ABOUT THE SPEAKER
Anthony Atala - Surgeon
Anthony Atala asks, "Can we grow organs instead of transplanting them?" His lab at the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine is doing just that -- engineering over 30 tissues and whole organs.

Why you should listen

Anthony Atala is the director of the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, where his work focuses on growing and regenerating tissues and organs. His team engineered the first lab-grown organ to be implanted into a human -- a bladder -- and is developing experimental fabrication technology that can "print" human tissue on demand.

In 2007, Atala and a team of Harvard University researchers showed that stem cells can be harvested from the amniotic fluid of pregnant women. This and other breakthroughs in the development of smart bio-materials and tissue fabrication technology promises to revolutionize the practice of medicine.

More profile about the speaker
Anthony Atala | Speaker | TED.com
TEDMED 2009

Anthony Atala: Growing new organs

阿特拉.安东尼讲述新器官的培育

Filmed:
1,913,459 views

阿特拉.安东尼的尖端实验室培育人体器官-如肌肉,血管,膀胱等。在TEDMED,他展示了他的一些使用如科幻小说描述的小玩意进行生物工程的片段,其中包含像烤箱一样的生物反应器(预热到98.6华氏度)以及一台“打印”人体组织的机器。
- Surgeon
Anthony Atala asks, "Can we grow organs instead of transplanting them?" His lab at the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine is doing just that -- engineering over 30 tissues and whole organs. Full bio

