English-Video.net comment policy

The comment field is common to all languages

Let's write in your language and use "Google Translate" together

Please refer to informative community guidelines on TED.com

TED Talks Live

Sangeeta Bhatia: This tiny particle could roam your body to find tumors

Сангита Бхатиа: О крошечных частицах, способных блуждать по телу и находить опухоли

Filmed
Views 776,985

Что, если бы мы могли находить раковые опухоли за годы до того, как они могут навредить нам, без всякого дорогостоящего диагностического оборудования или даже электричества? Врач, биоинженер и предприниматель Сангита Бхатия возглавляет многопрофильную лабораторию, которая ищет новые методы понимания, диагностики и лечения болезней. Её цель — предотвратить две трети смертей от рака, что, по мнению Сангиты, абсолютно возможно. С впечатляющей ясностью она анализирует комплекс методов, основанных на наночастицах, и делится своей мечтой создать принципиально новый способ раковой диагностики, который может спасти миллионы жизней.

- Physician, bioengineer and entrepreneur
Sangeeta Bhatia is a cancer researcher, MIT professor and biotech entrepreneur who works to adapt technologies developed in the computer industry for medical innovation. Full bio

In the space that used
to house one transistor,
В пространство, которое раньше
занимал один транзистор,
00:12
we can now fit one billion.
теперь можно поместить миллиард.
00:16
That made it so that a computer
the size of an entire room
Благодаря этому компьютер,
раньше занимавший целую комнату,
00:19
now fits in your pocket.
теперь помещается в карман.
00:23
You might say the future is small.
Можно сказать, что будущее миниатюрно.
00:26
As an engineer,
Как инженера
00:29
I'm inspired by this miniaturization
revolution in computers.
меня вдохновляет эта революция
миниатюризации в компьютерах.
00:30
As a physician,
Как врачу
00:34
I wonder whether we could use it
to reduce the number of lives lost
мне интересно, как это можно использовать
для сокращения смертности
00:36
due to one of the fastest-growing
diseases on Earth:
от одной из самых быстро
распространяющихся болезней на Земле —
00:41
cancer.
рака.
00:46
Now when I say that,
Когда я так говорю,
00:47
what most people hear me say
is that we're working on curing cancer.
большинство людей думает,
что мы работаем над излечением рака.
00:48
And we are.
Так оно и есть.
00:52
But it turns out
Но оказывается,
00:53
that there's an incredible
opportunity to save lives
есть невероятная возможность
спасать жизни,
00:55
through the early detection
and prevention of cancer.
используя раннюю диагностику
и профилактику рака.
00:57
Worldwide, over two-thirds of deaths
due to cancer are fully preventable
Две трети смертей от рака
можно предотвратить,
01:01
using methods that we already
have in hand today.
используя уже имеющиеся у нас методы.
01:07
Things like vaccination, timely screening
Например, вакцинация,
своевременные обследования
01:10
and of course, stopping smoking.
и, конечно, отказ от курения.
01:13
But even with the best tools
and technologies that we have today,
Но даже лучшие современные
инструменты и технологии
01:16
some tumors can't be detected
не позволяют обнаружить некоторые опухоли
01:19
until 10 years after
they've started growing,
раньше, чем через 10 лет после того,
как они начали развиваться,
01:22
when they are 50 million
cancer cells strong.
когда их размах уже достигает
50 миллионов раковых клеток.
01:25
What if we had better technologies
Но что, если бы у нас были
лучшие технологии,
01:30
to detect some of these more
deadly cancers sooner,
чтобы определить эти наиболее
смертельно опасные виды рака раньше,
01:31
when they could be removed,
когда опухоль ещё можно удалить,
01:35
when they were just getting started?
когда болезнь только начинается?
01:36
Let me tell you about how
miniaturization might get us there.
Позвольте рассказать, как миниатюризация
может помочь нам в этом.
01:38
This is a microscope in a typical lab
Такой микроскоп в обычной лаборатории
01:43
that a pathologist would use
for looking at a tissue specimen,
использует патоморфолог,
чтобы исследовать образец ткани,
01:45
like a biopsy or a pap smear.
например, биопсию
или мазок из шейки матки.
