ABOUT THE SPEAKER
Tal Danino - Synthetic biologist
Tal 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.

More profile about the speaker
Tal Danino | Speaker | TED.com
TED2015

Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)

Tal Danino: Met bacteriën kunnen we kanker vaststellen (en misschien zelfs behandelen)

Filmed:
1,329,748 views

Leverkanker is een van de slechtst herkenbare kankersoorten. Synthetisch bioloog Tal Danino kreeg echter een lumineus idee: als we nu eens een probiotische, eetbare bacterie konden maken die 'geprogrammeerd' is om levertumoren te ontdekken? Zijn inzicht benut een eigenschap die we pas sinds kort aan bacteriën toeschrijven: hun vermogen tot quorum sensing oftewel samen iets doen als ze met genoeg zijn. TED-fellow Danino legt uit hoe quorum sensing werkt - en hoe slimme bacteriën die samenwerken op een dag een verandering in de behandeling van kanker teweeg kunnen brengen.
- Synthetic biologist
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 maymei not realizerealiseren this,
0
788
1745
Je beseft het misschien niet,
00:14
but there are more bacteriabacterie in your bodylichaam
than starssterren in our entiregeheel galaxymelkweg.
1
2533
4880
maar er zijn meer bacteriën in je lichaam
dan er sterren zijn in het heelal.
00:20
This fascinatingfascinerend universeuniversum
of bacteriabacterie insidebinnen of us
2
8040
3127
Deze fascinerende wereld
van bacteriën in ons lichaam
00:23
is an integralintegraal partdeel of our healthGezondheid,
3
11167
2276
vormt een integraal deel
van onze gezondheid,
00:25
and our technologytechnologie is evolvingevoluerende so rapidlysnel
4
13443
2089
en onze technologie
ontwikkelt zich zo snel
00:27
that todayvandaag we can programprogramma these bacteriabacterie
like we programprogramma computerscomputers.
5
15532
4759
dat we deze bacteriën nu,
net als computers, kunnen programmeren.
00:33
Now, the diagramdiagram that you see here,
6
21060
1879
Het schema dat je hier ziet,
00:34
I know it lookslooks like
some kindsoort of sportssport- playspelen,
7
22939
2531
lijkt op een wedstrijdstrategie
00:37
but it is actuallywerkelijk a blueprintblauwdruk of
the first bacterialbacterie- programprogramma I developedontwikkelde.
8
25470
4156
maar is eigenlijk een overzicht van
mijn eerste bacterieprogramma.
00:41
And like writingschrift softwaresoftware,
we can printafdrukken and writeschrijven DNADNA
9
29626
3321
En net zoals bij software,
kunnen we DNA printen en schrijven
00:44
into differentverschillend algorithmsalgoritmen
and programsprogramma's insidebinnen of bacteriabacterie.
10
32947
3227
in verschillende logaritmes
en programma's in de bacteriën.
00:48
What this programprogramma does
is producesproduceert fluorescentfluorescerende proteinseiwitten
11
36824
2695
Dit programma produceert
fluorescerende eiwitten
00:51
in a rhythmicritmische fashionmode
12
39519
1438
in een regelmatig tempo
00:52
and generatesgenereert a smallklein moleculemolecuul
13
40957
1602
en genereert kleine moleculen
00:54
that allowstoestaat bacteriabacterie
to communicatecommuniceren and synchronizesynchroniseren,
14
42559
2578
waardoor de bacteriën communiceren
en synchroniseren,
00:57
as you're seeingziend in this moviefilm.
15
45137
1838
zoals je kunt zien in deze video.
Deze groeiende kolonie van bacteriën
00:59
The growinggroeiend colonykolonie of bacteriabacterie
that you see here
16
47505
2280
heeft ongeveer de breedte
van een menselijk haar.
01:01
is about the widthbreedte of a humanmenselijk hairhaar-.
17
49785
1993
01:03
Now, what you can't see
is that our geneticgenetisch programprogramma
18
51778
2507
Wat je niet ziet,
is dat ons genetisch programma
01:06
instructsgelast these bacteriabacterie
to eachelk produceproduceren smallklein moleculesmoleculen,
19
54285
3483
elke bacterie voorschrijft om
kleine moleculen aan te maken,
01:09
and these moleculesmoleculen travelreizen betweentussen
the thousandsduizenden of individualindividu bacteriabacterie
20
57768
3413
en deze moleculen verspreiden zich
tussen duizenden andere bacteriën
01:13
tellingvertellen them when to turnbeurt on and off.
21
61181
2716
om die al dan niet te activeren.
01:15
And the bacteriabacterie synchronizesynchroniseren
quiteheel well at this scaleschaal,
22
63897
3251
De bacteriën synchroniseren
redelijk goed op deze schaal,
01:19
but because the moleculemolecuul that synchronizessynchroniseert
them togethersamen can only travelreizen so fastsnel,
23
67148
3994
