TED@IBM
Joshua Smith: New nanotech to detect cancer early
Joshua Smith: Nieuwe nanotechniek om kanker vroeg op te sporen
Filmed:
Readability: 6.3
1,060,909 views
Wat als elk huis beschikte over een detectiesysteem voor het vroeg opsporen van kanker? Onderzoeker Joshua Smith ontwikkelt een nanobiotechnologisch 'kankeralarm' dat naar sporen van de ziekte scant met speciale biomarkers, exosomen genoemd. In deze vooruitstrevende talk deelt hij zijn droom mee over een methode die een revolutie zou kunnen betekenen voor de opsporing van kanker en uiteindelijk ook voor het redden van levens.
Joshua Smith - Cancer fighter
Motivated by his wife's bout with cancer, IBM's Joshua Smith applies his engineering expertise to early diagnosis. Full bio
Motivated by his wife's bout with cancer, IBM's Joshua Smith applies his engineering expertise to early diagnosis. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
"You have cancer."
0
4240
2600
"Jij
hebt
kanker."
00:20
Sadly, about 40 percent of us will hear
those three words within our lifetime,
those three words within our lifetime,
1
8680
4440
Ongeveer 40 procent van ons gaat
dit te horen krijgen tijdens hun leven
dit te horen krijgen tijdens hun leven
00:25
and half will not survive.
2
13840
2120
en de helft ervan zal het niet overleven.
00:28
This means that two out of five
of your closest friends and relatives
of your closest friends and relatives
3
16960
3856
Dit betekent dat twee van de vijf
van je beste vrienden en familie
van je beste vrienden en familie
00:32
will be diagnosed
with some form of cancer,
with some form of cancer,
4
20840
2456
wordt gediagnosticeerd
met een vorm van kanker,
met een vorm van kanker,
00:35
and one will die.
5
23320
1480
en één zal eraan sterven.
00:39
Beyond the physical hardships,
6
27280
1456
Afgezien van de fysieke problemen
00:40
roughly one-third
of cancer survivors here in the US
of cancer survivors here in the US
7
28760
3176
zal ongeveer een derde
van de kankeroverlevers hier in de USA
van de kankeroverlevers hier in de USA
00:43
will go into debt from treatment.
8
31960
1736
in de schulden geraken.
00:45
And they're at least two and a half times
more likely to declare bankruptcy
more likely to declare bankruptcy
9
33720
3736
Ze maken meer dan dubbel
kans op een faillissement
kans op een faillissement
00:49
than those without cancer.
10
37480
1240
dan mensen zonder kanker.
00:51
This disease is pervasive.
11
39680
2376
Deze ziekte beheerst je hele leven.
00:54
It's emotionally draining
12
42080
1576
Ze is emotioneel uitputtend
00:55
and, for many,
13
43680
1216
en voor velen
00:56
financially destructive.
14
44920
1400
een financiële ramp.
00:59
But a cancer diagnosis
doesn't have to be a death sentence.
doesn't have to be a death sentence.
15
47880
3560
Maar een diagnose van kanker
hoeft geen doodvonnis te zijn.
hoeft geen doodvonnis te zijn.
01:03
Finding cancer early,
16
51920
1856
De kanker vroeg opsporen,
01:05
closer its genesis,
17
53800
1216
dichter bij zijn ontstaan,
01:07
is one of the critical factors
to improving treatment options,
to improving treatment options,
18
55040
3616
is een van de essentiële factoren
voor betere behandelingsopties,
voor betere behandelingsopties,
01:10
reducing its emotional impact
19
58680
1976
het verminderen van het emotionele impact
01:12
and minimizing financial burdens.
20
60680
1960
en het minimaliseren
van de financiële lasten.
van de financiële lasten.
Nog belangrijker is
01:15
Most importantly,
21
63560
1215
dat het vroeg vinden van kanker --
01:16
finding cancer early --
22
64800
1256
01:18
which is one of the primary
aims of my research --
aims of my research --
23
66080
2896
een van de belangrijkste doelstellingen
van mijn onderzoek --
van mijn onderzoek --
01:21
greatly enhances your odds of survival.
24
69000
2160
je kansen op overleving sterk verbetert.
01:24
If we just look at the case
of breast cancer for example,
of breast cancer for example,
25
72120
2736
Als we alleen al naar
bijvoorbeeld borstkanker kijken,
bijvoorbeeld borstkanker kijken,
01:26
we find that those who are diagnosed
and treated at stage one
and treated at stage one
26
74880
3496
dan zien we dat wie in de eerste fase
is gediagnosticeerd en behandeld
is gediagnosticeerd en behandeld
01:30
have a five-year survival rate
of nearly 100 percent --
of nearly 100 percent --
27
78400
3760
over een periode van vijf jaar
een overlevingskans van bijna 100% heeft.
een overlevingskans van bijna 100% heeft.
