TEDGlobal 2012
Nina Tandon: Could tissue engineering mean personalized medicine?
Нина Тендон: Тканевая инженерия = индивидуализированная медицина?
Filmed:
Readability: 5.3
1,204,216 views
Организм каждого человека уникален, и это здорово, пока это не касается лечения болезней, ведь каждый реагирует на стандартное лечение по-своему и часто непредсказуемо. Тканевый инженер Нина Тендон рассказывает о возможном решении этой проблемы — создании индивидуальных моделей органов из плюрипотентных стволовых клеток, чтобы тестировать на них новые лекарства и методы лечения и хранить их на компьютерных чипах. Фактически, можно назвать это индивидуализированной медициной.
Nina Tandon - Tissue engineering researcher
Nina Tandon studies ways to use electrical signals to grow artificial tissues for transplants and other therapies. Full bio
Nina Tandon studies ways to use electrical signals to grow artificial tissues for transplants and other therapies. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
I'd like to show you a video of some of the models
0
843
2045
Я хотела бы показать вам
видеозапись некоторых моделей,
видеозапись некоторых моделей,
00:18
I work with.
1
2888
1589
с которыми я работаю.
00:20
They're all the perfect size, and they don't have an ounce of fat.
2
4477
3538
Они все идеального размера
и не имеют ни грамма жира.
и не имеют ни грамма жира.
00:23
Did I mention they're gorgeous?
3
8015
2538
Я уже сказала, что они великолепны?
00:26
And they're scientific models? (Laughs)
4
10553
3130
И что это научные модели? (Смех)
00:29
As you might have guessed, I'm a tissue engineer,
5
13683
2343
Как вы, наверное, догадались,
я тканевый инженер,
я тканевый инженер,
00:31
and this is a video of some of the beating heart
6
16026
2449
и это видеозапись биений ткани сердца,
00:34
that I've engineered in the lab.
7
18475
2216
созданной мною в лаборатории.
00:36
And one day we hope that these tissues
8
20691
1882
Мы надеемся, что однажды такие ткани
00:38
can serve as replacement parts for the human body.
9
22573
2944
смогут служить в качестве запасных частей
для человеческого организма.
для человеческого организма.
00:41
But what I'm going to tell you about today
10
25517
2280
А сегодня я расскажу вам о том,
00:43
is how these tissues make awesome models.
11
27797
4447
как из этих тканей получаются
фантастические модели.
фантастические модели.
00:48
Well, let's think about the drug screening process for a moment.
12
32244
2727
Возьмём, например,
процесс тестирования лекарств.
процесс тестирования лекарств.
00:50
You go from drug formulation, lab testing, animal testing,
13
34971
2978
Он включает разработку лекарства, тестирование
в лаборатории, испытание на животных
в лаборатории, испытание на животных
00:53
and then clinical trials, which you might call human testing,
14
37949
2503
и, наконец, клинические исследования,
или испытания с участием людей,
или испытания с участием людей,
00:56
before the drugs get to market.
15
40452
2265
прежде чем лекарство выходит на рынок.
00:58
It costs a lot of money, a lot of time,
16
42717
3143
Это долго и дорого,
01:01
and sometimes, even when a drug hits the market,
17
45860
2810
а иногда уже после того,
как лекарство выпущено на рынок,
как лекарство выпущено на рынок,
01:04
it acts in an unpredictable way and actually hurts people.
18
48670
3935
у него выявляются непредвиденные эффекты,
и оказывается, что оно причиняет вред.
и оказывается, что оно причиняет вред.
01:08
And the later it fails, the worse the consequences.
19
52605
4087
Причём чем позже это выясняется,
тем хуже последствия.
тем хуже последствия.
01:12
It all boils down to two issues. One, humans are not rats,
20
56692
4184
Всё это сводится к двум аспектам.
Во-первых, люди очень отличаются от крыс,
Во-первых, люди очень отличаются от крыс,
01:16
and two, despite our incredible similarities to one another,
21
60876
4088
а во-вторых, несмотря на невероятное сходство
людей друг с другом,
людей друг с другом,
01:20
actually those tiny differences between you and I
22
64964
2441
имеющиеся между нами небольшие различия
01:23
have huge impacts with how we metabolize drugs
23
67405
2509
очень сильно влияют на то,
как мы усваиваем лекарства,
как мы усваиваем лекарства,
01:25
and how those drugs affect us.
24
69914
1869
и какое действие они на нас оказывают.
01:27
So what if we had better models in the lab
25
71783
2832
Было бы здорово
иметь лабораторные модели,
иметь лабораторные модели,
01:30
that could not only mimic us better than rats
26
74615
3270
похожие на нас больше, чем крысы,
01:33
but also reflect our diversity?
27
77885
3920
и в то же время отражающие наши различия.