maar omdat de molecule die
ze synchroniseert in snelheid beperkt is,
01:23
in largergrotere colonieskolonies of bacteriabacterie,
this resultsuitslagen in travelingop reis wavesgolven
24
71142
3576
ontstaan in grotere bacteriekolonies
bewegende golven
01:26
betweentussen bacteriabacterie that are
farver away from eachelk other,
25
74718
2902
tussen bacteriën die
ver uit elkaar liggen.
01:29
and you can see these wavesgolven going
from right to left acrossaan de overkant the screenscherm.
26
77620
3736
Je ziet deze golven op het scherm
van rechts naar links bewegen.
Ons genetisch programma is gebaseerd
op het natuurlijke fenomeen
01:33
Now, our geneticgenetisch programprogramma
reliessteunt on a naturalnatuurlijk phenomenonfenomeen
27
81356
2788
01:36
calledriep quorumquorum sensingsensing,
28
84144
1173
'quorum sensing',
01:37
in whichwelke bacteriabacterie triggerin gang zetten coordinatedgecoördineerd
and sometimessoms virulentvirulente behaviorsgedragingen
29
85317
3332
waarbij bacteriën gelijktijdig
en soms heftig reageren
01:40
onceeen keer they reachberijk a criticalkritisch densitydichtheid.
30
88649
2941
wanneer ze een kritische
dichtheid bereiken.
01:43
You can observeobserveren quorumquorum sensingsensing
in actionactie in this moviefilm,
31
91590
2655
Je kan 'quorum sensing' in actie zien
in deze video,
01:46
where a growinggroeiend colonykolonie of bacteriabacterie
only beginsbegint to glowgloed
32
94245
3642
waarbij een groeiende kolonie bacteriën
pas begint te gloeien
als een hoge of kritische
dichtheid wordt bereikt.
01:49
onceeen keer it reachesbereikt a highhoog
or criticalkritisch densitydichtheid.
33
97887
2371
01:52
Our geneticgenetisch programprogramma
34
100258
1842
Ons genetisch programma
blijft deze regelmatige patronen van
fluorescente eiwitten produceren
01:54
continuesblijft producingproducerende these
rhythmicritmische patternspatronen of fluorescentfluorescerende proteinseiwitten
35
102100
3151
01:57
as the colonykolonie growsgroeit outwardsnaar buiten.
36
105251
2368
terwijl de kolonie groeit.
01:59
This particularbijzonder moviefilm and experimentexperiment
we call The SupernovaSupernova,
37
107619
3691
Dit is een video van een experiment
dat we de Supernova noemen,
02:03
because it lookslooks like an explodingexploderende starster.
38
111310
3030
omdat het op een exploderende ster lijkt.
02:06
Now, besidesbehalve programmingprogrammering
these beautifulmooi patternspatronen,
39
114340
2390
Naast het programmeren van
deze mooie patronen
vroeg ik mij af: wat kunnen deze
bacteriën nog meer doen?
02:08
I wonderedvroeg me af, what elseanders can we get
these bacteriabacterie to do?
40
116730
2591
Daarom onderzocht ik hoe we
bacteriën kunnen programmeren
02:11
And I decidedbeslist to exploreonderzoeken
how we can programprogramma bacteriabacterie
41
119321
2579
02:13
to detectopsporen and treattraktatie diseasesziekten
in our bodieslichamen like cancerkanker.
42
121900
2789
om ziektes als kanker
te herkennen en te genezen.
02:18
One of the surprisingverrassend factsfeiten about bacteriabacterie
43
126009
2298
Een van de verrassende feiten
over bacteriën
02:20
is that they can naturallyvan nature growgroeien
insidebinnen of tumorstumoren.
44
128307
3437
is dat ze zonder hulp kunnen
groeien in tumoren.
02:23
This happensgebeurt because typicallytypisch tumorstumoren
45
131744
1764
Dit gebeurt omdat tumoren in principe
02:25
are areasgebieden where the immuneimmuun systemsysteem
has no accesstoegang,
46
133508
2415
plekken zijn waar
het immuunsysteem niet werkt.
02:27
and so bacteriabacterie find these tumorstumoren
47
135923
1997
Bacteriën vinden deze tumoren,
02:29
and use them as a safeveilig havenhaven
to growgroeien and thrivetieren.
48
137920
3831
die een vrijhaven is
voor hun groei en ontwikkeling.
02:33
We startedbegonnen usinggebruik makend van probioticprobiotische bacteriabacterie
49
141751
1834
We gebruikten probiotische bacteriën,
02:35
whichwelke are safeveilig bacteriabacterie
that have a healthGezondheid benefitvoordeel,
50
143585
2624
veilige bacteriën
die goed zijn voor de gezondheid,
02:38
and foundgevonden that
when orallymondeling deliveredgeleverd to micemuizen,
51
146209
2461
die, wanneer ze oraal
aan muizen werden toegediend,
02:40
these probioticsProbiotica would selectivelyselectief
growgroeien insidebinnen of liverlever tumorstumoren.
52
148670
4156
uitsluitend in levertumoren
verder groeiden.
02:44
We realizedrealiseerde that the mostmeest convenientgeschikt way