01:34
odds that decrease to just 22 percent
if treated at stage four.
if treated at stage four.
28
82760
4000
Dat daalt tot slechts 22%
als ze behandeld worden in fase vier.
als ze behandeld worden in fase vier.
01:40
And similar trends are found
for colorectal and ovarian cancer.
for colorectal and ovarian cancer.
29
88040
3960
Soortgelijke trends worden gevonden
voor colorectale en eierstokkanker.
voor colorectale en eierstokkanker.
01:46
Now, we're all aware
that an early diagnosis that is accurate
that an early diagnosis that is accurate
30
94000
5456
We weten dat een vroege accurate diagnose
01:51
is critical for survival.
31
99480
2120
van cruciaal belang is om te overleven.
01:55
The problem is that many
cancer diagnostic tools are invasive,
cancer diagnostic tools are invasive,
32
103600
3816
Maar veel diagnostische methodes
voor kanker zijn invasief,
voor kanker zijn invasief,
01:59
costly,
33
107440
1216
duur,
02:00
often inaccurate
34
108680
1216
vaak onnauwkeurig
02:01
and they can take an agonizing
amount of time to get the results back.
amount of time to get the results back.
35
109920
3640
en het kan erg lang duren
voor je de resultaten krijgt.
voor je de resultaten krijgt.
02:06
Still worse, when it comes
to some forms of cancer,
to some forms of cancer,
36
114520
2416
Erger nog, voor sommige soorten kanker
02:08
such as ovarian,
liver or pancreatic cancer,
liver or pancreatic cancer,
37
116960
4296
zoals eierstokkanker,
lever- en alvleesklierkanker,
lever- en alvleesklierkanker,
02:13
good screening methods simply don't exist,
38
121280
2680
bestaan simpelweg
geen goede screeningmethoden,
geen goede screeningmethoden,
02:16
meaning that often people wait
until physical symptoms surface,
until physical symptoms surface,
39
124880
4056
wat betekent dat mensen vaak wachten
tot er lichamelijke klachten opduiken,
tot er lichamelijke klachten opduiken,
02:20
which are themselves already
indicators of late-stage progression.
indicators of late-stage progression.
40
128960
3480
die zelf al tekenen zijn
van een latere fase.
van een latere fase.
02:25
Like a tornado strike in an area
without an early warning system,
without an early warning system,
41
133920
3576
Net zoals een tornado
ergens onverwacht kan toeslaan,
ergens onverwacht kan toeslaan,
bestaat er geen vroeg alarmsysteem.
02:29
there is no alarm to warn,
42
137520
1896
Je krijgt pas een verwittiging
02:31
for the danger is already at your doorstep
43
139440
2856
als het gevaar er al is,
02:34
when your odds of survival
are greatly reduced.
are greatly reduced.
44
142320
3040
wanneer je kansen op overleving
sterk verminderd zijn.
sterk verminderd zijn.
02:39
Having the convenience and accessibility
of regular screening options
of regular screening options
45
147400
4256
Als er gemakkelijke en toegankelijke
screeningopties zouden bestaan
screeningopties zouden bestaan
02:43
that are affordable, noninvasive
and could provide results much sooner,
and could provide results much sooner,
46
151680
5336
en ze betaalbaar
en niet-invasief zouden zijn,
en niet-invasief zouden zijn,
zou dat veel sneller resultaten opleveren.
02:49
would provide us with a formidable
weapon in the fight against cancer.
weapon in the fight against cancer.
47
157040
4440
Dat zou ons een geducht wapen
in de strijd tegen kanker geven.
in de strijd tegen kanker geven.
Een vroege waarschuwing zou ons
helpen om de ziekte voor te blijven
helpen om de ziekte voor te blijven
02:54
An early warning would allow us
to get out ahead of the disease
to get out ahead of the disease
48
162760
3056
02:57
instead of merely
following in its relentless wake.
following in its relentless wake.
49
165840
2736
in plaats van door haar
op sleeptouw te worden genomen.
op sleeptouw te worden genomen.
03:00
And this is exactly what I've been doing.
50
168600
1976
Dat is precies wat ik heb gedaan.
03:02
For the past three years,
I've been developing technologies
I've been developing technologies
51
170600
3136
In de afgelopen drie jaar
heb ik technologieën ontwikkeld
heb ik technologieën ontwikkeld
03:05
that could ultimately aid clinicians
52
173760
1736
die clinici uiteindelijk kunnen helpen
03:07
with rapid, early-stage
cancer diagnostics.
cancer diagnostics.
53
175520
2920
om kanker snel in een vroeg
stadium te diagnosticeren.
stadium te diagnosticeren.
03:10
And I've been fueled
by a deep scientific curiosity,
by a deep scientific curiosity,
54
178920
3856
Ik werd gemotiveerd door een diepgaande
wetenschappelijke nieuwsgierigheid
wetenschappelijke nieuwsgierigheid
03:14
and a passion to change these statistics.
