TED2015
Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)
Tal Danino: Vi kan använda bakterier för att upptäcka cancer (och kanske behandla den)
Filmed:
Readability: 6.6
1,329,748 views
Levercancer är en av de cancerformer som är svårast att upptäcka, men syntetbiologen Tal Danino har en okonventionell idé: Tänk om vi kunde skapa en probiotisk, ätlig bakterie som var "programmerad" att hitta levertumörer?
Hans tanke utforskar något som vi just börjat förstå när det gäller bakterier: deras förmåga till "quorum sensing", att göra något tillsammans när de har nått en kritisk massa.
Danino, TED Fellow, förklarar hur quorum sensing fungerar - och hur smarta bakterier som samarbetar kanske en dag kan förändra hur vi behandlar cancer.
Tal Danino - Synthetic biologist
Tal Danino explores the emerging frontier of combining biology and engineering (and art). He is a 2015 TED Fellow. Full bio
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 may not realize this,
0
788
1745
Du inser kanske inte detta,
00:14
but there are more bacteria in your body
than stars in our entire galaxy.
than stars in our entire galaxy.
1
2533
4880
men det finns fler bakterier i din kropp
än det finns stjärnor i hela vår galax.
än det finns stjärnor i hela vår galax.
00:20
This fascinating universe
of bacteria inside of us
of bacteria inside of us
2
8040
3127
Detta fascinerande universum
av bakterier inuti oss
av bakterier inuti oss
00:23
is an integral part of our health,
3
11167
2276
är en väsentlig del av vår hälsa,
00:25
and our technology is evolving so rapidly
4
13443
2089
och vår teknik utvecklas så snabbt
00:27
that today we can program these bacteria
like we program computers.
like we program computers.
5
15532
4759
att vi idag kan programmera bakterier
på samma sätt som vi programmerar datorer.
på samma sätt som vi programmerar datorer.
00:33
Now, the diagram that you see here,
6
21060
1879
Diagrammet ni ser här,
00:34
I know it looks like
some kind of sports play,
some kind of sports play,
7
22939
2531
jag vet att det ser ut som
något slags sporttaktik,
något slags sporttaktik,
00:37
but it is actually a blueprint of
the first bacterial program I developed.
the first bacterial program I developed.
8
25470
4156
men det är faktiskt en ritning av
det första bakterieprogrammet jag skapade.
det första bakterieprogrammet jag skapade.
00:41
And like writing software,
we can print and write DNA
we can print and write DNA
9
29626
3321
Och precis som när man skriver program
kan vi skriva in DNA
kan vi skriva in DNA
00:44
into different algorithms
and programs inside of bacteria.
and programs inside of bacteria.
10
32947
3227
i olika algoritmer och program
inuti bakterier.
inuti bakterier.
00:48
What this program does
is produces fluorescent proteins
is produces fluorescent proteins
11
36824
2695
Det här programmet
producerar fluorescerande proteiner
producerar fluorescerande proteiner
00:51
in a rhythmic fashion
12
39519
1438
på ett rytmiskt sätt
00:52
and generates a small molecule
13
40957
1602
och genererar en liten molekeyl
som tillåter bakterier
att kommunicera och synkroniseras,
att kommunicera och synkroniseras,
00:54
that allows bacteria
to communicate and synchronize,
to communicate and synchronize,
14
42559
2578
00:57
as you're seeing in this movie.
15
45137
1838
som ni ser i den här filmen.
00:59
The growing colony of bacteria
that you see here
that you see here
16
47505
2280
Den växande bakteriekolonin
som ni ser här
som ni ser här
01:01
is about the width of a human hair.
17
49785
1993
är ungefär lika bred som ett hårstrå.
01:03
Now, what you can't see
is that our genetic program
is that our genetic program
18
51778
2507
Det ni inte ser är
att vårt genetiska program
att vårt genetiska program
01:06
instructs these bacteria
to each produce small molecules,
to each produce small molecules,
19
54285
3483
instruerar bakterierna
att var och en skapa små molekyler,
att var och en skapa små molekyler,
01:09
and these molecules travel between
the thousands of individual bacteria
the thousands of individual bacteria
20
57768
3413
och dessa molekyler färdas
mellan tusentals individuella bakterier
mellan tusentals individuella bakterier
01:13
telling them when to turn on and off.
21
61181
2716
som säger till dem
när de ska slå av eller på.
när de ska slå av eller på.
