ABOUT THE SPEAKER
Dan Gibson - Genome writer
Dan Gibson leads a new breed of bioengineers, called genome writers, who use DNA to design and build new products powering the next industrial revolution.

Why you should listen

In 2004, Dan Gibson was drawn to a project at the J. Craig Venter Institute: to build a synthetic cell from scratch. Within days, he was on a path to creating synthetic life alongside genomics pioneers. But to build a whole genome from scratch, Gibson had to first invent new methods to assemble DNA. One method, dubbed the "Gibson Assembly," became a game changer, and a series of firsts followed: first synthetic bacterial genome, first synthetic cell, first minimal cell. Today, these discoveries inform the design of synthetic DNA used for new medicines.

Gibson's teams at SGI and SGI-DNA recently introduced the world's first biologic teleporter, called the Digital-to-Biological Converter (DBC), which turns digital code into functional biologics in the form of DNA, RNA and proteins without human intervention. Imagine a future where digital code is emailed to DBCs at hospitals around the world to deliver personalized medicine at a patient's bedside.

More profile about the speaker
Dan Gibson | Speaker | TED.com
TED2018

Dan Gibson: How to build synthetic DNA and send it across the internet

丹吉布森: 如何打造合成 DNA 並用網路將它發送出去

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1,461,746 views

生物學家丹吉布森能編輯 DNA 並為 DNA 寫程式,就像程式設計師為電腦寫程式碼一樣。但他的「程式碼」能創造生命,讓科學家能將數位資訊轉換成生物材料,比如蛋白質和疫苗。現在他在進行一個新的計畫:「生物傳送」,用網路將新的藥物發送到世界各地。來聽聽這場演說,進一步了解這項技術會如何改變我們對於疾病爆發流行的應變,並讓我們能從家裡就直接下載個人化的處方。
- Genome writer
Dan Gibson leads a new breed of bioengineers, called genome writers, who use DNA to design and build new products powering the next industrial revolution. Full bio