55
182800
2520
en een passie om
deze statistieken te wijzigen.
deze statistieken te wijzigen.
03:18
Last year however,
56
186880
1200
Vorig jaar echter
03:20
this fight became much more personal
57
188960
1760
werd deze strijd veel persoonlijker
03:24
when my wife was diagnosed
with breast cancer.
with breast cancer.
58
192040
2320
toen bij mijn vrouw borstkanker
werd vastgesteld.
werd vastgesteld.
03:27
It was an experience that added a strong
and unexpected emotional dimension
and unexpected emotional dimension
59
195560
4416
Het was een ervaring die een sterke
en onverwachte emotionele dimensie
en onverwachte emotionele dimensie
toevoegde aan deze inspanningen.
03:32
to these efforts.
60
200000
1200
03:35
I know firsthand how life-altering
treatment can be,
treatment can be,
61
203240
3280
Ik weet nu uit de eerste hand
welke impact die behandeling
op je leven kan hebben,
op je leven kan hebben,
03:39
and I'm keenly aware
of the emotional havoc
of the emotional havoc
62
207520
2656
en ik ben me er scherp van bewust
welke emotionele ravage
welke emotionele ravage
03:42
that cancer can wreak on a family,
63
210200
2456
die kanker in een gezin kan aanrichten,
03:44
which in our case
included our two young daughters.
included our two young daughters.
64
212680
2400
in ons geval ook
voor onze twee jonge dochters.
voor onze twee jonge dochters.
03:48
Because we found it early
during a routine mammogram,
during a routine mammogram,
65
216400
3136
Omdat we het vroeg ontdekten
door een routine-mammogram,
door een routine-mammogram,
03:51
we were able to focus
primarily on treatment options
primarily on treatment options
66
219560
3696
konden we ons vooral richten
op de behandelingopties
op de behandelingopties
03:55
for the localized tumor,
67
223280
1536
voor de gelokaliseerde tumor,
03:56
reaffirming to me
how important an early diagnosis is.
how important an early diagnosis is.
68
224840
4400
wat weer eens aantoonde
hoe belangrijk een vroege diagnose is.
hoe belangrijk een vroege diagnose is.
04:02
Unlike other forms of cancer,
69
230960
1480
In tegenstelling tot
andere vormen van kanker,
andere vormen van kanker,
bieden mammogrammen een screeningoptie
voor een vroeg stadium van borstkanker.
voor een vroeg stadium van borstkanker.
04:05
mammograms do offer an early-stage
screening option for breast cancer.
screening option for breast cancer.
70
233400
3656
04:09
Still, not everyone has this done,
71
237080
2216
Toch doet niet iedereen dat
04:11
or they may develop breast cancer
72
239320
1586
of ze kunnen borstkanker ontwikkelen
04:12
before the middle age recommendation
for having a mammogram.
for having a mammogram.
73
240930
3120
vóór de aanbeveling voor een mammogram
in de middelbare leeftijd.
in de middelbare leeftijd.
04:17
So, there's still
a lot of room for improvement,
a lot of room for improvement,
74
245560
2256
Er is dus nog veel ruimte
voor verbetering,
voor verbetering,
04:19
even for cancers
that do have screening options,
that do have screening options,
75
247840
2256
zelfs voor kankers met screeningopties,
04:22
and, of course, considerable benefits
for those that don't.
for those that don't.
76
250120
2840
en natuurlijk met aanzienlijke voordelen
voor die zonder die opties.
voor die zonder die opties.
04:25
A key challenge then
for cancer researchers
for cancer researchers
77
253680
2736
Een belangrijke uitdaging is
dan voor kankeronderzoekers
dan voor kankeronderzoekers
04:28
is to develop methods
78
256440
1296
om methoden te ontwikkelen die regelmatige
screening op vele soorten kanker
screening op vele soorten kanker
04:29
that make regular screening
for many types of cancers
for many types of cancers
79
257760
3536
04:33
much more accessible.
80
261320
1240
veel toegankelijker maken.
04:35
Imagine a scenario
where during your regular checkup,
where during your regular checkup,
81
263920
3056
Stelt u zich een scenario voor waar
tijdens je regelmatige controle,
tijdens je regelmatige controle,
04:39
your doctor can take
a simple, noninvasive urine sample,
a simple, noninvasive urine sample,
82
267000
3776
je arts een eenvoudig, niet-invasief
urinemonster kan nemen,
urinemonster kan nemen,
04:42
or other liquid biopsy,
83
270800
1240
of een andere vloeistofbiopsie,
04:44
and present you with the results
before you even leave the doctor's office.
before you even leave the doctor's office.
84
272720
3524
en je de resultaten kan presenteren zelfs
voordat je de spreekkamer verlaat.
voordat je de spreekkamer verlaat.
