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)

Тал Данино: Мы можем использовать бактерии для обнаружения и, возможно, для лечения рака

Filmed:
1,329,748 views

Рак печени является одним из самых труднодиагностируемых заболеваний. У специалиста по синтетической биологии Тала Данино возникла оригинальная мысль: «Что, если создать пробиотик из бактерий, запрограммированных на обнаружение опухоли печени?» Его идея основана на явлении чувства кворума — совместных действий бактерий при достижении ими критической массы. Тал Данино, стипендиат TED, объясняет, каким образом работает чувство кворума и как «умные» бактерии, работающие вместе, смогут однажды изменить методы борьбы с раком.
- 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 mayмай not realizeпонимать this,
0
788
1745
Трудно представить,
00:14
but there are more bacteriaбактерии in your bodyтело
than starsзвезды in our entireвсе galaxyгалактика.
1
2533
4880
что в нашем организме бактерий
больше, чем звёзд в галактике.
00:20
This fascinatingочаровательный universeвселенная
of bacteriaбактерии insideвнутри of us
2
8040
3127
Внутри нас — удивительная
вселенная бактерий,
00:23
is an integralинтеграл partчасть of our healthздоровье,
3
11167
2276
неотъемлемая часть здорового организма.
00:25
and our technologyтехнологии is evolvingэволюционирует so rapidlyбыстро
4
13443
2089
С развитием современных технологий
00:27
that todayCегодня we can programпрограмма these bacteriaбактерии
like we programпрограмма computersкомпьютеры.
5
15532
4759
сегодня мы можем программировать
бактерии аналогично компьютерам.
00:33
Now, the diagramдиаграмма that you see here,
6
21060
1879
Здесь вы видите схему.
00:34
I know it looksвыглядит like
some kindсвоего рода of sportsвиды спорта playиграть,
7
22939
2531
Я знаю, что она похожа
на схему спортивной игры,
00:37
but it is actuallyна самом деле a blueprintплан of
the first bacterialбактериальный programпрограмма I developedразвитая.
8
25470
4156
но на самом деле это набросок моей
первой программы для бактерий.
00:41
And like writingписьмо softwareпрограммного обеспечения,
we can printРаспечатать and writeзаписывать DNAДНК
9
29626
3321
Также как можно писать компьютерные
программы, можно создавать и внедрять ДНК
00:44
into differentдругой algorithmsалгоритмы
and programsпрограммы insideвнутри of bacteriaбактерии.
10
32947
3227
в различные алгоритмы
и программы внутри бактерий.
00:48
What this programпрограмма does
is producesпроизводит fluorescentфлуоресцентный proteinsбелки
11
36824
2695
Эта программа управляет выделением
флуоресцентных белков
00:51
in a rhythmicритмичный fashionмода
12
39519
1438
в ритмическом режиме.
00:52
and generatesгенерирует a smallмаленький moleculeмолекула
13
40957
1602
Она создаёт малые молекулы,
00:54
that allowsпозволяет bacteriaбактерии
to communicateобщаться and synchronizeсинхронизировать,
14
42559
2578
позволяющие бактериям
действовать синхронно,
00:57
as you're seeingвидя in this movieкино.
15
45137
1838
как видно на экране.
00:59
The growingрост colonyколония of bacteriaбактерии
that you see here
16
47505
2280
Растущая колония бактерий,
которую вы здесь видите,
01:01
is about the widthширина of a humanчеловек hairволосы.
17
49785
1993
не больше человеческого волоса.
01:03
Now, what you can't see
is that our geneticгенетический programпрограмма
18
51778
2507
Но вам не видно,
как наша генетическая программа
01:06
instructsинструктирует these bacteriaбактерии
to eachкаждый produceпроизводить smallмаленький moleculesмолекулы,
19
54285
3483
заставляет бактерии продуцировать
малые молекулы,
01:09
and these moleculesмолекулы travelпутешествовать betweenмежду
the thousandsтысячи of individualиндивидуальный bacteriaбактерии
20
57768
3413
курсирующие между тысячами бактерий,
01:13
tellingговоря them when to turnочередь on and off.
21
61181
2716
сообщая им, когда нужно «включить»
или «выключить свет».
01:15
And the bacteriaбактерии synchronizeсинхронизировать
quiteдовольно well at this scaleмасштаб,
22
63897
3251
Бактерии действуют достаточно синхронно
при таких размерах колонии,
01:19
but because the moleculeмолекула that synchronizesсинхронизирует
them togetherвместе can only travelпутешествовать so fastбыстро,
23
67148
3994
но поскольку синхронизирующая их молекула
обладает ограниченной скоростью,
01:23
in largerбольше coloniesколонии of bacteriaбактерии,
this resultsРезультаты in travelingпутешествие wavesволны
24
71142
3576
в более крупных колониях это приводит
к возникновению волн
01:26
betweenмежду bacteriaбактерии that are
farдалеко away from eachкаждый other,
25
74718
2902
между бактериями, расположенными
далеко друг от друга.