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This is actually其实 a painting绘画
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这实际上是一幅画,
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that hangs挂起 at the CountwayCountway Library图书馆 at Harvard哈佛 Medical School学校.
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3000
3000
它挂在哈佛医学院Countway图书馆的墙上
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And it shows节目 the first time an organ器官 was ever transplanted移植.
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6000
4000
记录了第一次器官移植。
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In the front面前, you see, actually其实, Joe Murray穆雷
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3000
在前面,你看,那是约翰.穆雷
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getting得到 the patient患者 ready准备 for the transplant移植,
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13000
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正为病人做准备,接受移植
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while in the back room房间 you see Hartwell哈特韦尔 Harrison哈里森,
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在房间后面,你会看见哈德威.哈罗孙
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the Chief首席 of Urology泌尿科学 at Harvard哈佛,
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哈佛医学院泌尿科主任
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actually其实 harvesting收获 the kidney.
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正在摘除肾脏。
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The kidney was indeed确实 the first organ器官
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这个肾脏是第一个
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ever to be transplanted移植 to the human人的.
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移植到人体上的器官。
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That was back in 1954,
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这发生在1954年
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55 years年份 ago.
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55年前,
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Yet然而 we're still dealing交易 with a lot of the same相同 challenges挑战
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那时他们正应对非常多挑战,
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as many许多 decades几十年 ago.
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如同多年前一样。
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Certainly当然 many许多 advances进步, many许多 lives生活 saved保存.
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当然有很多进步,拯救了很多生命,
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But we have a major重大的 shortage短缺 of organs器官.
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但我们却非常缺乏器官。
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In the last decade the number of patients耐心
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在过去十年,等待移植的病人数量
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waiting等候 for a transplant移植 has doubled翻倍.
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已经翻倍,
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While, at the same相同 time, the actual实际 number of transplants移植
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49000
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但与此同时,移植的数量
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has remained保持 almost几乎 entirely完全 flat平面.
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3000
却基本不变。
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That really has to do with our aging老化 population人口.
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这主要是因为我们老龄化的人口。
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We're just getting得到 older旧的.
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56000
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我们正在变老。
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Medicine医学 is doing a better job工作
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医疗效果变好了,
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of keeping保持 us alive.
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使我们能活得更长。
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But as we age年龄, our organs器官 tend趋向 to fail失败 more.
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但随着我们变老,器官也越来越容易生病
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So, that's a challenge挑战,
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所以,这是一个挑战。
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not just for organs器官 but also for tissues组织.
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对于器官,组织都是如此。
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Trying to replace更换 pancreas胰腺,
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试图替换胰腺,
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trying to replace更换 nerves神经 that can help us with Parkinson's帕金森氏.
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5000
试图替换神经,来帮助治疗帕金森综合症,
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These are major重大的 issues问题.
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那些是主要的组织。
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This is actually其实 a very stunning令人惊叹 statistic统计.
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这事实上是非常惊人的数据,
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Every一切 30 seconds
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每30秒钟
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a patient患者 dies from diseases疾病
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86000
3000
就有一个病人死于
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that could be treated治疗 with tissue组织 regeneration再生 or replacement替代.
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可用替换组织治疗的疾病。
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So, what can we do about it?
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那,我们要怎么解决?
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We've我们已经 talked about stem cells细胞 tonight今晚.
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今晚我们已谈论了干细胞
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That's a way to do it.
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98000
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这是一个解决的办法。
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But still ways方法 to go to get stem cells细胞 into patients耐心,
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100000
5000
但仍需方法把干细胞植入病人体中。
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in terms条款 of actual实际 therapies治疗 for organs器官.
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105000
3000
如果说我们要真(用干细胞)治疗(得病了的)器官。
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Wouldn't岂不 it be great if our bodies身体 could regenerate再生?
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若我们的身体能再生岂不是很好?
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Wouldn't岂不 it be great if we could actually其实 harness马具 the power功率