04:48
Such a technology could
dramatically reduce the number of people
dramatically reduce the number of people
85
276800
3536
Een dergelijke technologie kan drastisch
het aantal mensen verminderen
het aantal mensen verminderen
04:52
who slip through the net
of an early-stage cancer diagnosis.
of an early-stage cancer diagnosis.
86
280360
3240
die door het net van de diagnose
van een vroeg stadium van kanker glippen.
van een vroeg stadium van kanker glippen.
04:56
My research team
of engineers and biochemists
of engineers and biochemists
87
284840
2816
Mijn onderzoeksteam
van ingenieurs en biochemici
van ingenieurs en biochemici
04:59
is working on exactly this challenge.
88
287680
2040
werkt aan precies deze uitdaging.
05:02
We're working on ways to frequently
activate an early-stage cancer alarm
activate an early-stage cancer alarm
89
290320
5136
We werken aan manieren om regelmatig
een kankeralarm
in een vroeg stadium te activeren
in een vroeg stadium te activeren
05:07
by enabling regular screenings
that would start when a person is healthy
that would start when a person is healthy
90
295480
4336
door regelmatige screenings
terwijl men nog gezond is
terwijl men nog gezond is
05:11
so that action could be taken
to stop cancer the moment it emerges,
to stop cancer the moment it emerges,
91
299840
4296
zodat kanker in een vroeg stadium
kan worden gestopt,
kan worden gestopt,
05:16
and before it can progress
beyond its infancy.
beyond its infancy.
92
304160
2680
voordat hij uit de kinderschoenen is.
05:20
The silver bullet in this case
are tiny vesicles,
are tiny vesicles,
93
308640
3016
Het wondermiddel hiervoor
zijn kleine blaasjes,
zijn kleine blaasjes,
05:23
little escape pods regularly shed
by cells called exosomes.
by cells called exosomes.
94
311680
4440
kleine pakketjes die constant
door cellen worden afgegeven
door cellen worden afgegeven
en exosomen worden genoemd.
05:28
Exosomes are important biomarkers
95
316680
2736
Exosomen zijn belangrijke biomarkers.
Ze vormen een vroegtijdig
waarschuwingssysteem
waarschuwingssysteem
05:31
that provide an early-warning system
for the development of cancer.
for the development of cancer.
96
319440
3280
voor de ontwikkeling van kanker.
05:35
And because they're abundantly present
in just about every bodily fluid,
in just about every bodily fluid,
97
323720
3416
Hun overvloedige aanwezigheid
in zowat elke lichaamsvloeistof,
in zowat elke lichaamsvloeistof,
05:39
including blood, urine and saliva,
98
327160
2496
met inbegrip van bloed, urine en speeksel,
05:41
they're extremely attractive
for noninvasive liquid biopsies.
for noninvasive liquid biopsies.
99
329680
4200
maakt ze zeer interessant
voor niet-invasieve vloeibare biopsieën.
voor niet-invasieve vloeibare biopsieën.
05:47
There's just one problem.
100
335040
1576
Er is maar één probleem.
05:48
An automated system for rapidly sorting
these important biomarkers
these important biomarkers
101
336640
4296
Een geautomatiseerd systeem voor het snel
sorteren van deze belangrijke biomarkers
sorteren van deze belangrijke biomarkers
05:52
is not currently available.
102
340960
1600
is momenteel niet beschikbaar.
05:55
We've created a technology
that we call nano-DLD
that we call nano-DLD
103
343680
3296
Wij hebben een technologie
gecreëerd die we nano-DLD noemden
gecreëerd die we nano-DLD noemden
05:59
that is capable of precisely this:
104
347000
2120
en die net dat kan doen:
06:01
automated exosome isolation
105
349920
2696
geautomatiseerde exosoom-isolatie
06:04
to aid rapid cancer diagnostics.
106
352640
2480
voor een snelle diagnostiek van kanker.
06:08
Exosomes are the newest
early-warning weapon, if you will,
early-warning weapon, if you will,
107
356040
3536
Exosomen zijn het nieuwste
vroegtijdig waarschuwingssysteem
vroegtijdig waarschuwingssysteem
op het front van de vloeistofbiopsie,
zou je kunnen zeggen.
zou je kunnen zeggen.
06:11
to emerge on the liquid biopsy front.
108
359600
2056
06:13
And they're really, really small.
109
361680
2296
En ze zijn klein, heel klein.
06:16
They measure just 30 to 150
nanometers in diameter.
nanometers in diameter.
110
364000
3520
Zij hebben een diameter van
slechts 30 tot 150 nanometer.
slechts 30 tot 150 nanometer.
06:20
This is so tiny
111
368280
1296
Dat is klein,
06:21
that you could fit about a million
of them into a single red blood cell.
of them into a single red blood cell.
112
369600
3640
ongeveer één miljoen keer kleiner
dan een enkele rode bloedcel.
dan een enkele rode bloedcel.