01:29
and you can see these wavesволны going
from right to left acrossчерез the screenэкран.
26
77620
3736
Здесь вы видите, как эти волны
перемещаются справа налево.
01:33
Now, our geneticгенетический programпрограмма
reliesполагается on a naturalнатуральный phenomenonявление
27
81356
2788
Такое программирование генов
основано на природном явлении,
01:36
calledназывается quorumкворум sensingсчитывание,
28
84144
1173
называемом чувством кворума:
01:37
in whichкоторый bacteriaбактерии triggerвызывать coordinatedкоординированный
and sometimesиногда virulentядовитый behaviorsповедения
29
85317
3332
при достижении определённой
численности популяции
01:40
onceодин раз they reachдостичь a criticalкритический densityплотность.
30
88649
2941
действия бактерий становятся
скоординированными и агрессивными.
01:43
You can observeнаблюдать quorumкворум sensingсчитывание
in actionдействие in this movieкино,
31
91590
2655
Здесь вы видите
чувство кворума в действии:
01:46
where a growingрост colonyколония of bacteriaбактерии
only beginsначинается to glowпылать
32
94245
3642
растущая колония бактерий
начинает светиться только при условии
01:49
onceодин раз it reachesдостигает a highвысокая
or criticalкритический densityплотность.
33
97887
2371
достижения высокой,
или критической, плотности.
01:52
Our geneticгенетический programпрограмма
34
100258
1842
Наша генетическая программа
01:54
continuesпродолжается producingпроизводства these
rhythmicритмичный patternsузоры of fluorescentфлуоресцентный proteinsбелки
35
102100
3151
продолжает создавать новые
ритмические модели свечения белков
01:57
as the colonyколония growsрастет outwardsнаружу.
36
105251
2368
при разрастании колоний.
01:59
This particularконкретный movieкино and experimentэксперимент
we call The Supernovaсверхновая звезда,
37
107619
3691
Данный эксперимент и его изображение
мы назвали «Сверхновая»,
02:03
because it looksвыглядит like an explodingвзрывающиеся starзвезда.
38
111310
3030
потому что оно напоминает
взрыв звезды.
02:06
Now, besidesКроме programmingпрограммирование
these beautifulкрасивая patternsузоры,
39
114340
2390
Но мне хотелось знать,
что ещё могут бактерии
02:08
I wonderedзадавались вопросом, what elseеще can we get
these bacteriaбактерии to do?
40
116730
2591
помимо создания
красивых моделей свечения.
02:11
And I decidedприняли решение to exploreисследовать
how we can programпрограмма bacteriaбактерии
41
119321
2579
Я решил изучать, как можно
программировать бактерии
02:13
to detectобнаружить and treatрассматривать diseasesболезни
in our bodiesтела like cancerрак.
42
121900
2789
для обнаружения и лечения
такого заболевания, как рак.
02:18
One of the surprisingудивительный factsфакты about bacteriaбактерии
43
126009
2298
Одно из удивительных
свойств бактерий —
02:20
is that they can naturallyестественно growрасти
insideвнутри of tumorsопухоли.
44
128307
3437
это их способность расти
внутри опухоли.
02:23
This happensпроисходит because typicallyтипично tumorsопухоли
45
131744
1764
Это происходит потому,
02:25
are areasрайоны where the immuneиммунный systemсистема
has no accessдоступ,
46
133508
2415
что опухоли недоступны
для иммунной системы,
02:27
and so bacteriaбактерии find these tumorsопухоли
47
135923
1997
и бактерии, обнаружив опухоли,
02:29
and use them as a safeбезопасно havenубежище
to growрасти and thriveпроцветать.
48
137920
3831
используют их как безопасное место
для роста и развития.
02:33
We startedначал usingс помощью probioticпробиотик bacteriaбактерии
49
141751
1834
Мы начали с бактерий-пробиотиков,
02:35
whichкоторый are safeбезопасно bacteriaбактерии
that have a healthздоровье benefitвыгода,
50
143585
2624
которые безопасны
и полезны для здоровья.
02:38
and foundнайденный that
when orallyустно deliveredдоставлен to miceмышей,
51
146209
2461
Мы обнаружили, что у мышей,
получавших пробиотик,
02:40
these probioticsпробиотики would selectivelyвыборочно
growрасти insideвнутри of liverпечень tumorsопухоли.
52
148670
4156
бактерии избирательно развивались
в опухоли печени.
