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: Na diagnostiku (a snáď i liečbu) rakoviny môžeme využiť baktérie

Filmed:
1,329,748 views

Rakovina pečene bola vždy jednou z najnáročnejších na diagnostiku, ale syntetický biológ Tal Danino dostal neobyčaný nápad: Čo keby sa nám podarilo „naprogramovať“ probiotikum, požívateľné baktérie, ktoré by vyhľadávali nádory pečene? Jeho nápad využíva jav, ktorému ešte len začíname rozumieť: quorum sensing, teda schopnosť baktérií správať sa synchronizovane, akonáhle kolónia dosiahne kritickú hustotu. TED Fellow Danino vysvetľuje, ako quorum sensing funguje a ako by raz spolupráca inteligentných baktérií mohla zmeniť liečbu rakoviny.
- 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 maysmieť not realizerealizovať this,
0
788
1745
Možno si to neuvedomujete,
00:14
but there are more bacteriabaktérie in your bodytelo
than starshviezdy in our entirecelý galaxygalaxie.
1
2533
4880
ale vo vašom tele je viac baktérií,
než má naša galaxia hviezd.
00:20
This fascinatingfascinujúce universevesmír
of bacteriabaktérie insidevnútri of us
2
8040
3127
Tento fascinujúci svet baktérií
v ľudskom tele
00:23
is an integralneoddeliteľnou partčasť of our healthzdravie,
3
11167
2276
je neoddeliteľnou súčasťou nášho zdravia
00:25
and our technologytechnológie is evolvingvyvíjajúci sa so rapidlyrýchlo
4
13443
2089
a vďaka rýchlemu technologickému pokroku
00:27
that todaydnes we can programprogram these bacteriabaktérie
like we programprogram computerspočítače.
5
15532
4759
dokážeme dnes tieto baktérie
programovať podobne ako počítače.
00:33
Now, the diagramdiagram that you see here,
6
21060
1879
Tento diagram pripomína
00:34
I know it looksvzhľad like
some kinddruh of sportsšportové playhrať,
7
22939
2531
schému nejakého športového zápasu,
00:37
but it is actuallyvlastne a blueprintBlueprint of
the first bacterialbakteriálne programprogram I developedrozvinutý.
8
25470
4156
ale v skutočnosti ilustruje
môj prvý bakteriálny program.
Podobne ako je možné napísať softvér,
je možné vytlačiť a zapísať DNA informáciu
00:41
And like writingpísanie softwaresoftvér,
we can printvytlačiť and writezapísať DNADNA
9
29626
3321
00:44
into differentrozdielny algorithmsalgoritmy
and programsrelácie insidevnútri of bacteriabaktérie.
10
32947
3227
do rôznych algoritmov a programov
vo vnútri baktérie.
00:48
What this programprogram does
is producesprodukuje fluorescentfluorescenčné proteinsproteíny
11
36824
2695
Náš program núti baktérie
rytmicky produkovať fluorescenčné proteíny
00:51
in a rhythmicrytmické fashionmóda
12
39519
1438
00:52
and generatesgeneruje a smallmalý moleculemolekula
13
40957
1602
a generovať malé molekuly,
ktoré im umožňujú
komunikovať a synchronizovať sa,
00:54
that allowsumožňuje bacteriabaktérie
to communicatekomunikovať and synchronizesynchronizovať,
14
42559
2578
00:57
as you're seeingvidenie in this moviefilm.
15
45137
1838
tak ako uvidíte na videu.
Rastúca kolónia, ktorú tu vidíte,
00:59
The growingrastúce colonykolónie of bacteriabaktérie
that you see here
16
47505
2280
má šírku asi ako ľudský vlas.
01:01
is about the widthšírka of a humančlovek hairvlasy.
17
49785
1993
01:03
Now, what you can't see
is that our geneticgenetický programprogram
18
51778
2507
Na videu ale nevidíte,
že vďaka nášmu genetickému programu
01:06
instructspoveruje these bacteriabaktérie
to eachkaždý producevyrobiť smallmalý moleculesmolekuly,
19
54285
3483
produkuje každá baktéria
tie malé molekuly,
01:09
and these moleculesmolekuly travelcestovanie betweenmedzi
the thousandstisíce of individualjednotlivec bacteriabaktérie
20
57768
3413
ktoré putujú k tisícom okolitých baktérií
01:13
tellingrozprávanie them when to turnotočenie on and off.
21
61181
2716
a oznámia im,
kedy sa majú zapnúť a vypnúť.
01:15
And the bacteriabaktérie synchronizesynchronizovať
quitecelkom well at this scalemierka,
22
63897
3251
V tomto meradle je
synchronizácia dosť dobrá,
01:19
but because the moleculemolekula that synchronizessynchronizuje
them togetherspolu can only travelcestovanie so fastrýchly,
23
67148
3994
ale kvôli limitovanej rýchlosti
synchronizačných molekúl
01:23
in largerväčšia colonieskolónie of bacteriabaktérie,
this resultsvýsledok in travelingcestovanie wavesvlny
24
71142
3576
dochádza vo väčších kolóniách k vlnám,
01:26
betweenmedzi bacteriabaktérie that are
farďaleko away from eachkaždý other,
25
74718
2902
ktoré sa šíria
medzi vzdialenými baktériami
01:29
and you can see these wavesvlny going
from right to left acrossnaprieč the screenplátno.