06:25
That's roughly the difference
between a golf ball
between a golf ball
113
373800
2336
Dat is ongeveer het verschil
tussen een golfbal
tussen een golfbal
06:28
and a fine grain piece of sand.
114
376160
1720
en een korreltje zand.
06:30
Once thought to be little bins
for unwanted cellular waste,
for unwanted cellular waste,
115
378920
3696
Ooit werden ze beschouwd als kleine
pakjes ongewenst celafval.
pakjes ongewenst celafval.
06:34
it has been found
that cells actually communicate
that cells actually communicate
116
382640
2976
Nu blijkt dat cellen
daadwerkelijk communiceren
daadwerkelijk communiceren
06:37
by producing and absorbing these exosomes
117
385640
3136
door het produceren
en absorberen van deze exosomen.
en absorberen van deze exosomen.
06:40
which contain surface receptors,
118
388800
2376
Ze dragen oppervlaktereceptoren,
06:43
proteins and other genetic material
collected from their cell of origin.
collected from their cell of origin.
119
391200
4000
eiwitten en ander genetisch materiaal
verzameld uit hun cel van herkomst.
verzameld uit hun cel van herkomst.
06:48
When absorbed by a neighboring cell,
120
396520
2656
Na absorptie door een naburige cel
06:51
exosomes release their contents
into the receiving cell,
into the receiving cell,
121
399200
3816
geven exosomen hun inhoud
af in de ontvangende cel
af in de ontvangende cel
06:55
and can set in motion
fundamental changes in gene expression --
fundamental changes in gene expression --
122
403040
3216
en brengen fundamentele veranderingen
in genexpressie teweeg --
in genexpressie teweeg --
06:58
some good,
123
406280
1216
sommige goed,
06:59
and this is where cancer comes in,
124
407520
1736
maar bij kanker
07:01
some bad.
125
409280
1576
ook slechte.
07:02
Because they are clothed
in the material of the mother cell,
in the material of the mother cell,
126
410880
3776
Omdat ze met het materiaal
van de moedercel zijn bekleed,
van de moedercel zijn bekleed,
07:06
and contain a sample of its environment,
127
414680
1936
en wat van haar omgeving meedragen,
07:08
they provide a genetic snapshot
of that cell's health and its origin.
of that cell's health and its origin.
128
416640
5080
bieden ze een genetische momentopname
van de gezondheid van die cel
en de herkomst ervan.
en de herkomst ervan.
07:15
All of these qualities
make exosomes invaluable messengers
make exosomes invaluable messengers
129
423200
3136
Al deze eigenschappen maken exosomen
tot waardevolle boodschappers
tot waardevolle boodschappers
07:18
that potentially allow physicians
130
426360
1616
waardoor artsen
je gezondheid op cellulair niveau
in de gaten zouden kunnen houden.
in de gaten zouden kunnen houden.
07:20
to eavesdrop on your health
at the cellular level.
at the cellular level.
131
428000
2920
07:24
To catch cancer early, however,
132
432080
1656
Om kanker vroeg te kunnen vangen,
07:25
you have to frequently
intercept these messages
intercept these messages
133
433760
2936
moet je deze berichten
echter vaak onderscheppen
echter vaak onderscheppen
07:28
to determine when cancer-causing
troublemakers within your body
troublemakers within your body
134
436720
3496
om te bepalen wanneer kankerverwekkende
onruststokers in je lichaam
onruststokers in je lichaam
07:32
decide to start staging a coup,
135
440240
1816
een staatsgreep willen gaan plegen.
07:34
which is why regular
screening is so critical
screening is so critical
136
442080
3016
Daarom is regelmatige
screening zo belangrijk
screening zo belangrijk
07:37
and why we're developing
technologies to make this possible.
technologies to make this possible.
137
445120
2840
en waarom we technologieën
ontwikkelen om dit mogelijk te maken.
ontwikkelen om dit mogelijk te maken.
07:41
While the first exosome-based diagnostics
emerged on the market just this year,
emerged on the market just this year,
138
449120
5656
Terwijl de eerste op exosomen gebaseerde
diagnostiek dit jaar al op de markt kwam,
diagnostiek dit jaar al op de markt kwam,
07:46
they are not yet part
of mainstream healthcare options.
of mainstream healthcare options.
139
454800
3280
maakt het nog geen deel uit
van de reguliere gezondheidszorg.
van de reguliere gezondheidszorg.
07:51
In addition to their recent emergence,
140
459320
1856
Naast hun recente opkomst,
07:53
another factor that's limiting
their widespread adoption
their widespread adoption
141
461200
3456
beperkt nog een andere factor
hun brede invoering,
hun brede invoering,
07:56
is that currently, no automated
exosome isolation system exists
exosome isolation system exists
142
464680
3936
namelijk dat momenteel
geen geautomatiseerd systeem
geen geautomatiseerd systeem
voor exosoom-isolatie bestaat
08:00
to make regular screening
economically accessible.
economically accessible.
