TED2015
Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)
Tal Danino: Kanseri saptmak (hatta belki iyileştirmek) için bakterileri kullanabiliriz
Filmed:
Readability: 6.6
1,329,748 views
Karaciğer kanseri saptanması en zor kanser türlerinden birisidir, fakat yapay yaşambilimci Tal Danino'nun sıradışı bir düşüncesi vardı: Ya yenebilen, karaciğer tümörlerini bulmak için "programlanan" probiyotik bir bakteri oluşturabilirsek? Onun sezgisi, bizim bakteri hakkındaki daha yeni anlamaya başladığımız şeylerden yararlanıyor: bakterilerin gerekli çoğunluğu algılama (quorum sensing) gücü, bir başka deyişle kritik yoğunluğa ulaştıklarında birlikte bir eylem yapabilmeleri. TED Dostu olan Danino, gerekli çoğunluğu algılamanın nasıl işlediğini — ve birlikte çalışan bakterilerin bir gün kanser tedâvisini nasıl değiştirebileceğini açıklıyor.
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
Farkında olmayabilirsiniz,
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
ancak vücudunuzda bütün galaksideki
yıldızlardan daha çok bakteri vardır.
yıldızlardan daha çok bakteri vardır.
00:20
This fascinating universe
of bacteria inside of us
of bacteria inside of us
2
8040
3127
İçimizdeki bu büyüleyici bakteri evreni
00:23
is an integral part of our health,
3
11167
2276
sağlığımızın tümleşik bir parçasıdır
00:25
and our technology is evolving so rapidly
4
13443
2089
ve teknolojimiz o kadar hızlı evriliyor ki
00:27
that today we can program these bacteria
like we program computers.
like we program computers.
5
15532
4759
bugün bu bakterileri, tıpkı bilgisayarlara
yaptığımız gibi programlayabiliyoruz.
yaptığımız gibi programlayabiliyoruz.
00:33
Now, the diagram that you see here,
6
21060
1879
Burada gördüğünüz şema,
00:34
I know it looks like
some kind of sports play,
some kind of sports play,
7
22939
2531
biliyorum bir tür
spor oyunu taktiği gibi görünüyor,
spor oyunu taktiği gibi görünüyor,
00:37
but it is actually a blueprint of
the first bacterial program I developed.
the first bacterial program I developed.
8
25470
4156
fakat aslında bu benim ilk geliştirdiğim
bakteri yazılımının taslağı.
bakteri yazılımının taslağı.
00:41
And like writing software,
we can print and write DNA
we can print and write DNA
9
29626
3321
Tıpkı yazılım yazar gibi,
bakterinin içindeki DNA'yı
bakterinin içindeki DNA'yı
00:44
into different algorithms
and programs inside of bacteria.
and programs inside of bacteria.
10
32947
3227
farklı algoritmalara ve yazılımlara
kodlayıp çıktı alabiliriz.
kodlayıp çıktı alabiliriz.
00:48
What this program does
is produces fluorescent proteins
is produces fluorescent proteins
11
36824
2695
Bu yazılım flüoresanlı proteinleri
00:51
in a rhythmic fashion
12
39519
1438
ritmik bir biçimde üretir
00:52
and generates a small molecule
13
40957
1602
ve burada da bunu gördüğünüz gibi
00:54
that allows bacteria
to communicate and synchronize,
to communicate and synchronize,
14
42559
2578
bakterilerin iletişime geçmesine
ve eşzamanlı hareket etmesine
izin veren küçük bir molekül üretir.
izin veren küçük bir molekül üretir.
00:57
as you're seeing in this movie.
15
45137
1838
00:59
The growing colony of bacteria
that you see here
that you see here
16
47505
2280
Burada gördüğünüz
genişleyen bakteri topluluğu
genişleyen bakteri topluluğu
01:01
is about the width of a human hair.
17
49785
1993
bir insan saçının eni kadardır.
01:03
Now, what you can't see
is that our genetic program
is that our genetic program
18
51778
2507
Göremediğiniz şey ise,
bizim genetik yazılımımızın
bizim genetik yazılımımızın
01:06
instructs these bacteria
to each produce small molecules,
to each produce small molecules,
19
54285
3483
bu bakterilerin her birini
küçük moleküller üretmesi için
küçük moleküller üretmesi için
01:09
and these molecules travel between
the thousands of individual bacteria
the thousands of individual bacteria
20
57768
3413
eğitmesidir ve bu moleküller
binlerce bakteri arasında ne zaman
binlerce bakteri arasında ne zaman
01:13
telling them when to turn on and off.
21
61181
2716
etkinleşeceklerini söyleyerek gezinir.