01:49
This $7,000 microscope
С таким микроскопом за 7 000 долларов
01:51
would be used by somebody
with years of specialized training
может обращаться только подготовленный
специалист, годами практиковавшийся
01:54
to spot cancer cells.
в выявлении раковых клеток.
01:57
This is an image from a colleague
of mine at Rice University,
Это фотография моей коллеги
из Университета Райса
02:00
Rebecca Richards-Kortum.
Ребекки Ричардс-Кортум.
02:03
What she and her team have done
is miniaturize that whole microscope
Она и её команда уменьшили целый микроскоп
02:04
into this $10 part,
до одной детали размером в 10 долларов,
02:08
and it fits on the end
of an optical fiber.
которая помещается на конце
оптоволоконного кабеля.
02:10
Now what that means is instead
of taking a sample from a patient
Это значит, вместо того,
чтобы брать образец у пациента
02:13
and sending it to the microscope,
и отправлять на анализ под микроскопом,
02:17
you can bring the microscope
to the patient.
вы можете принести микроскоп к пациенту.
02:19
And then, instead of requiring
a specialist to look at the images,
И вместо того,
чтобы специалист изучал изображение,
02:22
you can train the computer to score
normal versus cancerous cells.
вы можете запрограммировать компьютер
отмечать здоровые и раковые клетки.
02:26
Now this is important,
Это особенно важно,
02:32
because what they found
working in rural communities,
учитывая то, как это сейчас
происходит в сельских местностях.
02:33
is that even when they have
a mobile screening van
Даже если у них имеется
мобильный диагностический пункт,
02:36
that can go out into the community
and perform exams
они разъезжают по деревням,
проводят там обследования,
02:39
and collect samples
собирают образцы
02:42
and send them to the central
hospital for analysis,
и отправляют на анализ
в центральную больницу.
02:43
that days later,
Через несколько дней
02:47
women get a call
with an abnormal test result
женщинам звонят,
сообщают об отклонениях в анализах
02:48
and they're asked to come in.
и приглашают на приём.
02:51
Fully half of them don't turn up
because they can't afford the trip.
Половина из них не является, потому что
они не могут позволить себе поездку.
02:52
With the integrated microscope
and computer analysis,
Со встроенным микроскопом
и компьютерном анализом
02:57
Rebecca and her colleagues
have been able to create a van
Ребекка и её коллеги
могут создать мобильный пункт,
03:01
that has both a diagnostic setup
and a treatment setup.
оснащённый и диагностическим,
и лечебным оборудованием.
03:04
And what that means
is that they can do a diagnosis
Это значит, что они могут
провести диагностику
03:07
and perform therapy on the spot,
и лечение незамедлительно,
03:10
so no one is lost to follow up.
так что ни один пациент
не выпадет из наблюдения.
03:13
That's just one example of how
miniaturization can save lives.
Это всего один пример того, как уменьшение
размеров может спасать жизни.
03:15
Now as engineers,
Как инженеры
03:20
we think of this
as straight-up miniaturization.
мы подразумеваем уменьшение
в буквальном смысле:
03:21
You took a big thing
and you made it little.
берётся большая вещь
и уменьшается до маленькой.
03:24
But what I told you before about computers
Как я уже говорила, компьютеры
03:26
was that they transformed our lives
изменили нашу жизнь после того,
03:28
when they became small enough
for us to take them everywhere.
как стали достаточно маленькими,
чтобы можно было взять их с собой.
03:31
So what is the transformational
equivalent like that in medicine?
Что могло бы стать эквивалентом
таких перемен в медицине?
03:35
Well, what if you had a detector
Что, если бы у нас был прибор,
03:40
that was so small that it could
circulate in your body,
крошечный настолько, что он
перемещался бы у вас внутри,
03:43
find the tumor all by itself
самостоятельно находил опухоли
03:47
and send a signal to the outside world?
и посылал сигналы во внешний мир?
03:50
It sounds a little bit
like science fiction.
Это похоже на научную фантастику.
03:53
But actually, nanotechnology
allows us to do just that.
Но на самом деле нанотехнологии
позволяют нам делать именно это.
03:55
Nanotechnology allows us to shrink
the parts that make up the detector