143
468640
3200
om regelmatige screening
economisch haalbaar te maken.
economisch haalbaar te maken.
08:04
The current gold standard
for exosome isolation
for exosome isolation
144
472800
2736
De huidige goudstandaard
voor exosoom-isolatie
voor exosoom-isolatie
08:07
includes ultracentrifugation,
145
475560
1936
omvat ultracentrifugatie,
08:09
a process requiring
expensive laboratory equipment,
expensive laboratory equipment,
146
477520
3256
een proces dat
dure laboratoriumapparatuur vereist,
dure laboratoriumapparatuur vereist,
08:12
a trained lab tech
147
480800
1256
alsook getrainde laboranten
08:14
and about 30 hours of time
to process a sample.
to process a sample.
148
482080
3040
en ongeveer 30 uur tijd
om een monster te verwerken.
om een monster te verwerken.
08:18
We've come up with a different approach
for achieving automated exosome isolation
for achieving automated exosome isolation
149
486600
4656
Wij hebben een andere aanpak gevonden
voor geautomatiseerde exosoom-isolatie
voor geautomatiseerde exosoom-isolatie
08:23
from a sample such as urine.
150
491280
1440
uit bijvoorbeeld een urinemonster.
08:25
We use a chip-based, continuous flow
separation technique
separation technique
151
493560
4256
We maken gebruik van een chip-gebaseerde,
continue-stroom-scheidingstechniek
continue-stroom-scheidingstechniek
08:29
called deterministic lateral displacement.
152
497840
2976
die 'deterministische
laterale verplaatsing' heet.
laterale verplaatsing' heet.
08:32
And we have done with it
153
500840
1376
We deden het
08:34
what the semiconductor industry has done
so successfully for the past 50 years.
so successfully for the past 50 years.
154
502240
4456
zoals de halfgeleiderindustrie het
de afgelopen 50 jaar zo succesvol deed.
de afgelopen 50 jaar zo succesvol deed.
08:38
We shrunk the dimensions
of this technology
of this technology
155
506720
2056
We verkleinden de afmetingen
van deze technologie
van deze technologie
08:40
from the micron scale
to the true nanoscale.
to the true nanoscale.
156
508800
2640
van microschaal tot echte nanoschaal.
08:44
So how does it work?
157
512720
1456
Hoe werkt het nu?
08:46
In a nutshell,
158
514200
1256
In een notendop:
08:47
a set of tiny pillars
separated by nanoscopic gaps
separated by nanoscopic gaps
159
515480
3976
een verzameling van kleine pijlers
gescheiden door nanoscopische spleten
gescheiden door nanoscopische spleten
08:51
are arranged in such a way
160
519480
1256
zodanig aangebracht
08:52
that the system divides
the fluid into streamlines,
the fluid into streamlines,
161
520760
3056
dat het systeem de vloeistof
in stroomlijnen verdeelt,
in stroomlijnen verdeelt,
08:55
with the larger cancer-related
nanoparticles being separated
nanoparticles being separated
162
523840
3376
waarbij de grotere
kankergerelateerde nanodeeltjes
kankergerelateerde nanodeeltjes
door een proces van omleiding
08:59
through a process of redirection
from the smaller, healthier ones,
from the smaller, healthier ones,
163
527240
3896
van de kleinere,
gezondere gescheiden worden.
gezondere gescheiden worden.
09:03
which can in contrast
164
531160
1536
Deze kunnen dan
09:04
move around the pillars
in a zigzag-type motion
in a zigzag-type motion
165
532720
2536
in een soort zigzagbeweging
rond de pijlers bewegen
rond de pijlers bewegen
09:07
in the direction of fluid flow.
166
535280
1560
in de richting van de vloeistofstroming.
09:10
The net result is a complete separation
of these two particle populations.
of these two particle populations.
167
538080
4000
Het nettoresultaat is
een volledige scheiding
van deze twee deeltjespopulaties.
van deze twee deeltjespopulaties.
09:15
You can visualize this separation process
168
543440
3696
Je kunt dit scheidingsproces visualiseren
09:19
similar to traffic on a highway
that separates into two roads,
that separates into two roads,
169
547160
3856
als verkeer op een weg
die in twee wegen splitst,
die in twee wegen splitst,
09:23
with one road going into
a low-clearance tunnel under a mountain,
a low-clearance tunnel under a mountain,
170
551040
3456
met een weg die door een lage tunnel
onder een berg loopt
onder een berg loopt
09:26
and the other road going around it.
171
554520
2056
en de andere die eromheen gaat.
09:28
Here, smaller cars
can go through the tunnel
can go through the tunnel
172
556600
2776
Kleinere auto's kunnen door de tunnel gaan
09:31
while larger trucks,
carrying potentially hazardous material,
carrying potentially hazardous material,
173
559400
3296
terwijl de grotere vrachtwagens
met potentieel gevaarlijk materiaal,
met potentieel gevaarlijk materiaal,
09:34
are forced to take the detour route.