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3000
若我们能管理身体的力量
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of our bodies身体, to actually其实 heal愈合 ourselves我们自己?
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114000
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来治愈自己,岂不是很好?
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It's not really that foreign国外 of a concept概念, actually其实;
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119000
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事实上,这不是一个怪异的概念,
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it happens发生 on the Earth地球 every一切 day.
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122000
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每天地球上都在发生。
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This is actually其实 a picture图片 of a salamander.
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这是火蜥蜴的一幅图片,
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Salamanders蝾螈 have this amazing惊人 capacity容量 to regenerate再生.
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129000
4000
火蜥蜴就有这种自我再生的奇特能力。
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You see here a little video视频.
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133000
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请看这个小片段
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This is actually其实 a limb injury in this salamander.
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135000
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这是火蜥蜴腿上受的伤
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And this is actually其实 real真实 photography摄影,
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这是一幅真的图片,
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timed时控 photography摄影, showing展示 how that limb regenerates回收物
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按时间排列的照片,展示了受伤的腿
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in a period of days.
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经过一段时间后再生的过程。
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You see the scar瘢痕 form形成.
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146000
2000
请看这个伤疤,
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And that scar瘢痕 actually其实 grows成长 out
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148000
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这个伤疤会长出来
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a new limb.
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151000
2000
一条新腿。
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So, salamanders蝾螈 can do it.
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2000
所以,火蜥蜴能做到再生。
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Why can't we? Why can't humans人类 regenerate再生?
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3000
为什么我们不能?为什么人类不能再生?
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Actually其实, we can regenerate再生.
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158000
4000
事实上,我们可以再生。
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Your body身体 has many许多 organs器官
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4000
你的身体有很多器官。
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and every一切 single organ器官 in your body身体
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你身体的每一个器官,
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has a cell细胞 population人口
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2000
都有一定数量的细胞
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that's ready准备 to take over at the time of injury. It happens发生 every一切 day.
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5000
在你受伤时,会进行替代。这每天都在发生。
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As you age年龄, as you get older旧的.
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3000
当你变老,
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Your bones骨头 regenerate再生 every一切 10 years年份.
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178000
3000
你的骨骼会每十年再生一次,
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Your skin皮肤 regenerates回收物 every一切 two weeks.
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181000
3000
你的皮肤每两周再生一次。
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So, your body身体 is constantly经常 regenerating再生.
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184000
2000
所以,你的身体一直再进行着再生。
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The challenge挑战 occurs发生 when there is an injury.
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186000
2000
当受伤时,我们就有挑战了。
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At the time of injury or disease疾病,
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188000
3000
当受伤或生病时,
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the body's身体的 first reaction反应
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191000
3000
身体的第一个反应
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is to seal密封 itself本身 off from the rest休息 of the body身体.
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194000
3000
是将这部分与身体其它部分隔离开
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It basically基本上 wants to fight斗争 off infection感染,
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2000
来抵抗感染。
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and seal密封 itself本身, whether是否 it's organs器官 inside your body身体,
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199000
4000
进行治疗,你身体内的器官
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or your skin皮肤, the first reaction反应
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3000
或是你的皮肤,第一个反应
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is for scar瘢痕 tissue组织 to move移动 in,
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206000
2000
就是让伤疤组织行动
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to seal密封 itself本身 off from the outside.
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与外界进行隔离
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So, how can we harness马具 that power功率?
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那我们要怎么管理这种能力呢?
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One of the ways方法 that we do that
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方法之一是
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is actually其实 by using运用 smart聪明 biomaterials生物材料.
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216000
5000
使用智能生物材料
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How does this work? Well, on the left side here
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221000
3000
这是怎么生效的呢?在左边
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you see a urethra尿道 which哪一个 was injured受伤.
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224000
2000
是一个受伤的尿道
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This is the channel渠道 that connects所连接 the bladder膀胱 to the outside of the body身体.