26
77620
3736
a tu ich vidíte prechádzať sprava doľava.
01:33
Now, our geneticgenetický programprogram
reliesspolieha on a naturalprírodné phenomenonjav
27
81356
2788
Náš genetický program
využíva prirodzený jav
zvaný quorum sensing,
01:36
calledvolal quorumkvórum sensingsnímania,
28
84144
1173
01:37
in whichktorý bacteriabaktérie triggerspúšť coordinatedkoordinované
and sometimesniekedy virulentvirulentné behaviorssprávanie
29
85317
3332
ktorý v kolónii
pri dosiahnutí kritickej hustoty
01:40
onceakonáhle they reachdosah a criticalkritický densityhustota.
30
88649
2941
spustí koordinované
a niekedy aj zhubné správanie.
01:43
You can observeDodržiavajte quorumkvórum sensingsnímania
in actionakčné in this moviefilm,
31
91590
2655
Na tomto zábere vidíte
quorum sensing v akcii:
01:46
where a growingrastúce colonykolónie of bacteriabaktérie
only beginszačína to glowžiara
32
94245
3642
Rastúca kolónia začne svietiť,
akonáhle dosiahne
svoju kritickú hustotu.
01:49
onceakonáhle it reachessiahne a highvysoký
or criticalkritický densityhustota.
33
97887
2371
01:52
Our geneticgenetický programprogram
34
100258
1842
Náš genetický program udržuje
01:54
continuespokračuje producingprodukujúce these
rhythmicrytmické patternsvzory of fluorescentfluorescenčné proteinsproteíny
35
102100
3151
rytmické správanie
fluorescenčných proteínov
aj potom, ako sa kolónia rozšíri
a hustota opäť klesne.
01:57
as the colonykolónie growsrastie outwardssmerom von.
36
105251
2368
01:59
This particularkonkrétny moviefilm and experimentexperiment
we call The SupernovaSupernova,
37
107619
3691
Pokus, z ktorého záber pochádza,
voláme Supernova,
kedže pripomína explodujúcu hviezdu.
02:03
because it looksvzhľad like an explodingvybuchujúce starhviezda.
38
111310
3030
02:06
Now, besidesokrem programmingprogramovanie
these beautifulkrásny patternsvzory,
39
114340
2390
Okrem programovania týchto krásnych vzorov
02:08
I wonderedzaujímalo, what elseinak can we get
these bacteriabaktérie to do?
40
116730
2591
ma zaujímalo, čo ďalšieho
je možné s baktériami robiť.
02:11
And I decidedrozhodol to explorepreskúmať
how we can programprogram bacteriabaktérie
41
119321
2579
Rozhodol som sa skúmať,
ako baktérie naprogramovať
02:13
to detectodhaliť and treatzaobchádzať diseaseschoroby
in our bodiesorgány like cancerrakovina.
42
121900
2789
na vyhľadávanie a liečbu
ľudských chorôb, ako je rakovina.
02:18
One of the surprisingprekvapujúce factsfakty about bacteriabaktérie
43
126009
2298
Prekvapujúcou vlastnosťou baktérií je,
02:20
is that they can naturallyprirodzene growrásť, pestovať
insidevnútri of tumorsnádory.
44
128307
3437
že dokážu v nádoroch prirodzene rásť.
02:23
This happensdeje because typicallytypicky tumorsnádory
45
131744
1764
Deje sa to preto, že imunitný systém
02:25
are areasoblasti where the immuneimúnna systemsystém
has no accessprístup,
46
133508
2415
nemá do nádorov normálne prístup
02:27
and so bacteriabaktérie find these tumorsnádory
47
135923
1997
a baktérie ich dokážu nájsť
02:29
and use them as a safetrezor havenútočisko
to growrásť, pestovať and thriveprospievať.
48
137920
3831
a využiť ako bezpečný úkryt na svoj rast.
02:33
We startedzahájená usingpoužitím probioticProbiotické bacteriabaktérie
49
141751
1834
Používame probiotické baktérie,
02:35
whichktorý are safetrezor bacteriabaktérie
that have a healthzdravie benefitvýhoda,
50
143585
2624
ktoré sú nielen bezpečné, ale aj zdravé,
02:38
and foundnájdených that
when orallyústne delivereddodaný to micemyši,
51
146209
2461
a zistili sme, že keď ich
perorálne podáte myšiam,
02:40
these probioticsProbiotiká would selectivelyselektívne
growrásť, pestovať insidevnútri of liverpečeň tumorsnádory.
52
148670
4156
budú tieto probiotiká
selektívne rásť v nádoroch pečene.