174
562720
1760
worden gedwongen
om de omleidingsroute te nemen.
om de omleidingsroute te nemen.
09:37
Traffic is effectively separated
by size and contents
by size and contents
175
565600
4096
Het verkeer wordt effectief
gescheiden naar omvang en inhoud
gescheiden naar omvang en inhoud
09:41
without impeding its flow.
176
569720
2016
zonder de doorstroming te belemmeren.
09:43
And this is exactly how our system works
on a much, much smaller scale.
on a much, much smaller scale.
177
571760
4280
Dit is precies hoe ons systeem
werkt op een veel, veel kleinere schaal.
werkt op een veel, veel kleinere schaal.
09:49
The idea here is that
the separation process for screening
the separation process for screening
178
577600
3856
Het idee is dat het scheidingsproces
voor screening
voor screening
09:53
could be as simple as processing
a sample of urine, blood or saliva,
a sample of urine, blood or saliva,
179
581480
4056
zo simpel kan zijn als het verwerken
van een monster urine, bloed of speeksel.
van een monster urine, bloed of speeksel.
09:57
which is a near-term possibility
within the next few years.
within the next few years.
180
585560
3296
Dat wordt mogelijk de komende jaren.
10:00
Ultimately, it could be used
to isolate and detect target exosomes
to isolate and detect target exosomes
181
588880
5296
Uiteindelijk kan het worden gebruikt
voor het isoleren
en detecteren van doel-exosomen
en detecteren van doel-exosomen
10:06
associated with
a particular type of cancer,
a particular type of cancer,
182
594200
3216
geassocieerd met een bepaald type kanker,
waardoor de aanwezigheid ervan
binnen enkele minuten
binnen enkele minuten
10:09
sensing and reporting
their presence within minutes.
their presence within minutes.
183
597440
2440
kan worden vastgesteld en gerapporteerd.
10:12
This would make rapid diagnostics
virtually painless.
virtually painless.
184
600600
3200
Dit zou een snelle diagnose
vrijwel pijnloos maken.
vrijwel pijnloos maken.
In grote lijnen opent de mogelijkheid
10:16
Broadly speaking,
185
604720
1256
10:18
the ability to separate
and enrich biomarkers
and enrich biomarkers
186
606000
2656
om biomarkers te scheiden en te verrijken
10:20
with nanoscale precision
in an automated way,
in an automated way,
187
608680
2720
met nanoschaalprecisie
op een geautomatiseerde manier,
op een geautomatiseerde manier,
10:24
opens the door to better understanding
diseases such as cancer,
diseases such as cancer,
188
612320
3456
de deur naar een beter begrip
van ziekten zoals kanker,
van ziekten zoals kanker,
10:27
with applications ranging
from sample preparation to diagnostics,
from sample preparation to diagnostics,
189
615800
3976
met toepassingen variërend
van monstervoorbereiding tot diagnostiek
van monstervoorbereiding tot diagnostiek
10:31
and from drug resistance
monitoring to therapeutics.
monitoring to therapeutics.
190
619800
2480
en van het monitoren van
geneesmiddelresistentie tot therapieën.
geneesmiddelresistentie tot therapieën.
10:35
Even before my wife's bout with cancer,
191
623440
2016
Nog voordat mijn vrouw vocht met kanker,
10:37
it was a dream of mine to facilitate
the automation of this process --
the automation of this process --
192
625480
3480
droomde ik ervan om de automatisering
van dit proces te vergemakkelijken --
van dit proces te vergemakkelijken --
10:41
to make regular screening more accessible,
193
629840
2936
regelmatige screening
toegankelijker te maken,
toegankelijker te maken,
10:44
similar to the way Henry Ford
made the automobile accessible
made the automobile accessible
194
632800
2896
ongeveer zoals Henry Ford
de auto toegankelijk maakte
de auto toegankelijk maakte
10:47
to the general population
195
635720
1576
voor Jan Modaal
10:49
through development of the assembly line.
196
637320
2256
door de ontwikkeling van de lopende band.
10:51
Automation is the key to accessibility.
197
639600
2760
Automatisering is
de sleutel tot toegankelijkheid.
de sleutel tot toegankelijkheid.
10:56
And in the spirit of the Hoover dream,
198
644280
1856
In de geest van de droom van Hoover --
10:58
"a chicken in every pot
and a car in every garage,"
and a car in every garage,"
199
646160
2896
"Een kip in elke pot
en een auto in elke garage" --
en een auto in elke garage" --
ontwikkelen we nu een technologie
11:01
we're developing a technology
200
649080
1416
11:02
that could ultimately place
an early-warning cancer detection system
an early-warning cancer detection system
201
650520
3816
die uiteindelijk een detectiesysteem
voor vroegtijdige waarschuwing van kanker
voor vroegtijdige waarschuwing van kanker
11:06
in every home.