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226000
4000
这是连接膀胱与身体外部的通道。
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And you see that it is injured受伤.
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230000
2000
你看它已经受伤
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We basically基本上 found发现 out that you can use these smart聪明 biomaterials生物材料
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232000
4000
基本上,我们发现你可以使用那些智能材料
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that you can actually其实 use as a bridge.
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236000
3000
(在受伤的地方)作为桥梁。
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If you build建立 that bridge, and you close off
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239000
3000
受伤的组织会(愈合然后)
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from the outside environment环境,
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242000
2000
与外部环境隔离开来,
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then you can create创建 that bridge, and cells细胞
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244000
3000
有了这座桥梁,
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that regenerate再生 in your body身体,
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247000
2000
你身体内再生的细胞
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can then cross交叉 that bridge, and take that path路径.
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249000
4000
可以爬上这座桥,用它作为通道(来重建尿道)。
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That's exactly究竟 what you see here.
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253000
2000
这就是你现在看到的事实
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It's actually其实 a smart聪明 biomaterial生物材料
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255000
2000
这实际上是一个智能生物材料。
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that we used, to actually其实 treat对待 this patient患者.
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257000
2000
我们使用它治好了这位病人。
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This was an injured受伤 urethra尿道 on the left side.
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259000
3000
这是在左边的一个受伤的尿道。
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We used that biomaterial生物材料 in the middle中间.
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262000
2000
我们在中间使用智能材料,
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And then, six months个月 later后来 on the right-hand右手 side
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264000
3000
6个月后,在右边,
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you see this reengineered重新设计 urethra尿道.
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267000
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你看这是再生的尿道。
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Turns out your body身体 can regenerate再生,
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269000
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其实我们的身体可以再生
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but only for small distances距离.
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271000
3000
但只能在小距离的情况下
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The maximum最大值 efficient高效 distance距离 for regeneration再生
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274000
3000
再生细胞能走的最大距离
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is only about one centimeter厘米.
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277000
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是1厘米。
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So, we can use these smart聪明 biomaterials生物材料
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279000
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所以,我们可以用这些智能材料
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but only for about one centimeter厘米
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282000
3000
进行1厘米的再生
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to bridge those gaps空白.
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285000
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来治愈这些伤口
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So, we do regenerate再生, but for limited有限 distances距离.
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287000
3000
所以,我们可以再生,但只能短距离再生
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What do we do now,
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290000
2000
我们怎么做才能(治疗病人)
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if you have injury for larger organs器官?
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292000
3000
如果你有大一点的器官的损伤呢?
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What do we do when we have injuries受伤
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295000
2000
我们该怎么做
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for structures结构 which哪一个 are much larger
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297000
2000
当受伤的组织
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than one centimeter厘米?
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299000
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大于1厘米时?
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Then we can start开始 to use cells细胞.
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301000
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我们可以使用细胞
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The strategy战略 here, is if a patient患者 comes in to us
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304000
3000
现在战略是,如果一个病人向我们求诊
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with a diseased病态的 or injured受伤 organ器官,
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307000
2000
他有得病或受伤的器官。
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you can take a very small piece of tissue组织 from that organ器官,
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309000
3000
你从那个器官上取下非常小的一块组织,
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less than half the size尺寸 of a postage邮资 stamp邮票,
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312000
3000
比邮票的一半还小,
05:30
you can then tease that tissue组织 apart距离,
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315000
3000
然后分离这块组织
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and look at its basic基本 components组件,
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318000
2000
研究它的基本成分,
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the patient's耐心 own拥有 cells细胞,
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320000
2000
也就是这个病人自己的细胞。
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you take those cells细胞 out,
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322000
2000
你把这些细胞取出来
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grow增长 and expand扩大 those cells细胞 outside the body身体 in large quantities数量,
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324000
4000
在身体外,进行大量繁殖,生长,