01:15
And the bacteria synchronize
quite well at this scale,
quite well at this scale,
22
63897
3251
Bakteriler bu büyük oranda bile
oldukça eşzamanlı hareket eder,
oldukça eşzamanlı hareket eder,
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
ama bakterileri eşleyen molekül
çok hızlı gezindiği için
çok hızlı gezindiği için
01:23
in larger colonies of bacteria,
this results in traveling waves
this results in traveling waves
24
71142
3576
büyük bakteri topluluklarında,
bu durum birbirinden uzak bakteriler
bu durum birbirinden uzak bakteriler
01:26
between bacteria that are
far away from each other,
far away from each other,
25
74718
2902
arasında gezinti dalgalarına neden olur
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
ve bu dalgaları ekranda sağdan sola
giderken görebilirsiniz.
giderken görebilirsiniz.
Genetik yazılımımızın dayandığı
doğal olgunun adı
doğal olgunun adı
01:33
Now, our genetic program
relies on a natural phenomenon
relies on a natural phenomenon
27
81356
2788
gerekli çoğunluğu algılamadır
(quorum sensing),
(quorum sensing),
01:36
called quorum sensing,
28
84144
1173
01:37
in which bacteria trigger coordinated
and sometimes virulent behaviors
and sometimes virulent behaviors
29
85317
3332
bu durumda, bakteri tetiklenmesi eşgüdümlü
olur ve kritik yoğunluğa
olur ve kritik yoğunluğa
01:40
once they reach a critical density.
30
88649
2941
ulaşınca bazen tehlikeli olabilir.
01:43
You can observe quorum sensing
in action in this movie,
in action in this movie,
31
91590
2655
Gerekli çoğunluğu algılama eylemini
bu videoda görebilirsiniz,
bu videoda görebilirsiniz,
01:46
where a growing colony of bacteria
only begins to glow
only begins to glow
32
94245
3642
burada genişleyen bakteri topluluğu
yalnızca yüksek ya da
yalnızca yüksek ya da
01:49
once it reaches a high
or critical density.
or critical density.
33
97887
2371
kritik yoğunluğa ulaşınca
parlamaya başlıyor.
parlamaya başlıyor.
01:52
Our genetic program
34
100258
1842
Genetik yazılımımız
01:54
continues producing these
rhythmic patterns of fluorescent proteins
rhythmic patterns of fluorescent proteins
35
102100
3151
topluluk dışa doğru genişlerken,
flüoresanlı proteinlerin bu ritmik
yapısını üretmeye devam ediyor.
yapısını üretmeye devam ediyor.
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
Bu videoya ve deneye Supernova dedik,
02:03
because it looks like an exploding star.
38
111310
3030
çünkü patlayan bir yıldıza benziyor.
02:06
Now, besides programming
these beautiful patterns,
these beautiful patterns,
39
114340
2390
Bu güzel taslakları
programlamaya ek olarak,
programlamaya ek olarak,
02:08
I wondered, what else can we get
these bacteria to do?
these bacteria to do?
40
116730
2591
merak ettim, bu bakterilere başka
neler yaptırabiliriz?
neler yaptırabiliriz?
Bakterileri, vücudumuzdaki
kanser gibi hastalıkları
kanser gibi hastalıkları
02:11
And I decided to explore
how we can program bacteria
how we can program bacteria
41
119321
2579
tanıyıp iyileştirebilmek için nasıl
02:13
to detect and treat diseases
in our bodies like cancer.
in our bodies like cancer.
42
121900
2789
programlayabileceğimi
araştırmaya karar verdim.
araştırmaya karar verdim.
02:18
One of the surprising facts about bacteria
43
126009
2298
Bakterilerle ilgili
şaşırtıcı gerçeklerden biri
şaşırtıcı gerçeklerden biri
02:20
is that they can naturally grow
inside of tumors.
inside of tumors.
44
128307
3437
tümörlerin içinde doğal olarak
büyüyebilmeleridir.
büyüyebilmeleridir.
02:23
This happens because typically tumors
45
131744
1764
Bu mümkündür, çünkü genelde tümörler
02:25
are areas where the immune system
has no access,
has no access,
46
133508
2415
bağışıklık sisteminin
erişemediği bölgelerdir
erişemediği bölgelerdir
02:27
and so bacteria find these tumors
47
135923
1997
ve bu yüzden bakteriler bu tümörleri bulur
02:29
and use them as a safe haven
to grow and thrive.
to grow and thrive.
48
137920
3831
ve büyüyüp gelişmek için
sığınak olarak kullanır.
sığınak olarak kullanır.
02:33
We started using probiotic bacteria
49
141751
1834
Sağlığa yararı olan güvenli
02:35
which are safe bacteria
that have a health benefit,
that have a health benefit,
50
143585
2624
probiyotik bakterileri
kullanarak başladık
kullanarak başladık
02:38
and found that
when orally delivered to mice,
when orally delivered to mice,
51
146209
2461
ve farelere ağız yoluyla
verildiğinde
verildiğinde
02:40
these probiotics would selectively
grow inside of liver tumors.
grow inside of liver tumors.