01:37
Let's see how we can do it with tissue engineering.
28
81805
3927
Давайте посмотрим, как нам в этом
может помочь тканевая инженерия.
может помочь тканевая инженерия.
01:41
One of the key technologies that's really important
29
85732
2529
Одна из ключевых используемых здесь технологий,
действительно важных —
действительно важных —
01:44
is what's called induced pluripotent stem cells.
30
88261
3192
это индуцированные плюрипотентные
стволовые клетки.
стволовые клетки.
01:47
They were developed in Japan pretty recently.
31
91453
2518
Они были разработаны в Японии
довольно недавно.
довольно недавно.
01:49
Okay, induced pluripotent stem cells.
32
93971
2447
Итак, индуцированные плюрипотентные
стволовые клетки.
стволовые клетки.
01:52
They're a lot like embryonic stem cells
33
96418
2113
Они во многом похожи
на эмбриональные стволовые клетки,
на эмбриональные стволовые клетки,
01:54
except without the controversy.
34
98531
2217
но не являются объектом полемики.
01:56
We induce cells, okay, say, skin cells,
35
100748
2899
Мы индуцируем клетки,
скажем, клетки кожи,
скажем, клетки кожи,
01:59
by adding a few genes to them, culturing them,
36
103647
2507
введя в них несколько генов,
культивируем их
культивируем их
02:02
and then harvesting them.
37
106154
1621
и затем собираем.
02:03
So they're skin cells that can be tricked,
38
107775
2707
Эти клетки кожи можно обмануть
и ввести в эмбриональное состояние,
и ввести в эмбриональное состояние,
02:06
kind of like cellular amnesia, into an embryonic state.
39
110482
2784
что-то вроде потери клеточной памяти.
02:09
So without the controversy, that's cool thing number one.
40
113266
2712
Во-первых, с такими клетками
нет этических проблем.
нет этических проблем.
02:11
Cool thing number two, you can grow any type of tissue
41
115978
2549
Во-вторых, из них
можно вырастить любые ткани:
можно вырастить любые ткани:
02:14
out of them: brain, heart, liver, you get the picture,
42
118527
2555
ткань головного мозга,
сердца, печени. Понимаете?
сердца, печени. Понимаете?
02:16
but out of your cells.
43
121082
2523
Всё это из одних и тех же клеток.
02:19
So we can make a model of your heart, your brain
44
123605
3565
Так что можно сделать
модель сердца или мозга конкретного человека
модель сердца или мозга конкретного человека
02:23
on a chip.
45
127170
2632
на чипе.
02:25
Generating tissues of predictable density and behavior
46
129802
2856
Сейчас мы работаем над созданием тканей с прогнозируемой плотностью и поведением,
02:28
is the second piece, and will be really key towards
47
132658
2832
что позволит использовать их
02:31
getting these models to be adopted for drug discovery.
48
135490
2672
для тестирования лекарств.
02:34
And this is a schematic of a bioreactor we're developing in our lab
49
138162
3112
А это схема биореактора,
разрабатываемого в нашей лаборатории для того,
разрабатываемого в нашей лаборатории для того,
02:37
to help engineer tissues in a more modular, scalable way.
50
141274
3448
чтобы при создании тканей
иметь большую гибкость.
иметь большую гибкость.
02:40
Going forward, imagine a massively parallel version of this
51
144722
3399
Представьте аналогичную версию
в широком масштабе,
в широком масштабе,
02:44
with thousands of pieces of human tissue.
52
148121
2337
с тысячами образцов человеческих тканей.
02:46
It would be like having a clinical trial on a chip.
53
150458
4048
Это будет подобно проведению
клинических исследований на чипе.
клинических исследований на чипе.
02:50
But another thing about these induced pluripotent stem cells
54
154506
3795
Ещё один момент, связанный с индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками:
02:54
is that if we take some skin cells, let's say,
55
158301
2549
если взять, например, клетки кожи
02:56
from people with a genetic disease
56
160850
2176
у людей с наследственным заболеванием
02:58
and we engineer tissues out of them,
57
163026
2256
и создать из них ткани,
03:01
we can actually use tissue-engineering techniques
58
165282
1968
то можно использовать
технологии тканевой инженерии
технологии тканевой инженерии
03:03
to generate models of those diseases in the lab.
59
167250
3401
для создания моделей
этих заболеваний в лаборатории.
этих заболеваний в лаборатории.
03:06
Here's an example from Kevin Eggan's lab at Harvard.
60
170651
3584
Вот пример из лаборатории
Кевина Эггана в Гарварде.
Кевина Эггана в Гарварде.