01:15
And the bacteria synchronize
quite well at this scale,
quite well at this scale,
22
63897
3251
Bakterierna synkroniseras rätt bra
i den här skalan,
i den här skalan,
01:19
but because the molecule that synchronizes
them together can only travel so fast,
them together can only travel so fast,
23
67148
3994
men eftersom molekylerna
som synkroniserar dem inte är så snabba,
som synkroniserar dem inte är så snabba,
01:23
in larger colonies of bacteria,
this results in traveling waves
this results in traveling waves
24
71142
3576
resulterar det i färdvågor
i större kolonier av bakterier
i större kolonier av bakterier
01:26
between bacteria that are
far away from each other,
far away from each other,
25
74718
2902
mellan bakterier som är
långt ifrån varandra,
långt ifrån varandra,
01:29
and you can see these waves going
from right to left across the screen.
from right to left across the screen.
26
77620
3736
och man kan se dessa vågor röra sig
från höger till vänster på skärmen.
från höger till vänster på skärmen.
Vårt genetiska program
förlitar sig på ett naturligt fenomen,
förlitar sig på ett naturligt fenomen,
01:33
Now, our genetic program
relies on a natural phenomenon
relies on a natural phenomenon
27
81356
2788
01:36
called quorum sensing,
28
84144
1173
som kallas quorum sensing,
01:37
in which bacteria trigger coordinated
and sometimes virulent behaviors
and sometimes virulent behaviors
29
85317
3332
där bakterier triggar koordinerade
och ibland sjukdomsalstrande beteenden
och ibland sjukdomsalstrande beteenden
01:40
once they reach a critical density.
30
88649
2941
när de når en kritisk massa.
01:43
You can observe quorum sensing
in action in this movie,
in action in this movie,
31
91590
2655
Man kan observera
quorum sensing i den här filmen,
quorum sensing i den här filmen,
01:46
where a growing colony of bacteria
only begins to glow
only begins to glow
32
94245
3642
där en växande bakteriekoloni
bara börjar lysa
bara börjar lysa
när den når en kritisk massa.
01:49
once it reaches a high
or critical density.
or critical density.
33
97887
2371
01:52
Our genetic program
34
100258
1842
Vårt genetiska program
fortsätter producera rytmiska mönster
av fluorescerande proteiner
av fluorescerande proteiner
01:54
continues producing these
rhythmic patterns of fluorescent proteins
rhythmic patterns of fluorescent proteins
35
102100
3151
i takt med att kolonin växer utåt.
01:57
as the colony grows outwards.
36
105251
2368
01:59
This particular movie and experiment
we call The Supernova,
we call The Supernova,
37
107619
3691
Detta experiment och filmen
kallar vi The Supernova,
kallar vi The Supernova,
02:03
because it looks like an exploding star.
38
111310
3030
för att det ser ut
som en exploderande stjärna.
som en exploderande stjärna.
Utöver att programmera
dessa vackra mönster,
dessa vackra mönster,
02:06
Now, besides programming
these beautiful patterns,
these beautiful patterns,
39
114340
2390
undrade jag vad mer
vi kan få dessa bakterier att göra.
vi kan få dessa bakterier att göra.
02:08
I wondered, what else can we get
these bacteria to do?
these bacteria to do?
40
116730
2591
Så jag ville undersöka
hur vi kan programmera bakterier
hur vi kan programmera bakterier
02:11
And I decided to explore
how we can program bacteria
how we can program bacteria
41
119321
2579
till att upptäcka och behandla
sjukdomar som cancer.
sjukdomar som cancer.
02:13
to detect and treat diseases
in our bodies like cancer.
in our bodies like cancer.
42
121900
2789
02:18
One of the surprising facts about bacteria
43
126009
2298
En förvånande grej med bakterier
02:20
is that they can naturally grow
inside of tumors.
inside of tumors.
44
128307
3437
är att de kan växa naturligt
inuti tumörer.
inuti tumörer.
02:23
This happens because typically tumors
45
131744
1764
Detta sker för att tumörer vanligen
02:25
are areas where the immune system
has no access,
has no access,
46
133508
2415
är områden som immunförsvaret inte kan nå,
02:27
and so bacteria find these tumors
47
135923
1997
så bakterierna hittar tumörerna
02:29
and use them as a safe haven
to grow and thrive.
to grow and thrive.
48
137920
3831
och använder dem som fristäder
för att växa och frodas.
för att växa och frodas.
02:33
We started using probiotic bacteria
49
141751
1834
Vi började använda probiotika,
02:35
which are safe bacteria
that have a health benefit,
that have a health benefit,
50
143585
2624
snälla bakterier som gynnar hälsan,
02:38
and found that
when orally delivered to mice,
when orally delivered to mice,
51
146209
2461
och upptäckte
att när de gavs oralt till möss,
att när de gavs oralt till möss,
02:40
these probiotics would selectively
grow inside of liver tumors.
grow inside of liver tumors.