Uvedomili sme si,
že najvhodnejším spôsobom,
02:44
We realizedsi uvedomil, that the mostväčšina convenientpraktický way
53
152826
1954
02:46
to highlightZvýraznite the presenceprítomnosť
of the probioticsProbiotiká,
54
154780
2081
ako upozorniť na prítomnosť probiotík
02:48
and hencepreto, the presenceprítomnosť of the tumorsnádory,
55
156861
1863
a tým aj nádoru,
02:50
was to get these bacteriabaktérie
to producevyrobiť a signalsignál
56
158724
2229
bude zabezpečiť, aby tieto baktérie
produkovali signál odhaliteľný v moči.
02:52
that would be detectabledetekovateľné in the urinemoč,
57
160953
2116
02:55
and so we specificallyšpecificky
programmednaprogramovaný these probioticsProbiotiká
58
163069
2412
Špeciálne sme teda
tieto probiotiká naprogramovali,
02:57
to make a moleculemolekula that would changezmena
the colorfarba of your urinemoč
59
165481
2879
aby vyrábali látku, ktorá zmení farbu moču
03:00
to indicateukazovať the presenceprítomnosť of cancerrakovina.
60
168360
2810
a odhalí tak rakovinu.
03:03
We wentšiel on to showšou that this technologytechnológie
61
171170
2010
Ďalej sme ukázali, že naša technológia
dokáže citlivo a špecificky
odhaliť rakovinu pečene,
03:05
could sensitivelycitlivo and specificallyšpecificky
detectodhaliť liverpečeň cancerrakovina,
62
173180
3190
ktorá sa dá inak
veľmi tažko diagnostikovať.
03:08
one that is challengingnáročný
to detectodhaliť otherwiseinak.
63
176370
2690
03:11
Now, sinceod tej doby these bacteriabaktérie
specificallyšpecificky localizelokalizovať to tumorsnádory,
64
179891
2999
Keďže sa tieto baktérie usadzujú
špecificky v nádoroch,
naprogramovali sme ich tak,
aby rakovinu nielen odhalili,
03:14
we'vemy máme been programmingprogramovanie them
to not only detectodhaliť cancerrakovina
65
182890
2588
03:17
but alsotaktiež to treatzaobchádzať cancerrakovina
66
185478
1788
ale aj liečili,
a to tým, že budú vo vnútri nádoru
03:19
by producingprodukujúce therapeuticliečebný moleculesmolekuly
from withinvnútri the tumornádor environmentprostredie
67
187266
3227
vyrábať liečivé molekuly,
ktoré nádor zmenšia.
03:22
that shrinkscvrknúť sa the existingexistujúce tumorsnádory,
68
190493
2322
03:24
and we'vemy máme been doing this
usingpoužitím quorumkvórum sensingsnímania programsrelácie
69
192815
2755
Využili sme na to opäť quorum sensing,
podobne ako ste to videli
na predchádzajúcich videách.
03:27
like you saw in the previouspredchádzajúca moviesfilmy.
70
195570
1843
03:29
AltogetherCelkom, imaginepredstaviť si in the futurebudúcnosť
takingprevzatia a programmednaprogramovaný probioticProbiotické
71
197413
3697
V budúcnosti tak snáď bude možné užívať
probiotiká naprogramované
na diagnostiku a liečbu rakoviny
03:33
that could detectodhaliť and treatzaobchádzať cancerrakovina,
72
201110
2479
03:35
or even other diseaseschoroby.
73
203589
2581
alebo aj ďalších chorôb.
To, že dokážeme programovať baktérie,
03:38
Our abilityschopnosť to programprogram bacteriabaktérie
74
206960
1644
03:40
and programprogram life
75
208604
1695
programovať život,
03:42
opensotvára up newNový horizonshorizonty in cancerrakovina researchvýskum,
76
210299
2949
nám otvára nové obzory
vo výskume rakoviny.
03:45
and to sharezdieľam this visionvidenie,
I workedpracoval with artistumelec VikVIK MunizMuniz
77
213248
2735
Spolu s výtvarníkom Vikom Munizom
sme túto víziu zhmotnili
do symbolu vesmíru
03:47
to createvytvoriť the symbolsymbol of the universevesmír,
78
215983
1816
03:49
madevyrobený entirelyúplne out of bacteriabaktérie
or cancerrakovina cellsbunky.
79
217799
3641
vytvoreného z baktérií
a nádorových buniek.
03:53
UltimatelyNakoniec, my hopenádej is that the beautykrása
and purposeúčel of this microscopicmikroskopické universevesmír
80
221443
5202
Verím, že krása a význam
tohto mikroskopického vesmíru
03:58
can inspireinšpirovať newNový and creativetvorivé approacheskroky
for the futurebudúcnosť of cancerrakovina researchvýskum.
81
226645
4899
podnieti nové tvorivé prístupy
vo výskume rakoviny.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
Ďakujem.
(potlesk)
04:06
(ApplausePotlesk)
83
234168
3766
Translated by Petra Submarine
Reviewed by Vladimír Harašta

▲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