52
148670
4156
bu probiyotiklerin titizlikle karaciğer
tümörlerinin içinde büyüdüğünü bulduk.
tümörlerinin içinde büyüdüğünü bulduk.
02:44
We realized that the most convenient way
53
152826
1954
Probiyotiklerin varlığını
02:46
to highlight the presence
of the probiotics,
of the probiotics,
54
154780
2081
ve aynı zamanda tümörlerin de varlığını
02:48
and hence, the presence of the tumors,
55
156861
1863
görüntülemenin en uygun yolunun
02:50
was to get these bacteria
to produce a signal
to produce a signal
56
158724
2229
bakterilere idrarda
saptanabilecek bir sinyal
saptanabilecek bir sinyal
02:52
that would be detectable in the urine,
57
160953
2116
ürettirmek olduğunu fark ettik
02:55
and so we specifically
programmed these probiotics
programmed these probiotics
58
163069
2412
ve bu yüzden bu probiyotikleri,
kanser varlığını
kanser varlığını
02:57
to make a molecule that would change
the color of your urine
the color of your urine
59
165481
2879
belirtmek için idrarınızın rengini
değiştirecek bir molekül
değiştirecek bir molekül
03:00
to indicate the presence of cancer.
60
168360
2810
üretecek şekilde programladık.
03:03
We went on to show that this technology
61
171170
2010
Bu teknolojinin hassas ve titizce
03:05
could sensitively and specifically
detect liver cancer,
detect liver cancer,
62
173180
3190
karaciğer kanserini saptayabileceğini
göstermek için devam ettik,
göstermek için devam ettik,
03:08
one that is challenging
to detect otherwise.
to detect otherwise.
63
176370
2690
bu kanser türünün başka yollarla
saptanması oldukça zordur.
saptanması oldukça zordur.
03:11
Now, since these bacteria
specifically localize to tumors,
specifically localize to tumors,
64
179891
2999
Bu bakteriler özellikle
tümörler üzerinde geliştiği için
tümörler üzerinde geliştiği için
03:14
we've been programming them
to not only detect cancer
to not only detect cancer
65
182890
2588
onları, yalnızca
kanseri saptamaları için değil,
kanseri saptamaları için değil,
03:17
but also to treat cancer
66
185478
1788
varolan tümörleri küçültecek
03:19
by producing therapeutic molecules
from within the tumor environment
from within the tumor environment
67
187266
3227
iyileştirici moleküller üreterek
tümör bölgesindeki kanseri
tümör bölgesindeki kanseri
03:22
that shrink the existing tumors,
68
190493
2322
iyileştirmeleri için de programlıyoruz
03:24
and we've been doing this
using quorum sensing programs
using quorum sensing programs
69
192815
2755
ve bunu , gerekli çoğunluğu algılayan
yazılımlarla yapıyoruz,
yazılımlarla yapıyoruz,
03:27
like you saw in the previous movies.
70
195570
1843
önceki videoda örneğini gördünüz.
03:29
Altogether, imagine in the future
taking a programmed probiotic
taking a programmed probiotic
71
197413
3697
Toparlarsak; gelecekte, programlanmış
probiyotiği aldığınızı düşleyin,
probiyotiği aldığınızı düşleyin,
03:33
that could detect and treat cancer,
72
201110
2479
kanseri saptayıp iyileştirecek,
03:35
or even other diseases.
73
203589
2581
ya da hatta diğer hastalıkları da.
03:38
Our ability to program bacteria
74
206960
1644
Bakterileri programlama
03:40
and program life
75
208604
1695
ve yaşamı programlama yeteneğimiz
03:42
opens up new horizons in cancer research,
76
210299
2949
kanser araştırmalarına yeni ufuklar açıyor
03:45
and to share this vision,
I worked with artist Vik Muniz
I worked with artist Vik Muniz
77
213248
2735
ve bu görüşü paylaşmak için
03:47
to create the symbol of the universe,
78
215983
1816
evrenin simgesini
tamamen bakteri ya da
kanser hücrelerinden yapmak için
kanser hücrelerinden yapmak için
03:49
made entirely out of bacteria
or cancer cells.
or cancer cells.
79
217799
3641
sanatçı Vik Muniz'le çalıştım.
03:53
Ultimately, my hope is that the beauty
and purpose of this microscopic universe
and purpose of this microscopic universe
80
221443
5202
Son olarak, umarım
bu mikroskobik evrenin güzelliği ve amacı
bu mikroskobik evrenin güzelliği ve amacı
03:58
can inspire new and creative approaches
for the future of cancer research.
for the future of cancer research.
81
226645
4899
kanser araştırmalarının
geleceği için yeni ve
geleceği için yeni ve
yaratıcı yaklaşımlara
ilham kaynağı olabilir.
ilham kaynağı olabilir.
Teşekkürler.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
04:06
(Applause)
83
234168
3766
(Alkış)
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