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and then we then use scaffold脚手架 materials物料.
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328000
3000
然后我们使用一种支架材料
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To the naked eye they look like a piece of your blouse衬衫,
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331000
3000
用肉眼看,它们像你外套或衬衣的一块布。
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or your shirt衬衫, but actually其实
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334000
2000
但事实上
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these materials物料 are fairly相当 complex复杂
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336000
3000
这些材料相当复杂。
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and they are designed设计 to degrade降级 once一旦 inside the body身体.
122
339000
3000
一旦植入身体,在数月后
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It disintegrates瓦解 a few少数 months个月 later后来.
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342000
2000
它们会降解。
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It's acting演戏 only as a cell细胞 delivery交货 vehicle车辆.
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344000
3000
这就像是一个细胞运输机
06:02
It's bringing使 the cells细胞 into the body身体. It's allowing允许
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347000
2000
它把细胞带入到身体内。
06:04
the cells细胞 to regenerate再生 new tissue组织,
126
349000
2000
使细胞能创造新的组织
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and once一旦 the tissue组织 is regenerated再生 the scaffold脚手架 goes away.
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351000
4000
一旦组织形成,这个支架就会消失。
06:10
And that's what we did for this piece of muscle肌肉.
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355000
3000
这就是我们为这块肌肉进行的治疗。
06:13
This is actually其实 showing展示 a piece of muscle肌肉 and how we go through通过
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358000
2000
这展示了一块肌肉,以及我们
06:15
the structures结构 to actually其实 engineer工程师 the muscle肌肉.
130
360000
3000
怎么通过这些支架来建造肌肉。
06:18
We take the cells细胞, we expand扩大 them,
131
363000
2000
我们取出一些细胞,扩展他们
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we place地点 the cells细胞 on the scaffold脚手架,
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365000
2000
我们把这些细胞放在一块支架上,
06:22
and we then place地点 the scaffold脚手架 back into the patient患者.
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367000
3000
然后把整个支架放回到病人体内。
06:25
But actually其实, before placing配售 the scaffold脚手架 into the patient患者,
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370000
3000
事实上,在我们把这块支架放在病人身体里之前,
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we actually其实 exercise行使 it.
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373000
3000
我们要锻炼它。
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We want to make sure that we condition条件
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376000
2000
我们要保证我们
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this muscle肌肉, so that it knows知道 what to do
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378000
2000
教会肌肉,这样它就知道
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once一旦 we put it into the patient患者.
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380000
2000
放进体内后要做什么。
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That's what you're seeing眼看 here. You're seeing眼看
139
382000
2000
这就是你现在看到的情况。
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this muscle肌肉 bio-reactor生物反应器
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384000
2000
你看,这是肌肉生物反应装置,
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actually其实 exercising行使 the muscle肌肉 back and forth向前.
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386000
4000
它在让肌肉做前后拉伸练习。
06:45
Okay. These are flat平面 structures结构 that we see here,
142
390000
4000
好的。那些就是我们现在看到的平面结构
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the muscle肌肉.
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394000
2000
肌肉
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What about other structures结构?
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396000
2000
那其他结构呢?
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This is actually其实 an engineered工程 blood血液 vessel船只.
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398000
3000
这是一个人造的血管
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Very similar类似 to what we just did, but a little bit more complex复杂.
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401000
3000
非常类似于刚才的情况,但更复杂
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Here we take a scaffold脚手架,
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404000
2000
现在我们有一个基底材料
07:01
and we basically基本上 -- scaffold脚手架 can be like a piece of paper here.
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406000
4000
基本上我们--这里基底材料可以像一张纸
07:05
And we can then tubularizetubularize this scaffold脚手架.
149
410000
2000
然后我们能把它做成管状
07:07
And what we do is we, to make a blood血液 vessel船只, same相同 strategy战略.
150
412000
4000
我们用同样的战略来造一根血管。
07:11
A blood血液 vessel船只 is made制作 up of two different不同 cell细胞 types类型.
151
416000
4000
血管由两种不同的细胞组成
07:15
We take muscle肌肉 cells细胞, we paste,
152
420000
3000
我们取下肌肉细胞,进行粘贴,
07:18
or coat涂层 the outside with these muscle肌肉 cells细胞,
153
423000
2000
或把细胞涂在外部。
07:20
very much like baking a layer cake蛋糕, if you will.
154
425000
3000
非常像制作一层蛋糕。
07:23
You place地点 the muscle肌肉 cells细胞 on the outside.
155
428000
3000
你把肌肉细胞植在外部,
07:26
You place地点 the vascular血管 blood血液 vessel船只 lining cells细胞 on the inside.
156
431000
5000
你把血管细胞植在里面。
07:31
You now have your fully充分 seeded播种 scaffold脚手架.
157
436000
2000
现在你就有一个内外都植入细胞的基底材料。
07:33
You're going to place地点 this in an oven-like烤箱般的 device设备.
158
438000
3000
接下来,把它放在一个像烤箱的设备里。
07:36
It has the same相同 conditions条件 as a human人的 body身体,
159
441000
2000
它的环境跟人体类似:
07:38
37 degrees centigrade摄氏,
160
443000
2000
37度
07:40
95 percent百分 oxygen.
161
445000
2000
95%的氧气。
07:42
You then exercise行使 it, as what you saw on that tape胶带.
162
447000
4000
然后让它练习,就像你在那个录像里看到的一样
07:46
And on the right you actually其实 see a carotid颈动脉 artery动脉 that was engineered工程.
163
451000
3000
在右边,你看到的是一个造好的颈动脉
07:49
This is actually其实 the artery动脉 that goes from your neck颈部 to your brain.
164
454000
3000
它是从颈部延伸到脑部的血管。
07:52
And this is an X-rayX-射线 showing展示 you
165
457000
3000
这张X光片给你展示了
07:55
the patent专利, functional实用 blood血液 vessel船只.
166
460000
3000
一个病人的健全的血管
07:58
More complex复杂 structures结构
167
463000
2000
更复杂的结构
08:00
such这样 as blood血液 vessels船只, urethras尿道, which哪一个 I showed显示 you,
168
465000
3000
比如我之前给你们看的血管,尿道
08:03
they're definitely无疑 more complex复杂
169
468000
2000
他们绝对更复杂
08:05
because you're introducing引入 two different不同 cell细胞 types类型.
170
470000
2000
因为你要引进两种不同的细胞
08:07
But they are really acting演戏 mostly大多 as conduits管道.
171
472000
2000
但大部分时候,他们真的像管道一样运行
08:09
You're allowing允许 fluid流体 or air空气 to go through通过
172
474000
2000
你要允许液体,气体通过
08:11
at steady稳定 states状态.
