these bacteria
to produce a signal
to produce a signal
56
158724
2229
היתה לגרום לבקטריות האלו לייצר אות
02:52
that would be detectable in the urine,
57
160953
2116
שיהיה בר זיהוי בשתן,
02:55
and so we specifically
programmed these probiotics
programmed these probiotics
58
163069
2412
אז תכנתנו אותן ספציפית
02:57
to make a molecule that would change
the color of your urine
the color of your urine
59
165481
2879
ליצור מולקולות שישנו את צבע השתן שלכם
03:00
to indicate the presence of cancer.
60
168360
2810
כדי להצביע על הנוכחות של סרטן.
03:03
We went on to show that this technology
61
171170
2010
המשכנו להראות שהטכנולוגיה הזו
03:05
could sensitively and specifically
detect liver cancer,
detect liver cancer,
62
173180
3190
יכולה באופן רגיש ומדוייק לזהות סרטן כבד,
03:08
one that is challenging
to detect otherwise.
to detect otherwise.
63
176370
2690
סרטן שמאוד קשה לזהות אחרת.
03:11
Now, since these bacteria
specifically localize to tumors,
specifically localize to tumors,
64
179891
2999
עכשיו, מאחר והבקטריות האלו
נמצאות ספציפית בגידולים,
נמצאות ספציפית בגידולים,
03:14
we've been programming them
to not only detect cancer
to not only detect cancer
65
182890
2588
תכנתנו אותן לא רק לזהות סרטן
03:17
but also to treat cancer
66
185478
1788
אלא גם לטפל בו
03:19
by producing therapeutic molecules
from within the tumor environment
from within the tumor environment
67
187266
3227
על ידי יצירת מולקולות תרפותיות
מתוך הסביבה הסרטנית
מתוך הסביבה הסרטנית
03:22
that shrink the existing tumors,
68
190493
2322
שמכווצות את הגידולים הקיימים,
03:24
and we've been doing this
using quorum sensing programs
using quorum sensing programs
69
192815
2755
ועשינו את זה בשימוש בתוכניות חישה קבוצתית
03:27
like you saw in the previous movies.
70
195570
1843
כמו אלה שראיתם בסרטונים הקודמים.
03:29
Altogether, imagine in the future
taking a programmed probiotic
taking a programmed probiotic
71
197413
3697
יחד, דמיינו בעתיד לקיחת פרוביוטיקה מתוכנתת
03:33
that could detect and treat cancer,
72
201110
2479
שתוכל לזהות ולטפל בסרטן,
03:35
or even other diseases.
73
203589
2581
או אפילו במחלות אחרות.
03:38
Our ability to program bacteria
74
206960
1644
היכולת שלנו לתכנת בקטריות
03:40
and program life
75
208604
1695
ולתכנת חיים
03:42
opens up new horizons in cancer research,
76
210299
2949
פותחת אופקים חדשים במחקר סרטן,
03:45
and to share this vision,
I worked with artist Vik Muniz
I worked with artist Vik Muniz
77
213248
2735
וכדי לחלוק את החזון,
עבדתי עם האמן ויק מוניץ
עבדתי עם האמן ויק מוניץ
03:47
to create the symbol of the universe,
78
215983
1816
כדי ליצור את הסמל ליקום,
03:49
made entirely out of bacteria
or cancer cells.
or cancer cells.
79
217799
3641
שעשוי כולו מבקטריות או תאי סרטן.
03:53
Ultimately, my hope is that the beauty
and purpose of this microscopic universe
and purpose of this microscopic universe
80
221443
5202
בסופו של דבר, התקווה שלי היא שהיופי
והמטרה של היקום המיקרוסקופי הזה
והמטרה של היקום המיקרוסקופי הזה
03:58
can inspire new and creative approaches
for the future of cancer research.
for the future of cancer research.
81
226645
4899
יוכלו לתת השראה לגישות חדשות
ויצירתיות לעתיד מחקר הסרטן.
ויצירתיות לעתיד מחקר הסרטן.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
תודה לכם.
04:06
(Applause)
83
234168
3766
(מחיאות כפיים)
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