Нанотехнологии позволяют уменьшить
элементы, из которых состоит прибор,
03:59
from the width of a human hair,
до размеров от толщины волоса —
04:04
which is 100 microns,
это 100 микронов —
04:06
to a thousand times smaller,
до порядка в тысячи раз меньше,
04:07
which is 100 nanometers.
то есть 100 нанометров.
04:10
And that has profound implications.
Это имеет глубокие последствия.
04:12
It turns out that materials
actually change their properties
Оказывается, материалы действительно
меняют свои свойства
04:15
at the nanoscale.
в наномасштабе.
04:19
You take a common material like gold,
Вы берёте обычный материал вроде золота,
04:21
and you grind it into dust,
into gold nanoparticles,
измельчаете его в пыль
до золотых наночастиц
04:23
and it changes from looking
gold to looking red.
и он меняет цвет с золотого на красный.
04:27
If you take a more exotic material
like cadmium selenide --
Если вы возьмёте более экзотичный
материал, такой как селенид кадмия
04:31
forms a big, black crystal --
в больших чёрных кристаллах,
04:34
if you make nanocrystals
out of this material
сделаете из него нанокристаллы
04:37
and you put it in a liquid,
и поместите в жидкий раствор
04:39
and you shine light on it,
под солнечные лучи,
04:41
they glow.
то они засверкают.
04:43
And they glow blue, green,
yellow, orange, red,
Они сияют синим, зелёным,
жёлтым, оранжевым и красным
04:44
depending only on their size.
в зависимости от размера.
04:50
It's wild! Can you imagine an object
like that in the macro world?
Полный восторг! Вы можете представить
себе нечто подобное в макромире?
04:52
It would be like all the denim jeans
in your closet are all made of cotton,
Это как если бы все джинсы в вашем шкафу,
сделанные из хлопка,
04:56
but they are different colors
depending only on their size.
были разного цвета
в зависимости от размера.
05:03
(Laughter)
(Смех)
05:08
So as a physician,
Как врача
05:10
what's just as interesting to me
меня интересует
05:12
is that it's not just
the color of materials
не только то, что в наномасштабе
05:14
that changes at the nanoscale;
изменяется цвет материалов,
05:17
the way they travel
in your body also changes.
но и то, что меняются пути
их перемещения по телу.
05:19
And this is the kind of observation
that we're going to use
Это наблюдение мы
и собираемся использовать
05:23
to make a better cancer detector.
при создании лучшего детектора рака.
05:25
So let me show you what I mean.
Позвольте показать, что я имею в виду.
05:28
This is a blood vessel in the body.
Это кровеносный сосуд в теле.
05:30
Surrounding the blood vessel is a tumor.
Вокруг него — опухоль.
05:32
We're going to inject nanoparticles
into the blood vessel
Мы внедрим наночастицы в кровеносный сосуд
05:35
and watch how they travel
from the bloodstream into the tumor.
и посмотрим, как они перемещаются
из кровотока в опухоль.
05:38
Now it turns out that the blood vessels
of many tumors are leaky,
Кровеносные сосуды
многих опухолей негерметичны,
05:43
and so nanoparticles can leak out
from the bloodstream into the tumor.
и наночастицы могут проникнуть
в опухоль из кровотока.
05:47
Whether they leak out
depends on their size.
Произойдёт ли это,
зависит от размера частиц.
05:52
So in this image,
На этом изображении
05:56
the smaller, hundred-nanometer,
blue nanoparticles are leaking out,
меньшие частицы голубого цвета
размером 100 нанометров проникают внутрь,
05:57
and the larger, 500-nanometer,
red nanoparticles
а более крупные — красные частицы
размером 500 нанометров —
06:01
are stuck in the bloodstream.
застревают в кровотоке.
06:05
So that means as an engineer,
Таким образом как инженер
06:06
depending on how big
or small I make a material,
путём увеличения или уменьшения
размеров частич материала
06:09
I can change where it goes in your body.
я смогу повлиять на то,
куда он попадёт в вашем теле.
06:13
In my lab, we recently made
a cancer nanodetector
Недавно в моей лаборатории
мы создали нанодетектор рака,
06:17
that is so small that it could travel
into the body and look for tumors.
настолько крошечный, что он может
перемещаться по телу и искать опухоли.
06:21
We designed it to listen
for tumor invasion:
Мы настроили его прислушиваться
ко вторжению опухоли —
06:27