173
476000
2000
并要稳定的速度。
08:13
They are not nearly几乎 as complex复杂 as hollow空洞 organs器官.
174
478000
2000
他们远没有中空器官复杂。
08:15
Hollow空洞 organs器官 have a much higher更高 degree of complexity复杂,
175
480000
3000
中空器官更加复杂,
08:18
because you're asking these organs器官 to act法案 on demand需求.
176
483000
3000
因为那些器官要根据要求来工作。
08:21
So, the bladder膀胱 is one such这样 organ器官.
177
486000
3000
而膀胱就是这种器官。
08:24
Same相同 strategy战略, we take a very small piece of the bladder膀胱,
178
489000
3000
用同样的战略,我们取下膀胱的一小片组织
08:27
less than half the size尺寸 of a postage邮资 stamp邮票.
179
492000
2000
比邮票的一半还小
08:29
We then tease the tissue组织 apart距离
180
494000
2000
然后我们把这片组织分解成
08:31
into its two individual个人 cell细胞 components组件,
181
496000
2000
两个独立的细胞成分
08:33
muscle肌肉, and these bladder膀胱 specialized专门 cells细胞.
182
498000
3000
肌肉以及那些膀胱特有的细胞
08:36
We grow增长 the cells细胞 outside the body身体 in large quantities数量.
183
501000
3000
在体外,大量培植那些细胞
08:39
It takes about four weeks to grow增长 these cells细胞 from the organ器官.
184
504000
3000
它们的生长大约需4周时间
08:42
We then take a scaffold脚手架 that we shape形状 like a bladder膀胱.
185
507000
3000
然后我们用一个智能材料,做成膀胱形状
08:45
We coat涂层 the inside with these bladder膀胱 lining cells细胞.
186
510000
4000
在内部,我们把衬细胞植入
08:49
We coat涂层 the outside with these muscle肌肉 cells细胞.
187
514000
3000
在外部,我们植入肌肉细胞
08:52
We place地点 it back into this oven-like烤箱般的 device设备.
188
517000
3000
我们把它放回到这个像烤箱一样的装置
08:55
From the time you take that piece of tissue组织, six to eight weeks later后来
189
520000
3000
在你取下这片组织的6到8周后
08:58
you can put the organ器官 right back into the patient患者.
190
523000
3000
你就能把器官植入到病人体中
09:01
This actually其实 shows节目 the scaffold脚手架.
191
526000
3000
这展示了智能材料
09:04
The material材料 is actually其实 being存在 coated with the cells细胞.
192
529000
4000
这个材料外部布满了细胞
09:08
When we did the first clinical临床 trial审讯 for these patients耐心
193
533000
3000
我们对病人进行第一次临床试验
09:11
we actually其实 created创建 the scaffold脚手架 specifically特别 for each patient患者.
194
536000
3000
我们为每个病人制造特殊的智能材料。
09:14
We brought patients耐心 in,
195
539000
2000
我们让病人来医院,
09:16
six to eight weeks prior to their scheduled计划 surgery手术, did X-raysX射线,
196
541000
3000
在他们手术日期前的6到8周,进行X光检查
09:19
and we then composed a scaffold脚手架 specifically特别 for that patient's耐心 size尺寸
197
544000
3000
然后我们制造符合该病人尺寸的特殊材料
09:22
pelvic盆腔 cavity空穴.
198
547000
2000
根据他们的盆腔尺寸。
09:24
For the second第二 phase of the trials试验
199
549000
2000
试验的第二阶段
09:26
we just had different不同 sizes大小, small, medium, large and extra-large超大.
200
551000
3000
我们就只是预备了不同的型号,小号,中号,大号,特大
09:29
(Laughter笑声)
201
554000
3000
(笑)
09:32
It's true真正.
202
557000
2000
真的。
09:34
And I'm sure everyone大家 here wanted an extra-large超大. Right?
203
559000
3000
我想大家都想要加大号,是吧?
09:37
(Laughter笑声)
204
562000
2000
(笑)
09:39
So, bladders水囊 are definitely无疑 a little bit more complex复杂
205
564000
3000
所以,膀胱肯定比其它结构
09:42
than the other structures结构.
206
567000
2000
更复杂。
09:44
But there are other hollow空洞 organs器官 that have added添加 complexity复杂 to it.
207
569000
3000
但现在有一些中空器官复杂性更多。
09:47
This is actually其实 a heart valve, which哪一个 we engineered工程.
208
572000
3000
这是我们制造出的一个心脏瓣膜
09:50
And the way you engineer工程师 this heart valve is the same相同 strategy战略.
209
575000
3000
我们用同样的战略制造这个心瓣膜。
09:53
We take the scaffold脚手架, we seed种子 it with cells细胞,
210
578000
2000
我们有智能材料,我们植入细胞,
09:55
and you can now see here, the valve leaflets传单 opening开盘 and closing关闭.
211
580000
4000
你看,这些瓣膜小叶正一开一合。
09:59
We exercise行使 these prior to implantation植入.
212
584000
3000
在植入人体前,这些材料会得到锻炼,
10:02
Same相同 strategy战略.
213
587000
2000
同样的战略
10:04
And then the most complex复杂 are the solid固体 organs器官.
214
589000
2000
最复杂的是实质器官
10:06
For solid固体 organs器官, they're more complex复杂
215
591000
2000
实质器官更复杂
10:08
because you're using运用 a lot more cells细胞 per centimeter厘米.
216
593000
4000
因为他们每厘米使用的器官更多
10:12
This is actually其实 a simple简单 solid固体 organ器官 like the ear.
217
597000
2000
这是一个简单的实质器官,像耳朵
10:14
It's now being存在 seeded播种 with cartilage软骨.
218
599000
2000
现在植入了软骨
10:16
That's the oven-like烤箱般的 device设备;
219
601000
3000
那是那个像烤箱一样的装置
10:19
once一旦 it's coated it gets得到 placed放置 there.
220
604000
2000
植入细胞后,我们就把整个材料放入其中,
10:21
And then a few少数 weeks later后来 we can take out the cartilage软骨 scaffold脚手架.
221
606000
5000
数周后,我们就能取出这个特殊材料。
10:26
This is actually其实 digits数字 that we're engineering工程.
222
611000
2000
这记录了我们的制造过程,
10:28
These are being存在 layered分层, one layer at a time,
223
613000
3000
我们植入很多层,一次一层,
10:31
first the bone, we fill in the gaps空白 with cartilage软骨.
224
616000
3000
首先是骨头,我们在缝隙中填入软骨。
10:34
We then start开始 adding加入 the muscle肌肉 on top最佳.
225
619000
2000
在上面,我们植入肌肉。
10:36
And you start开始 layering分层 these solid固体 structures结构.
226
621000
2000
然后你可以开始一层层的建成一个实体结构,
10:38
Again, fairly相当 more complex复杂 organs器官,
227
623000
3000
得到更复杂的器官。
10:41
but by far, the most complex复杂 solid固体 organs器官
228
626000
3000
但到目前为止,最复杂的实体器官是
10:44
are actually其实 the vascularized血管, highly高度 vascularized血管,
229
629000
4000
是包含很多血管的实体器官。
10:48
a lot of blood血液 vessel船只 supply供应,
230
633000
2000
器官连接很多血管的,
10:50
organs器官 such这样 as the heart,
231
635000
3000
比如心脏,
10:53
the liver, the kidneys肾脏.
232
638000
3000
肝脏,肾脏。
10:56
This is actually其实 an example -- several一些 strategies策略
233
641000
2000
这是一个例子——我们有很多战略
10:58
to engineer工程师 solid固体 organs器官.
234
643000
2000
来制造实体器官
11:00
This is actually其实 one of the strategies策略. We use a printer打印机.
235
645000
2000
这是其中之一。我们使用一个打印机
11:02
And instead代替 of using运用 ink墨水, we use -- you just saw an inkjet喷墨 cartridge盒式磁带 --
236
647000
4000
不使用墨水,我们使用——你刚看到,而我们的墨盒
11:06
we just use cells细胞.
237
651000
2000
是细胞
11:08
This is actually其实 your typical典型 desktop桌面 printer打印机.
238
653000
2000
这就是你典型的电脑打印机
11:10
It's actually其实 printing印花 this two chamber heart,
239
655000
3000
它实际上打印出了两个心室
11:13
one layer at a time.
240
658000
2000
一次一层
11:15
You see the heart coming未来 out there. It takes about 40 minutes分钟 to print打印,
241
660000
4000
你看现在印出了一颗心,这大概需要40分钟时间
11:19
and about four to six hours小时 later后来
242
664000
2000
大约6小时之后,
11:21
you see the muscle肌肉 cells细胞 contract合同.
243
666000
3000
你看那些肌肉细胞在收缩。
11:24
(Applause掌声)
244
669000
6000
(鼓掌)
11:30
This technology技术 was developed发达 by Tao Ju, who worked工作 at our institute研究所.
245
675000
4000
这项科技的发明者是Tao Ju,他在我们研究所工作。
11:34
And this is actually其实 still, of course课程, experimental试验,
246
679000
2000
当然,这现在还处在试验阶段,
11:36
not for use in patients耐心.
247
681000
3000
还未运用到病人身上。
11:39
Another另一个 strategy战略 that we have followed其次
248
684000
2000
我们发明的另外一项战术,
11:41
is actually其实 to use decellularized脱细胞 organs器官.
249
686000
2000
是使用去细胞的器官。
11:43
We actually其实 take donor捐赠者 organs器官,
250
688000
3000
我们接受捐赠者器官,
11:46
organs器官 that are discarded丢弃,
251
691000
2000
不再使用的器官
11:48
and we then can use very mild温和 detergents洗涤剂
252
693000
2000
然后我们用非常柔和的洗涤剂,
11:50
to take all the cell细胞 elements分子 out of these organs器官.
253
695000
3000
把那些器官的细胞都洗掉。
11:53
So, for example on the left panel面板,
254
698000
2000
比如,在左边的图上,
11:55