03:10
He generated neurons
61
174235
2290
Он создал нейроны
03:12
from these induced pluripotent stem cells
62
176525
2715
из индуцированных плюрипотентных
стволовых клеток,
стволовых клеток,
03:15
from patients who have Lou Gehrig's Disease,
63
179240
2629
взятых у пациентов
с боковым амиотрофическим склерозом,
с боковым амиотрофическим склерозом,
03:17
and he differentiated them into neurons, and what's amazing
64
181869
2443
и затем разделил их на нейроны;
удивительно,
удивительно,
03:20
is that these neurons also show symptoms of the disease.
65
184312
3152
что эти нейроны также проявляли
симптомы болезни.
симптомы болезни.
03:23
So with disease models like these, we can fight back
66
187464
2099
Так что с такими моделями
мы можем бороться с болезнями
мы можем бороться с болезнями
03:25
faster than ever before and understand the disease better
67
189563
2582
быстрее и понимать их лучше,
чем когда-либо раньше,
чем когда-либо раньше,
03:28
than ever before, and maybe discover drugs even faster.
68
192145
3963
и, возможно,
быстрее находить от них лекарства.
быстрее находить от них лекарства.
03:32
This is another example of patient-specific stem cells
69
196108
3380
Вот ещё пример стволовых клеток,
03:35
that were engineered from someone with retinitis pigmentosa.
70
199488
4009
созданных из клеток пациента,
страдающего пигментным ретинитом —
страдающего пигментным ретинитом —
03:39
This is a degeneration of the retina.
71
203497
1754
дегенерацией сетчатки.
03:41
It's a disease that runs in my family, and we really hope
72
205251
2757
Эта болезнь наследуется в моей семье,
и мы очень надеемся,
и мы очень надеемся,
03:43
that cells like these will help us find a cure.
73
208008
2224
что подобные клетки
помогут найти лекарство.
помогут найти лекарство.
03:46
So some people think that these models sound well and good,
74
210232
2808
Итак, эти модели прекрасно работают,
03:48
but ask, "Well, are these really as good as the rat?"
75
213040
3441
но действительно ли они не хуже крыс?
03:52
The rat is an entire organism, after all,
76
216481
2988
Ведь крыса — это целый организм
03:55
with interacting networks of organs.
77
219469
1706
со взаимодействующими органами.
03:57
A drug for the heart can get metabolized in the liver,
78
221175
3921
Лекарство для сердца
может метаболизироваться в печени,
может метаболизироваться в печени,
04:00
and some of the byproducts may be stored in the fat.
79
225096
2840
а продукты его обмена
храниться в жировой ткани.
храниться в жировой ткани.
04:03
Don't you miss all that with these tissue-engineered models?
80
227936
4527
Не упускаем ли мы всё это
с тканеинженерными моделями?
с тканеинженерными моделями?
04:08
Well, this is another trend in the field.
81
232463
2114
На самом деле, в данной области
есть ещё одна тенденция.
есть ещё одна тенденция.
04:10
By combining tissue engineering techniques with microfluidics,
82
234577
2867
Объединяя технологии тканевой инженерии
с микрофлюидикой,
с микрофлюидикой,
04:13
the field is actually evolving towards just that,
83
237444
2164
она развивается в направлении
04:15
a model of the entire ecosystem of the body,
84
239608
2506
создания модели целого организма
04:18
complete with multiple organ systems to be able to test
85
242114
2400
со множественными системами органов,
чтобы можно было проверить,
чтобы можно было проверить,
04:20
how a drug you might take for your blood pressure
86
244514
1603
как лекарство
от повышенного артериального давления
от повышенного артериального давления
04:22
might affect your liver or an antidepressant might affect your heart.
87
246117
3267
действует на печень,
или как антидепрессанты влияют на сердце.
или как антидепрессанты влияют на сердце.
04:25
These systems are really hard to build, but we're just starting to be able to get there,
88
249384
4072
Такие системы очень трудно создать,
но мы только начинаем их разрабатывать,
но мы только начинаем их разрабатывать,
04:29
and so, watch out.
89
253456
3304
так что следите за новостями.
04:32
But that's not even all of it, because once a drug is approved,
90
256760
2632
Но и это ещё не всё, потому что после того,
как лекарство одобрено,
как лекарство одобрено,
04:35
tissue engineering techniques can actually help us develop more personalized treatments.
91
259392
3682
тканевая инженерия может реально помочь
в разработке индивидуализированного лечения.
в разработке индивидуализированного лечения.
04:38
This is an example that you might care about someday,
92
263074
3742
Приведу пример,
который может случиться с каждым,
который может случиться с каждым,
04:42
and I hope you never do,
93
266816
2120
но надеюсь, что с вами этого
никогда не произойдёт.
никогда не произойдёт.
04:44
because imagine if you ever get that call
94
268936
2520
Представьте, что человеку сообщают
04:47
that gives you that bad news that you might have cancer.