53
152826
1954
Het bleek dat de makkelijkste manier
02:46
to highlighthoogtepunt the presenceaanwezigheid
of the probioticsProbiotica,
54
154780
2081
om de probioticums te vinden,
02:48
and henceVandaar, the presenceaanwezigheid of the tumorstumoren,
55
156861
1863
en dus ook tumoren,
was om deze bacteriën een signaal
te laten produceren
02:50
was to get these bacteriabacterie
to produceproduceren a signalsignaal
56
158724
2229
02:52
that would be detectabledetecteerbare in the urineurine,
57
160953
2116
dat we konden detecteren in urine.
02:55
and so we specificallyspecifiek
programmedgeprogrammeerd these probioticsProbiotica
58
163069
2412
Deze probioticums zijn dan ook
speciaal geprogrammeerd
02:57
to make a moleculemolecuul that would changeverandering
the colorkleur of your urineurine
59
165481
2879
om een molecuul aan te maken
dat de kleur van je urine verandert
03:00
to indicateaangeven the presenceaanwezigheid of cancerkanker.
60
168360
2810
om de aanwezigheid van kanker
aan te tonen.
Het bleek dat deze technologie
03:03
We wentgegaan on to showtonen that this technologytechnologie
61
171170
2010
zeer precies en nauwkeurig
leverkanker kon herkennen,
03:05
could sensitivelygevoelig and specificallyspecifiek
detectopsporen liverlever cancerkanker,
62
173180
3190
03:08
one that is challenginguitdagend
to detectopsporen otherwiseanders-.
63
176370
2690
wat normaal gesproken erg lastig is.
03:11
Now, sincesinds these bacteriabacterie
specificallyspecifiek localizelokaliseren to tumorstumoren,
64
179891
2999
Omdat deze bacteriën zich
specifiek aan tumoren vastkleven,
hebben we ze geprogrammeerd
om kanker niet alleen te herkennen
03:14
we'vewij hebben been programmingprogrammering them
to not only detectopsporen cancerkanker
65
182890
2588
03:17
but alsoook to treattraktatie cancerkanker
66
185478
1788
maar het ook te behandelen
03:19
by producingproducerende therapeutictherapeutische moleculesmoleculen
from withinbinnen the tumortumor environmentmilieu
67
187266
3227
door binnenin de tumor
helende moleculen te produceren
03:22
that shrinkkrimpen the existingbestaand tumorstumoren,
68
190493
2322
die de bestaande tumoren laten krimpen.
03:24
and we'vewij hebben been doing this
usinggebruik makend van quorumquorum sensingsensing programsprogramma's
69
192815
2755
Dit deden we met
quorum-sensingprogramma's,
zoals die uit de voorgaande video's.
03:27
like you saw in the previousvoorgaand moviesfilms.
70
195570
1843
03:29
AltogetherTotaal, imaginestel je voor in the futuretoekomst
takingnemen a programmedgeprogrammeerd probioticprobiotische
71
197413
3697
Samengevat: stel je een toekomst voor
waarin een geprogrammeerd probioticum
03:33
that could detectopsporen and treattraktatie cancerkanker,
72
201110
2479
kanker kan herkennen en behandelen,
03:35
or even other diseasesziekten.
73
203589
2581
maar ook andere ziektes.
03:38
Our abilityvermogen to programprogramma bacteriabacterie
74
206960
1644
Ons vermogen om bacteriën
en leven te programmeren,
03:40
and programprogramma life
75
208604
1695
03:42
opensopent up newnieuwe horizonsHorizon in cancerkanker researchOnderzoek,
76
210299
2949
opent nieuwe mogelijkheden
in kankeronderzoek.
03:45
and to sharedelen this visionvisie,
I workedwerkte with artistartiest VikVik MunizMuniz
77
213248
2735
Om dit toekomstbeeld te delen,
werkte ik met kunstenaar Vik Muniz
03:47
to createcreëren the symbolsymbool of the universeuniversum,
78
215983
1816
aan het symbool van het universum
gemaakt uit bacteriën en kankercellen.
03:49
madegemaakt entirelygeheel out of bacteriabacterie
or cancerkanker cellscellen.
79
217799
3641
03:53
UltimatelyUiteindelijk, my hopehoop is that the beautyschoonheid
and purposedoel of this microscopicmicroscopische universeuniversum
80
221443
5202
Ik hoop dat de schoonheid en het doel
van dit microscopische universum
03:58
can inspireinspireren newnieuwe and creativecreatief approachesbenaderingen
for the futuretoekomst of cancerkanker researchOnderzoek.
81
226645
4899
als inspiratie kan dienen voor nieuwe en
creatieve richtingen in kankeronderzoek.
Dankjewel.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
(Applaus)
04:06
(ApplauseApplaus)
83
234168
3766
Translated by Robert de Ridder
Reviewed by Axel Saffran

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Tal Danino - Synthetic biologist
Tal 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.

More profile about the speaker
Tal Danino | Speaker | TED.com