top最佳 panel面板, you see a liver.
255
700000
2000
上面的图,你会看见一个肝脏。
11:57
We actually其实 take the donor捐赠者 liver,
256
702000
2000
我们接受捐赠的肝脏,
11:59
we use very mild温和 detergents洗涤剂,
257
704000
2000
然后,使用温和清洁剂,
12:01
and we, by using运用 these mild温和 detergents洗涤剂, we take all the cells细胞
258
706000
4000
我们用这些温和清洁剂,可洗掉所有
12:05
out of the liver.
259
710000
2000
肝脏的细胞。
12:07
Two weeks later后来, we basically基本上 can lift电梯 this organ器官 up,
260
712000
3000
两周后,我们可拿起这个器官,
12:10
it feels感觉 like a liver,
261
715000
2000
它感觉像肝脏,
12:12
we can hold保持 it like a liver,
262
717000
2000
拿起来,感觉也像肝脏,
12:14
it looks容貌 like a liver, but it has no cells细胞.
263
719000
3000
看起来,也像肝脏,但是它没有细胞,
12:17
All we are left with
264
722000
2000
剩下的
12:19
is the skeleton骨架, if you will, of the liver,
265
724000
3000
是肝脏的架子,
12:22
all made制作 up of collagen胶原,
266
727000
2000
由胶原蛋白组成。
12:24
a material材料 that's in our bodies身体, that will not reject拒绝.
267
729000
2000
这是我们体内的一种物质,不会有排异,
12:26
We can use it from one patient患者 to the next下一个.
268
731000
2000
我们就可以把它使用到不同病人身上。
12:28
We then take this vascular血管 structure结构体
269
733000
2000
然后我们拿来这个血管化的结构,
12:30
and we can prove证明 that we retain保留 the blood血液 vessel船只 supply供应.
270
735000
4000
我们能证明我们保持了血管供应。
12:34
You can see, actually其实 that's a fluoroscopy透视.
271
739000
2000
你看,这实际上是荧光显影术。
12:36
We're actually其实 injecting注射 contrast对比 into the organ器官.
272
741000
3000
实际上,我们注射显影剂到器官里
12:39
Now you can see it start开始. We're injecting注射 the contrast对比 into the organ器官
273
744000
4000
你看,这是开始。我们正注射显影剂到器官,
12:43
into this decellularized脱细胞 liver.
274
748000
2000
到这个去细胞化的肝脏。
12:45
And you can see the vascular血管 tree that remains遗迹 intact完整.
275
750000
3000
你可以看到这整个管道结构没受影响。
12:48
We then take the cells细胞, the vascular血管 cells细胞,
276
753000
3000
然后我们用细胞,管道细胞
12:51
blood血液 vessel船只 cells细胞, we perfuse撒布 the vascular血管 tree
277
756000
2000
血管细胞,我们用病人自己的细胞
12:53
with the patient's耐心 own拥有 cells细胞.
278
758000
2000
注满这个树状的血管。
12:55
We perfuse撒布 the outside of the liver
279
760000
2000
我们在肝脏外注满
12:57
with the patient's耐心 own拥有 liver cells细胞.
280
762000
2000
病人自己的肝脏细胞。
12:59
And we can then create创建 functional实用 livers肝脏.
281
764000
2000
然后我们就创造了一个有功能的肝脏。
13:01
And that's actually其实 what you're seeing眼看.
282
766000
2000
这就是你现在看到的。
13:03
This is still experimental试验. But we are able能够 to actually其实 reproduce复制 the functionality功能
283
768000
4000
这还只是实验。但我们已经能够恢复这个肝脏的功能,
13:07
of the liver structure结构体, experimentally实验.
284
772000
3000
尽管是实验阶段。
13:10
For the kidney,
285
775000
2000
而肾脏,
13:12
as I talked to you about the first painting绘画 that you saw,
286
777000
4000
记得我一开始给你看的那幅画,
13:16
the first slide滑动 I showed显示 you,
287
781000
2000
和我展示的第一张幻灯片。
13:18
90 percent百分 of the patients耐心 on the transplant移植 wait list名单
288
783000
3000
90%在等待器官移植的病人,
13:21
are waiting等候 for a kidney, 90 percent百分.
289
786000
2000
90%都在等待肾脏移植。
13:23
So, another另一个 strategy战略 we're following以下
290
788000
2000
所以,我们还有另外一个战术
13:25
is actually其实 to create创建 wafers晶圆
291
790000
2000
那就是创造薄片
13:27
that we stack together一起, like an accordion手风琴, if you will.
292
792000
4000
我们把他们堆积在一起,像手风琴一样
13:31
So, we stack these wafers晶圆 together一起, using运用 the kidney cells细胞.
293
796000
3000
所以,我们把那些薄片堆积在一起,使用肾脏细胞
13:34
And then you can see these miniature微型 kidneys肾脏 that we've我们已经 engineered工程.
294
799000
3000
然后,你能看到我们制造出的迷你版的肾脏,
13:37
They are actually其实 making制造 urine尿.
295
802000
2000
他们真的可以产生尿液。
13:39
Again, small structures结构, our challenge挑战 is how to make them larger,
296
804000
4000
但这还是小的结构,我们的挑战还是怎么样把他们变大。
13:43
and that is something we're working加工 on
297
808000
2000
这就是我们现在在研究所
13:45
right now at the institute研究所.
298
810000
2000
研究的事情。
13:47
One of the things that I wanted to summarize总结 for you then
299
812000
3000
我想给你们总结的一件事情是
13:50
is what is a strategy战略 that we're going for in regenerative再生 medicine医学.
300
815000
4000
我们尝试向再生医学迈进所用的战略。
13:54
If at all possible可能,
301
819000
2000
如果都可能的话
13:56
we really would like to use smart聪明 biomaterials生物材料
302
821000
3000
我们希望使用智能生物材料。
13:59
that we can just take off the shelf
303
824000
2000
我们只需从架子上取下来一个智能材料,
14:01
and regenerate再生 your organs器官.
304
826000
2000
就能重造你的器官。
14:03
We are limited有限 with distances距离 right now,
305
828000
2000
我们现在重造的距离有限
14:05
but our goal目标 is actually其实 to increase增加 those distances距离 over time.
306
830000
4000
但我们的目标是在未来扩大这个距离。
14:09
If we cannot不能 use smart聪明 biomaterials生物材料,
307
834000
2000
如果我们不能使用智能材料,
14:11
then we'd星期三 rather use your very own拥有 cells细胞.
308
836000
2000
那我们倾向使用您自己的细胞。
14:13
Why? Because they will not reject拒绝.
309
838000
2000
为什么?因为它们不会有排斥反应。
14:15
We can take cells细胞 from you,
310
840000
2000
我们可以从你身上取下细胞,
14:17
create创建 the structure结构体, put it right back into you, they will not reject拒绝.
311
842000
3000
创造结构,放回到你的身体,他们不会有排斥反应。
14:20
And if possible可能, we'd星期三 rather use the cells细胞 from your very specific具体 organ器官.
312
845000
4000
如果可能,我们倾向于使用你同一个器官的细胞。
14:24
If you present当下 with a diseased病态的 wind pipe
313
849000
3000
如果你气管有病,
14:27
we'd星期三 like to take cells细胞 from your windpipe气管.
314
852000
2000
我们希望从你的气管取下细胞。
14:29
If you present当下 with a diseased病态的 pancreas胰腺
315
854000
3000
如果你的胰腺有病,
14:32
we'd星期三 like to take cells细胞 from that organ器官.
316
857000
2000
我们希望从它上面取细胞。
14:34
Why? Because we'd星期三 rather take those cells细胞
317
859000
3000
为什么?因为我们宁愿取那些细胞,
14:37
which哪一个 already已经 know that those are the cell细胞 types类型 you want.
318
862000
3000
是已经知道是你的身体需要的那种细胞的。
14:40
A windpipe气管 cell细胞 already已经 knows知道 it's a windpipe气管 cell细胞.
319
865000
3000
一个气管的细胞知道什么是气管细胞,
14:43
We don't need to teach it to become成为 another另一个 cell细胞 type类型.
320
868000
3000
我们不用教它变成另一种细胞。
14:46
So, we prefer比较喜欢 organ-specific器官特异性 cells细胞.
321
871000
2000
所以,我们倾向于你的某个器官的细胞。
14:48
And today今天 we can obtain获得 cells细胞 from most every一切 organ器官 in your body身体,
322
873000
3000
今天,我们可以从差不多所有器官上取下细胞,
14:51
except for several一些 which哪一个 we still need stem cells细胞 for,
323
876000
3000
除了几个例外,(这几个)我们还需要它们的干细胞。
14:54
like heart, liver, nerve神经 and pancreas胰腺.
324
879000
4000
比如心脏,肝脏,神经及胰腺。
14:58
And for those we still need stem cells细胞.
325
883000
3000
对于那些我们还需要干细胞的,
15:01
If we cannot不能 use stem cells细胞 from your body身体
326
886000
3000
如果我们不能使用你身体的干细胞,
15:04
then we'd星期三 like to use donor捐赠者 stem cells细胞.
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889000
3000
那我们就要使用捐赠者的干细胞。
15:07
And we prefer比较喜欢 cells细胞 that will not reject拒绝
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892000
2000
我们倾向于不会有排斥反应的细胞,
15:09
and will not form形成 tumors肿瘤.
329
894000
2000
并且不会形成肿瘤的细胞。
15:11
And we're working加工 a lot with the stem cells细胞 that we
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896000
2000
我们正大力研究干细胞。
15:13
published发表 on two years年份 ago,
331
898000
2000
这些结果两年前发表了。
15:15
stem cells细胞 from the amniotic羊水 fluid流体,
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900000
2000
他们是来自于羊水
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and the placenta胎盘, which哪一个 have those properties性能.