the orchestra of chemical signals
that tumors need to make to spread.
к оркестру химических сигналов, которые
опухоль посылает, чтобы разрастаться.
06:31
For a tumor to break out
of the tissue that it's born in,
Опухоль зарождается в плотной оболочке
06:36
it has to make chemicals called enzymes
и вынуждена производить
специальные ферменты,
06:39
to chew through
the scaffolding of tissues.
чтобы выбраться из этой плотной ткани.
06:42
We designed these nanoparticles
to be activated by these enzymes.
Наши нанодетекторы
активируются этими ферментами.
06:45
One enzyme can activate a thousand
of these chemical reactions in an hour.
Один фермент может запускать
тысячу химических реакций в час.
06:51
Now in engineering, we call
that one-to-a-thousand ratio
В инженерии мы называем такую
пропорцию 1:1000
06:57
a form of amplification,
формой амплификации,
07:01
and it makes something ultrasensitive.
и она создаёт нечто сверхчувствительное.
07:02
So we've made an ultrasensitive
cancer detector.
Поэтому и мы создали
сверхчувствительный детектор рака.
07:04
OK, but how do I get this activated
signal to the outside world,
Но как доставить этот сигнал
во внешний мир,
07:09
where I can act on it?
где я смогу отреагировать на него?
07:14
For this, we're going to use
one more piece of nanoscale biology,
Для этого мы ещё раз воспользуемся
нанотехнологиями в биологии
07:15
and that has to do with the kidney.
и применим их к работе почек.
07:19
The kidney is a filter.
Почка — это фильтр.
07:21
Its job is to filter out the blood
and put waste into the urine.
Её работа — фильтровать кровь
и отправлять отходы в мочу.
07:23
It turns out that what the kidney filters
И что именно почка фильтрует, оказывается,
07:29
is also dependent on size.
тоже зависит от размера.
07:31
So in this image, what you can see
На этом изображении вы видите,
07:34
is that everything smaller
than five nanometers
как всё, что меньше пяти нанометров,
07:36
is going from the blood,
through the kidney, into the urine,
через почки из крови попадает в мочу,
07:39
and everything else
that's bigger is retained.
а всё, что крупнее, — остаётся.
07:44
OK, so if I make a 100-nanometer
cancer detector,
То есть если я сделаю детектор рака
размером 100 нанометров,
07:47
I inject it in the bloodstream,
внедрю в кровеносную систему,
07:52
it can leak into the tumor
where it's activated by tumor enzymes
где он проникнет в опухоль и будет
активирован специфическими ферментами,
07:54
to release a small signal
чтобы отправить сигнал
08:00
that is small enough to be
filtered out of the kidney
маленький настолько,
чтобы почки его отфильтровали
08:02
and put into the urine,
и он оказался в моче,
08:05
I have a signal in the outside world
that I can detect.
то я смогу доставить этот сигнал
во внешний мир, где его можно определить.
08:07
OK, but there's one more problem.
Но есть ещё одна проблема.
08:12
This is a tiny little signal,
Если этот сигнал такой крошечный,
08:14
so how do I detect it?
как мне его расшифровать?
08:16
Well, the signal is just a molecule.
Сигнал — это всего лишь молекула.
08:18
They're molecules
that we designed as engineers.
Это молекулы, которые мы сами создали.
08:20
They're completely synthetic,
and we can design them
Они полностью искусственные,
и мы можем создавать их так,
08:23
so they are compatible
with our tool of choice.
чтобы они подходили
под выбранное нами оборудование.
08:26
If we want to use a really
sensitive, fancy instrument
Если мы хотим использовать такой
чувствительный и сложный инструмент,
08:30
called a mass spectrometer,
как масс-спектрометр,
08:33
then we make a molecule
with a unique mass.
то мы создадим молекулу
с уникальной массой.
08:35
Or maybe we want make something
that's more inexpensive and portable.
Если мы захотим использовать
что-то более недорогое и мобильное,
08:38
Then we make molecules
that we can trap on paper,
то мы создадим молекулы,
которые можно уловить на бумаге,
08:42
like a pregnancy test.
как тест на беременность.
08:46
In fact, there's a whole
world of paper tests
Уже существует целый мир бумажных тестов,
08:47
that are becoming available
in a field called paper diagnostics.
которые доступны в отрасли
так называемой «бумажной диагностики».
08:50
Alright, where are we going with this?