95
271456
3208
ужасную новость: у него рак.
04:50
Wouldn't you rather test to see if those cancer drugs
96
274664
2536
В таком случае лучше сначала смоделировать,
как будут работать лекарства от рака
как будут работать лекарства от рака
04:53
you're going to take are going to work on your cancer?
97
277200
2760
у этого конкретного человека,
прежде чем принимать их.
прежде чем принимать их.
04:55
This is an example from Karen Burg's lab, where they're
98
279960
2422
Это пример из лаборатории Кэрен Бёрг,
04:58
using inkjet technologies to print breast cancer cells
99
282382
2906
где используются струйные технологии
для биопечати клеток рака молочной железы,
для биопечати клеток рака молочной железы,
05:01
and study its progressions and treatments.
100
285288
2471
изучения его прогрессирования и лечения.
05:03
And some of our colleagues at Tufts are mixing models
101
287759
2553
А наши коллеги из университета Тафтса
05:06
like these with tissue-engineered bone to see how cancer
102
290312
3088
сочетают такие модели
с тканеинженерными костями для изучения того,
с тканеинженерными костями для изучения того,
05:09
might spread from one part of the body to the next,
103
293400
2720
как рак распространяется по организму.
05:12
and you can imagine those kinds of multi-tissue chips
104
296120
2384
Подобные мультитканевые чипы
05:14
to be the next generation of these kinds of studies.
105
298504
2985
будут следующим этапом таких исследований.
05:17
And so thinking about the models that we've just discussed,
106
301489
2422
Представив модели,
которые мы только что обсуждали,
которые мы только что обсуждали,
05:19
you can see, going forward, that tissue engineering
107
303911
1913
понятно, что в будущем тканевая инженерия
05:21
is actually poised to help revolutionize drug screening
108
305824
2456
позволит полностью изменить
процесс тестирования лекарств
процесс тестирования лекарств
05:24
at every single step of the path:
109
308280
2778
на каждом его этапе:
05:26
disease models making for better drug formulations,
110
311058
2574
создание моделей болезней
для быстрого подбора состава лекарств,
для быстрого подбора состава лекарств,
05:29
massively parallel human tissue models helping to revolutionize lab testing,
111
313632
3871
широкое использование моделей человеческих тканей
для тестирования в лаборатории,
для тестирования в лаборатории,
05:33
reduce animal testing and human testing in clinical trials,
112
317503
4225
уменьшение испытаний на животных
и клинических исследований с участием человека,
и клинических исследований с участием человека,
05:37
and individualized therapies that disrupt
113
321728
1692
в также индивидуализированное лечение
05:39
what we even consider to be a market at all.
114
323420
3588
коренным образом изменят рынок лекарств.
05:42
Essentially, we're dramatically speeding up that feedback
115
327008
2544
По сути дела
мы сильно ускоряем обратную связь
мы сильно ускоряем обратную связь
05:45
between developing a molecule and learning about
116
329552
2323
между созданием нового соединения
05:47
how it acts in the human body.
117
331875
2349
и пониманием того, как оно действует
на человеческий организм.
на человеческий организм.
05:50
Our process for doing this is essentially transforming
118
334224
2328
И этот процесс фактически преобразует
05:52
biotechnology and pharmacology into an information technology,
119
336552
4861
биотехнологию и фармакологию
в информационную технологию,
в информационную технологию,
05:57
helping us discover and evaluate drugs faster,
120
341413
2979
помогая нам обнаруживать
и оценивать лекарства быстрее,
и оценивать лекарства быстрее,
06:00
more cheaply and more effectively.
121
344392
3216
дешевле и эффективнее.
06:03
It gives new meaning to models against animal testing, doesn't it?
122
347608
4080
И в этом преимущество тканевых моделей
над экспериментами на животных, не правда ли?
над экспериментами на животных, не правда ли?
06:07
Thank you. (Applause)
123
351688
6815
Спасибо. (Аплодисменты)
ABOUT THE SPEAKER
Nina Tandon - Tissue engineering researcherNina Tandon studies ways to use electrical signals to grow artificial tissues for transplants and other therapies.
Why you should listen
Nina Tandon studies electrical signaling in the context of tissue engineering, with the goal of creating “spare parts” for human implantation and/or disease models. After receiving a bachelor’s degree in electrical engineering from Cooper Union, Nina worked on an electronic nose used to “smell” lung cancer as a Fulbright scholar in Rome. She studied electrical stimulation for cardiac tissue engineering at MIT and Columbia, and now continues her research on electrical stimulation for broader tissue-engineering applications. Tandon was a 2011 TED Fellow and a 2012 Senior Fellow. Nina was also honored as one of Foreign Policy's 2015 Global Thinkers.
Nina Tandon | Speaker | TED.com