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902000
4000
和胎盘的干细胞。
15:21
So, at this point, I do want to tell you that
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906000
3000
现在,我想告诉你们
15:24
some of the major重大的 challenges挑战 we have.
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909000
4000
我们现在面临的主要挑战。
15:28
You know, I just showed显示 you this presentation介绍, everything looks容貌 so good,
336
913000
2000
你知道,我刚给你们做的演讲,看起来非常好,
15:30
everything works作品. Actually其实 no,
337
915000
2000
每个环节都很好。事实并非如此。
15:32
these technologies技术 really are not that easy简单.
338
917000
2000
那些科技并不是那么简单。
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Some of the work you saw today今天
339
919000
2000
你今天看到的一部分,
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was performed执行 by over 700 researchers研究人员
340
921000
3000
是我们研究所超过700个研究人员,
15:39
at our institute研究所 across横过 a 20-year-年 time span跨度.
341
924000
3000
历时20年的研究成果。
15:42
So, these are very tough强硬 technologies技术.
342
927000
2000
所以,这些是非常难的科技。
15:44
Once一旦 you get the formula right you can replicate复制 it.
343
929000
3000
一旦你摸索出了对的方法,你就能进行器官复制。
15:47
But it takes a lot to get there.
344
932000
2000
但这需要很多工作(才能摸索出对的方法)。
15:49
So, I always like to show显示 this cartoon动画片.
345
934000
2000
所以,我总是给大家看这个卡通
15:51
This is how to stop a runaway逃跑 stage阶段.
346
936000
2000
这展示了怎么样阻止一个失控的车。
15:53
And there you see the stagecoach驿马 driver司机,
347
938000
2000
你看到这个巴士的司机
15:55
and he goes, on the top最佳 panel面板,
348
940000
2000
上面的图里
15:57
He goes A, B, C, D, E, F.
349
942000
2000
他做了A,B,C,D,E,F,
15:59
He finally最后 stops停止 the runaway逃跑 stage阶段.
350
944000
2000
他终于停下了失控的车
16:01
And those are usually平时 the basic基本 scientists科学家们,
351
946000
3000
这是最基本的科学研究方法。
16:04
The bottom底部 is usually平时 the surgeons外科医生.
352
949000
2000
下面的是外科医生
16:06
(Laughter笑声)
353
951000
4000
(笑)
16:10
I'm a surgeon外科医生 so that's not that funny滑稽.
354
955000
2000
我是个医生,所以不是那么好笑。
16:12
(Laughter笑声)
355
957000
1000
(笑)
16:13
But actually其实 method方法 A is the correct正确 approach途径.
356
958000
4000
事实上方法A是正确的方法。
16:17
And what I mean by that is that anytime任何时候 we've我们已经 launched推出 one of these technologies技术
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962000
3000
我的意思是我们任何时候把这样的科技
16:20
to the clinic诊所,
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965000
2000
用于临床,
16:22
we've我们已经 made制作 absolutely绝对 sure that we do everything we can
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967000
3000
我们要绝对确保把这些科技运用到病人之前,
16:25
in the laboratory实验室 before we ever
360
970000
2000
我们在实验室里尽了全力
16:27
launch发射 these technologies技术 to patients耐心.
361
972000
2000
保证这种科技的安全性。
16:29
And when we launch发射 these technologies技术 to patients耐心
362
974000
2000
当我们运用到病人身上时
16:31
we want to make sure that we ask ourselves我们自己 a very tough强硬 question.
363
976000
5000
我们要确保问了自己一个非常严肃的问题:
16:36
Are you ready准备 to place地点 this in your own拥有 loved喜爱 one, your own拥有 child儿童,
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981000
3000
你是否觉得这个可以移植到你爱的人,你自己的小孩,
16:39
your own拥有 family家庭 member会员, and then we proceed继续.
365
984000
3000
你的家人身上,然后我们再继续。
16:42
Because our main主要 goal目标, of course课程,
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987000
2000
因为我们的首要目标,
16:44
is first, to do no harm危害.
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989000
3000
是不造成任何伤害。
16:47
I'm going to show显示 you now, a very short clip,
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992000
2000
我现在给你们看一个短片,
16:49
It's a five second第二 clip of a patient患者
369
994000
3000
一个病人的5秒钟短片。
16:52
who received收到 one of the engineered工程 organs器官.
370
997000
2000
她接受了我们制造的器官。
16:54
We started开始 implanting植入 some of these structures结构
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999000
2000
在14年前,我们就开始
16:56
over 14 years年份 ago.
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1001000
2000
移植这些器官。
16:58
So, we have patients耐心 now walking步行 around with organs器官,
373
1003000
2000
所以,我们现在有生活着的接受了我们器官的病人。
17:00
engineered工程 organs器官, for over 10 years年份, as well.
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1005000
4000
有的时间已经超过10年。
17:04
I'm going to show显示 a clip of one young年轻 lady淑女.
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1009000
2000
我给你们看一个年轻女性的短片
17:06
She had a spina脊柱 bifida defect缺陷, a spinal cord abnormality异常.
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1011000
3000
她有先天的脊椎裂,一种脊椎异常。
17:09
She did not have a normal正常 bladder膀胱. This is a segment分割 from CNNCNN.
377
1014000
3000
她本来也没有正常的膀胱。这是CNN的一段录像。
17:12
We are just taking服用 five seconds.
378
1017000
2000
我们只看5秒。
17:14
This is a segment分割 that Sanjay桑杰 Gupta古普塔 actually其实 took care关心 of.
379
1019000
5000
这部分是Sanjay Gupta录的。
17:19
Video视频: Kaitlyn凯特林 M: I'm happy快乐. I was always afraid害怕
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1024000
2000
录像:Kaitlyn M:我很高兴。我总是害怕
17:21
that I was going to have like, an accident事故 or something.
381
1026000
3000
我会出事什么的。
17:24
And now I can just go and
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1029000
3000
现在我能走,
17:27
go out with my friends朋友,
383
1032000
2000
能跟我的朋友出去,
17:29
go do whatever随你 I want.
384
1034000
2000
做我想做的事情。
17:32
Anthony安东尼 Atala阿塔拉: See, at the end结束 of the day, the promise诺言 of regenerative再生 medicine医学
385
1037000
3000
Anthony Atala: 说到底,器官再生的诺言
17:35
is a single promise诺言.
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1040000
2000
是一个诺言
17:37
And that is really very simple简单,
387
1042000
3000
而且非常简单:
17:40
to make our patients耐心 better.
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1045000
2000
就是让我们的病人更好
17:42
Thank you for your attention注意.
389
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谢谢你们的倾听。
17:44
(Applause掌声)
390
1049000
2000
(鼓掌)
Translated by Ni Zhang
Reviewed by Alison Xiaoqiao Xie

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ABOUT THE SPEAKER
Anthony Atala - Surgeon
Anthony Atala asks, "Can we grow organs instead of transplanting them?" His lab at the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine is doing just that -- engineering over 30 tissues and whole organs.

Why you should listen

Anthony Atala is the director of the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, where his work focuses on growing and regenerating tissues and organs. His team engineered the first lab-grown organ to be implanted into a human -- a bladder -- and is developing experimental fabrication technology that can "print" human tissue on demand.

In 2007, Atala and a team of Harvard University researchers showed that stem cells can be harvested from the amniotic fluid of pregnant women. This and other breakthroughs in the development of smart bio-materials and tissue fabrication technology promises to revolutionize the practice of medicine.

More profile about the speaker
Anthony Atala | Speaker | TED.com

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