Куда нас всё это приведёт?
08:55
What I'm going to tell you next,
То, что я вам сейчас расскажу,
08:58
as a lifelong researcher,
для меня как исследователя
09:00
represents a dream of mine.
является сáмой большой мечтой.
09:02
I can't say that's it's a promise;
Я не могу сказать, что это обещание, —
09:04
it's a dream.
это мечта.
09:06
But I think we all have to have dreams
to keep us pushing forward,
Но мне кажется, у всех должны быть мечты,
заставляющие двигаться вперёд,
09:08
even -- and maybe especially --
cancer researchers.
даже — а, может, и особенно —
у исследователей рака.
09:11
I'm going to tell you what I hope
will happen with my technology,
Я расскажу вам о том, что, надеюсь,
однажды произойдёт с технологией,
09:15
that my team and I will put
our hearts and souls
в которую я и моя команда
вложили всю душу,
09:19
into making a reality.
чтобы сделать её реальностью.
09:23
OK, here goes.
Итак,
09:25
I dream that one day,
я мечтаю, что однажды,
09:27
instead of going into
an expensive screening facility
вместо того, чтобы ехать
в дорогостоящий диагностический центр
09:30
to get a colonoscopy,
и пройти колоноскопию,
09:33
or a mammogram,
сделать маммографию
09:35
or a pap smear,
или сдать мазок,
09:36
that you could get a shot,
вы сможете сделать укол,
09:38
wait an hour,
подождать час
09:40
and do a urine test on a paper strip.
и сделать тест мочи на бумажной полоске.
09:42
I imagine that this could even happen
Я представляю себе, что для этого
09:45
without the need for steady electricity,
даже не понадобится электричество
09:48
or a medical professional in the room.
или присутствие медицинского специалиста.
09:51
Maybe they could be far away
Может, он будет где-то далеко,
09:53
and connected only by the image
on a smartphone.
на связи лишь через экран смартфона.
09:55
Now I know this sounds like a dream,
Я знаю, что это звучит, как мечта,
09:58
but in the lab we already
have this working in mice,
но в лаборатории мы
уже проверили это на мышах
10:00
where it works better
than existing methods
и получили результат лучше,
чем все существующие методы
10:03
for the detection of lung,
colon and ovarian cancer.
диагностики рака лёгких,
кишечника и яичников.
10:05
And I hope that what this means
Я надеюсь, это значит,
10:10
is that one day we can
detect tumors in patients
что однажды мы сможем
диагностировать опухоли у пациентов
10:12
sooner than 10 years
after they've started growing,
раньше, чем через 10 лет после того,
как те начали расти,
10:18
in all walks of life,
у любых слоёв населения
10:21
all around the globe,
по всему миру.
10:23
and that this would lead
to earlier treatments,
Это приведёт к более раннему лечению,
10:25
and that we could save more lives
than we can today,
и с ранней диагностикой
мы сможем спасти больше жизней,
10:28
with early detection.
чем сегодня.
10:31
Thank you.
Спасибо.
10:33
(Applause)
(Аплодисменты)
10:34
Translated by Oksana Vakulina
Reviewed by Yulia Kallistratova

▲Back to top

About the speaker:

Sangeeta Bhatia - Physician, bioengineer and entrepreneur
Sangeeta Bhatia is a cancer researcher, MIT professor and biotech entrepreneur who works to adapt technologies developed in the computer industry for medical innovation.

Why you should listen

Trained as both a physician and engineer at Harvard, MIT, and Brown University, Sangeeta Bhatia leverages 'tiny technologies' of miniaturization to yield inventions with new applications in tissue regeneration, stem cell differentiation, medical diagnostics, predictive toxicology and drug delivery. She and her trainees have launched more than 10 biotechnology companies to improve human health.

Bhatia has received many honors including the Lemelson-MIT Prize, known as the 'Oscar for inventors,' and the Heinz Medal for groundbreaking inventions and advocacy for women in STEM fields. She is a Howard Hughes Medical Institute Investigator, the Director of the Marble Center for Cancer Nanomedicine at the Koch Institute for Integrative Cancer Research and an elected member of the National Academy of Engineering, the American Academy of Arts and Science and Brown University's Board of Trustees.

More profile about the speaker
Sangeeta Bhatia | Speaker | TED.com