202
654360
1200
in elk huis kan brengen.
11:08
This would allow
every man, woman and child
every man, woman and child
203
656000
2056
Dit zou elke man, vrouw en kind
de mogelijkheid geven
de mogelijkheid geven
11:10
the opportunity to be regularly tested
while they're still healthy,
while they're still healthy,
204
658080
4136
regelmatig te worden getest
terwijl ze nog gezond zijn,
terwijl ze nog gezond zijn,
11:14
catching cancer when it first emerges.
205
662240
1880
om kanker in een vroeg stadium
op te sporen.
op te sporen.
11:17
It is my hope and dream
206
665400
1496
Het is mijn hoop en droom
11:18
to help people around the world
avoid the high costs --
avoid the high costs --
207
666920
3696
om mensen over de hele wereld
te helpen de hoge kosten te voorkomen --
te helpen de hoge kosten te voorkomen --
11:22
physical, financial and emotional --
208
670640
2536
fysiek, financieel en emotioneel --
11:25
faced by today's cancer patients,
209
673200
1720
waarmee de huidige kankerpatiënten
te maken krijgen,
te maken krijgen,
11:27
hardships that I'm well acquainted with.
210
675600
2320
problemen die ik maar al te goed ken.
Ik ben ook blij te kunnen melden dat,
11:31
I'm also happy to report that because
we caught my wife's cancer early,
we caught my wife's cancer early,
211
679400
4376
omdat we de kanker bij mijn vrouw
vroeg konden opsporen,
vroeg konden opsporen,
11:35
her treatment was successful,
212
683800
1656
haar behandeling succesvol was
11:37
and she is now, thankfully, cancer-free.
213
685480
2256
en ze is nu, gelukkig, vrij van kanker.
11:39
(Applause)
214
687760
2200
(Applaus)
11:48
It is an outcome that I would like to see
for everyone with a cancer diagnosis.
for everyone with a cancer diagnosis.
215
696160
4400
Het is een resultaat dat ik voor iedereen
met een diagnose van kanker
zou willen zien.
zou willen zien.
11:53
With the work that my team
has already done
has already done
216
701280
2056
Met het werk dat mijn team al heeft gedaan
11:55
on separation of nanoscale biomarkers
217
703360
2736
over de scheiding
van biomarkers op nanoschaal
van biomarkers op nanoschaal
11:58
for rapid, early-stage cancer diagnostics,
218
706120
2936
voor een snelle diagnostiek
van kanker in een vroeg stadium,
van kanker in een vroeg stadium,
12:01
I am optimistic
that within the next decade,
that within the next decade,
219
709080
2536
ben ik optimistisch
dat binnen de komende tien jaar,
dat binnen de komende tien jaar,
12:03
this type of technology will be available,
220
711640
2576
dit soort technologie beschikbaar zal zijn
12:06
helping protect our friends,
our family and future generations.
our family and future generations.
221
714240
3880
om onze vrienden, onze familie
en toekomstige generaties te beschermen.
en toekomstige generaties te beschermen.
12:10
Even if we are so unlucky
as to be diagnosed with cancer,
as to be diagnosed with cancer,
222
718680
3896
Zelfs als we de pech hebben
om te worden gediagnosticeerd met kanker
om te worden gediagnosticeerd met kanker
zal dat alarm in een vroeg stadium
een sterk baken van hoop bieden.
een sterk baken van hoop bieden.
12:14
that early-stage alarm
will provide a strong beacon of hope.
will provide a strong beacon of hope.
223
722600
2880
12:18
Thank you.
224
726280
1216
Dank je.
12:19
(Applause)
225
727520
5789
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Joshua Smith - Cancer fighterMotivated by his wife's bout with cancer, IBM's Joshua Smith applies his engineering expertise to early diagnosis.
Why you should listen
As a research scientist and technical team lead for IBM's Nanobiotechnology Program, Dr. Joshua Smith researches innovative healthcare technologies at the intersection of engineering and biology to better understand disease progression.
Smith's team recently developed a chip-based solution that can rapidly isolate biomarkers as small as 20 nanometers to help identify cancer development even before symptoms occur. He is a sought-after speaker on the subject of lab-on-a-chip applications for healthcare and his work has been highlighted by Forbes, CNN Money, IEEE Spectrum and Pharma Technology Focus, among other media outlets. As a Research Staff Member and IBM Master Inventor, Smith has co-authored more than a dozen peer-reviewed scientific publications and is a co-inventor of more than 30 issued patents.
Currently, Smith is focusing on the development of a suite of core capabilities to manipulate, separate and detect individual macromolecules, providing a technological backbone for automation in sample preparation, diagnostics and therapeutics. When not with his colleagues in the lab, Smith enjoys teaching tomorrow's researchers and engineers at Columbia University.
Joshua Smith | Speaker | TED.com