02:44
We realizedпонял that the mostбольшинство convenientудобный way
53
152826
1954
Стало ясно, что самым удобным способом
02:46
to highlightосновной момент the presenceприсутствие
of the probioticsпробиотики,
54
154780
2081
обнаружения пробиотика,
02:48
and henceследовательно, the presenceприсутствие of the tumorsопухоли,
55
156861
1863
а, следовательно, и опухоли,
02:50
was to get these bacteriaбактерии
to produceпроизводить a signalсигнал
56
158724
2229
было бы получение от бактерий сигнала,
02:52
that would be detectableобнаруживаемый in the urineмоча,
57
160953
2116
который можно обнаружить в моче.
02:55
and so we specificallyконкретно
programmedзапрограммированный these probioticsпробиотики
58
163069
2412
Мы запрограммировали пробиотики так,
02:57
to make a moleculeмолекула that would changeизменение
the colorцвет of your urineмоча
59
165481
2879
чтобы они продуцировали молекулы,
изменяющие цвет мочи
03:00
to indicateуказывать the presenceприсутствие of cancerрак.
60
168360
2810
и сигнализирующие о наличии рака.
03:03
We wentотправился on to showпоказать that this technologyтехнологии
61
171170
2010
Затем нам удалось доказать,
03:05
could sensitivelyчутко and specificallyконкретно
detectобнаружить liverпечень cancerрак,
62
173180
3190
что эта технология позволяет
точно определить рак печени,
03:08
one that is challengingиспытывающий
to detectобнаружить otherwiseв противном случае.
63
176370
2690
что очень сложно сделать
другим способом.
03:11
Now, sinceпоскольку these bacteriaбактерии
specificallyконкретно localizeлокализовать to tumorsопухоли,
64
179891
2999
Так как данные бактерии избирательно
локализуются в опухолях,
03:14
we'veмы в been programmingпрограммирование them
to not only detectобнаружить cancerрак
65
182890
2588
мы запрограммировали их не только
для обнаружения,
03:17
but alsoтакже to treatрассматривать cancerрак
66
185478
1788
но и для лечения рака
03:19
by producingпроизводства therapeuticтерапевтический moleculesмолекулы
from withinв the tumorопухоль environmentОкружающая среда
67
187266
3227
путём выделения терапевтических молекул
в опухолевую среду.
03:22
that shrinkсокращаться the existingсуществующий tumorsопухоли,
68
190493
2322
В результате опухоль уменьшается.
03:24
and we'veмы в been doing this
usingс помощью quorumкворум sensingсчитывание programsпрограммы
69
192815
2755
Всё это мы делали,
используя чувство кворума,
03:27
like you saw in the previousпредыдущий moviesкино.
70
195570
1843
которое вы видели на экране.
03:29
Altogetherв целом, imagineпредставить in the futureбудущее
takingпринятие a programmedзапрограммированный probioticпробиотик
71
197413
3697
Итак, представьте: в будущем
запрограммированные пробиотики
03:33
that could detectобнаружить and treatрассматривать cancerрак,
72
201110
2479
смогут обнаружить и вылечить рак
03:35
or even other diseasesболезни.
73
203589
2581
и другие заболевания.
03:38
Our abilityспособность to programпрограмма bacteriaбактерии
74
206960
1644
Наша способность программировать
03:40
and programпрограмма life
75
208604
1695
бактерии и другие живые организмы
03:42
opensоткрывает up newновый horizonsгоризонты in cancerрак researchисследование,
76
210299
2949
открывает новые горизонты
в изучении рака.
03:45
and to shareдоля this visionвидение,
I workedработал with artistхудожник VikVik MunizМунис
77
213248
2735
Чтобы поделиться этой идеей,
мы с художником Виком Мунизом
03:47
to createСоздайте the symbolсимвол of the universeвселенная,
78
215983
1816
создали символ вселенной,
03:49
madeсделал entirelyполностью out of bacteriaбактерии
or cancerрак cellsячейки.
79
217799
3641
состоящий из бактерий
и раковых клеток.
03:53
Ultimatelyв конечном счете, my hopeнадежда is that the beautyкрасота
and purposeцель of this microscopicмикроскопический universeвселенная
80
221443
5202
Я надеюсь, что красота и суть
этой микроскопической вселенной
03:58
can inspireвнушать newновый and creativeтворческий approachesподходы
for the futureбудущее of cancerрак researchисследование.
81
226645
4899
смогут вдохновить нас на новые подходы
к изучению рака в будущем.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
Спасибо.
04:06
(ApplauseАплодисменты)
83
234168
3766
(Аплодисменты)
Translated by Erdene Sanjmyatav

▲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