52
148670
4156
så valde dessa probiotika
att växa inuti levertumörer.
att växa inuti levertumörer.
02:44
We realized that the most convenient way
53
152826
1954
Vi insåg att det bästa sättet
02:46
to highlight the presence
of the probiotics,
of the probiotics,
54
154780
2081
att belysa förekomsten av probiotika,
02:48
and hence, the presence of the tumors,
55
156861
1863
och därmed också förekomsten av tumörer,
02:50
was to get these bacteria
to produce a signal
to produce a signal
56
158724
2229
var att få bakterierna att avge en signal
02:52
that would be detectable in the urine,
57
160953
2116
som skulle kunna upptäckas i urin,
02:55
and so we specifically
programmed these probiotics
programmed these probiotics
58
163069
2412
så vi programmerade dessa probiotika
02:57
to make a molecule that would change
the color of your urine
the color of your urine
59
165481
2879
att skapa en molekyl
som skulle ändra färgen på urinen
som skulle ändra färgen på urinen
03:00
to indicate the presence of cancer.
60
168360
2810
för att visa på förekomst av cancer.
03:03
We went on to show that this technology
61
171170
2010
Vi kunde sedan visa att denna teknik
på ett känsligt och specifikt sätt
kunde upptäcka levercancer,
kunde upptäcka levercancer,
03:05
could sensitively and specifically
detect liver cancer,
detect liver cancer,
62
173180
3190
en cancerform som annars
är svår att upptäcka.
är svår att upptäcka.
03:08
one that is challenging
to detect otherwise.
to detect otherwise.
63
176370
2690
03:11
Now, since these bacteria
specifically localize to tumors,
specifically localize to tumors,
64
179891
2999
Eftersom dessa bakterier
specifikt söker upp tumörer,
specifikt söker upp tumörer,
har vi programmerat dem
att inte bara upptäcka cancer
att inte bara upptäcka cancer
03:14
we've been programming them
to not only detect cancer
to not only detect cancer
65
182890
2588
utan också behandla cancer
03:17
but also to treat cancer
66
185478
1788
genom att producera terapeutiska molekyler
inuti tumörers livsmiljö
inuti tumörers livsmiljö
03:19
by producing therapeutic molecules
from within the tumor environment
from within the tumor environment
67
187266
3227
03:22
that shrink the existing tumors,
68
190493
2322
som krymper existerande tumörer,
03:24
and we've been doing this
using quorum sensing programs
using quorum sensing programs
69
192815
2755
och vi har gjort detta
med hjälp av quorum sensing-program
med hjälp av quorum sensing-program
som de ni såg i filmerna tidigare.
03:27
like you saw in the previous movies.
70
195570
1843
03:29
Altogether, imagine in the future
taking a programmed probiotic
taking a programmed probiotic
71
197413
3697
Sammantaget, föreställ er att man
i framtiden tar en programmerad probiotika
i framtiden tar en programmerad probiotika
03:33
that could detect and treat cancer,
72
201110
2479
som kan upptäcka och behandla cancer,
03:35
or even other diseases.
73
203589
2581
eller andra sjukdomar.
Förmågan att programmera bakterier
03:38
Our ability to program bacteria
74
206960
1644
03:40
and program life
75
208604
1695
och att programmera liv
03:42
opens up new horizons in cancer research,
76
210299
2949
öppnar upp nya horisonter
för cancerforskningen,
för cancerforskningen,
och för att sprida visionen
jobbade jag med konstnären Vik Muniz
jobbade jag med konstnären Vik Muniz
03:45
and to share this vision,
I worked with artist Vik Muniz
I worked with artist Vik Muniz
77
213248
2735
03:47
to create the symbol of the universe,
78
215983
1816
för att skapa en symbol för universum,
03:49
made entirely out of bacteria
or cancer cells.
or cancer cells.
79
217799
3641
gjord av bakterier eller cancerceller.
03:53
Ultimately, my hope is that the beauty
and purpose of this microscopic universe
and purpose of this microscopic universe
80
221443
5202
Jag hoppas att skönheten och meningen
med detta mikroskopiska universum
med detta mikroskopiska universum
03:58
can inspire new and creative approaches
for the future of cancer research.
for the future of cancer research.
81
226645
4899
kan inspirera nya och kreativa grepp
för framtidens cancerforskning
för framtidens cancerforskning
04:03
Thank you.
82
231544
2624
Tack.
(Applåder)
04:06
(Applause)
83
234168
3766
ABOUT THE SPEAKER
Tal Danino - Synthetic biologistTal 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.
Tal Danino | Speaker | TED.com