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00:13
Alright好的, let me tell you
about building建造 synthetic合成的 cells細胞
0
1388
3175
好,讓我來跟各位談談建造合成細胞
00:16
and printing印花 life.
1
4587
1945
以及列印生命。
00:18
But first, let me tell you a quick story故事.
2
6556
2483
但首先,讓我很快說個故事。
00:21
On March遊行 31, 2013,
3
9063
2506
2013 年 3 月 31 日,
00:23
my team球隊 and I received收到 an email電子郵件
from an international國際 health健康 organization組織,
4
11593
4183
我的團隊和我收到一封電子郵件,
寄件者是一間國際健康組織,
00:27
alerting警報 us that two men男人 died死亡 in China中國
5
15800
2833
內容是警告我們,
在中國有兩個人死亡,
00:30
shortly不久 after contracting承包
the H7N9 bird flu流感.
6
18657
3055
那是他們染上 H7N9
禽流感之後沒多久的事。
00:34
There were fears恐懼 of a global全球 pandemic流感大流行
7
22149
1857
大家很怕發生全球性的流行,
00:36
as the virus病毒 started開始 rapidly急速
moving移動 across橫過 China中國.
8
24030
3333
因為病毒開始在中國快速散播。
00:40
Although雖然 methods方法 existed存在
to produce生產 a flu流感 vaccine疫苗
9
28004
2782
雖然的確有方法可以製造流感疫苗
00:42
and stop the disease疾病 from spreading傳播,
10
30810
1972
並阻止該疾病散播,
00:44
at best最好, it would not be available可得到
for at least最小 six months個月.
11
32806
3844
但最好的情況是要等至少
六個月才有疫苗可用。
00:49
This is because a slow, antiquated陳舊的
flu流感 vaccine疫苗 manufacturing製造業 process處理
12
37474
4730
這是因為流感疫苗的
製造流程很緩慢、很過時,
00:54
developed發達 over 70 years年份 ago
was the only option選項.
13
42228
3958
是至少 70 年前發明的,
但它卻是唯一的選擇。
00:59
The virus病毒 would need to be isolated孤立
from infected感染 patients耐心,
14
47140
3452
必須要把病毒和受感染的病人分離,
01:02
packaged包裝 up and then sent發送 to a facility設施
15
50616
2294
包裝起來,接著送到機構去,
01:04
where scientists科學家們 would inject注入
the virus病毒 into chicken eggs,
16
52934
4016
在機構中,科學家會
把病毒注射到雞蛋中,
01:08
and incubate孵化 those chicken eggs
for several一些 weeks
17
56974
2571
花數週的時間孵那些雞蛋,
01:11
in order訂購 to prepare準備 the virus病毒
for the start開始 of a multistep多級,
18
59569
3722
這樣才能將病毒準備好,
開始進行這個有很多步驟、
01:15
multimonthmultimonth flu流感 vaccine疫苗
manufacturing製造業 process處理.
19
63315
3282
要花數個月時間的疫苗製造流程。
01:19
My team球隊 and I received收到 this email電子郵件
20
67363
1994
我的團隊和我收到這封電子郵件,
01:21
because we had just invented發明
a biological生物 printer打印機,
21
69381
3886
是因為我們剛發明了
一台生物列印機,
01:25
which哪一個 would allow允許
for the flu流感 vaccine疫苗 instructions說明
22
73291
2421
有了它,就能夠馬上從網路上
01:27
to be instantly即刻 downloaded下載
from the internet互聯網 and printed印刷的.
23
75736
3321
下載流感疫苗的說明書,
並將疫苗列印出來。
01:31
Drastically大幅 speeding超速 up the way
in which哪一個 flu流感 vaccines疫苗 are made製作,
24
79633
3286
如此製造流感疫苗就能夠加快許多,
01:34
and potentially可能 saving保存 thousands數千 of lives生活.
25
82943
2800
很可能可以拯救數千條性命。
01:38
The biological生物 printer打印機 leverages槓桿
our ability能力 to read and write DNA脫氧核糖核酸
26
86776
4974
生物列印機能讓我們
發揮讀寫 DNA 的能力,
01:43
and starts啟動 to bring帶來 into focus焦點
27
91774
1970
並讓我們所謂的
01:45
what we like to call
biological生物 teleportation隱形傳輸.
28
93768
3133
生物電子傳送開始被重視。
01:49
I am a biologist生物學家 and an engineer工程師
who builds建立 stuff東東 out of DNA脫氧核糖核酸.
29
97704
4200
我是生物學家及工程師,
我用 DNA 來建造東西。
01:54
Believe it or not,
one of my favorite喜愛 things to do
30
102577
2349
信不信由你,
我最喜歡做的事情之一,
01:56
is to take DNA脫氧核糖核酸 apart距離
and put it back together一起
31
104950
2377
就是把 DNA 拆解,
再把它組裝回去,
01:59
so that I can understand理解
better how it works作品.
32
107351
2758
這樣我才能更了解它是怎麼運作的。
02:02
I can edit編輯 and program程序 DNA脫氧核糖核酸 to do things,
just like coders編碼器 programing程式設計 a computer電腦.
33
110442
4659
我可以編輯 DNA、為它寫程式,
就像程式人員為電腦寫程式。
02:07
But my apps應用 are different不同.
34
115797
1801
但我的應用程式不同。
02:09
They create創建 life.
35
117622
1246
它們能創造生命。
02:10
Self-replicating自複製 living活的 cells細胞
and things like vaccines疫苗 and therapeutics療法
36
118892
4272
自我複製的活細胞,
以及像疫苗及治療法等等,
02:15
that work in ways方法
that were previously先前 impossible不可能.
37
123188
3107
都能以過去不可能做到的方式運作。
02:19
Here's這裡的 National國民 Medal勳章 of Science科學
recipient接受者 Craig克雷格 Venter腹部
38
127141
3301
這是美國國家科學獎章
得主克萊格凡特,
02:22
and Nobel諾貝爾 laureate得主 Ham火腿 Smith工匠.
39
130466
2135
及諾貝爾得主漢彌爾頓史密斯。
02:25
These two guys shared共享 a similar類似 vision視力.
40
133038
2309
他們兩個人有很相似的遠景。
02:27
That vision視力 was, because all
of the functions功能 and characteristics特點
41
135371
4397
這個遠景就是,
因為所有生物實體的功能和特徵,
02:31
of all biological生物 entities實體,
including包含 viruses病毒 and living活的 cells細胞,
42
139792
4157
包括病毒和活細胞的,
全都被寫在 DNA 碼當中,
02:35
are written書面 into the code of DNA脫氧核糖核酸,
43
143973
2430
02:38
if one can read and write
that code of DNA脫氧核糖核酸,
44
146427
3396
如果你能夠讀寫 DNA 碼,
02:41
then they can be reconstructed重建
in a distant遙遠 location位置.
45
149847
3263
就可以從遠端重新建造它們。
02:46
This is what we mean
by biological生物 teleportation隱形傳輸.
46
154043
3334
我們所謂的生物傳送就是這個意思。
02:50
To prove證明 out this vision視力,
47
158210
1342
為了證明這個遠景,
02:51
Craig克雷格 and Ham火腿 set a goal目標
of creating創建, for the first time,
48
159576
2993
克萊格和漢彌爾頓設定了
一個目標,這是第一次
02:54
a synthetic合成的 cell細胞, starting開始
from DNA脫氧核糖核酸 code in the computer電腦.
49
162593
3153
合成細胞是從電腦中的
DNA 碼開始創造出來的。
02:58
I mean, come on,
as a scientist科學家 looking for a job工作,
50
166284
4857
我的意思是,拜託,
對一個正在找工作的科學家,
03:03
doing cutting-edge前沿 research研究,
it doesn't get any better than this.
51
171165
3063
做最尖端的研究,
沒有什麼比這更好的了。
03:06
(Laughter笑聲)
52
174252
1759
(笑聲)
03:08
OK, a genome基因組 is a complete完成 set
of DNA脫氧核糖核酸 within an organism生物.
53
176035
4527
好,基因組是在有機體當中
完整的一組 DNA。
03:13
Following以下 the Human人的
Genome基因組 Project項目 in 2003,
54
181138
2709
2003 年有一個人類基因組計劃,
它是一項國際合作,
03:15
which哪一個 was an international國際
effort功夫 to identify鑑定
55
183871
2199
要找出人類的完整基因藍圖,
而在這計畫之後,
03:18
the complete完成 genetic遺傳 blueprint藍圖
of a human人的 being存在,
56
186094
3158
03:21
a genomics基因組學 revolution革命 happened發生.
57
189276
2253
發生了一次基因組學的革命。
03:23
Scientists科學家們 started開始 mastering母帶
the techniques技術 for reading DNA脫氧核糖核酸.
58
191553
3692
科學家開始精通讀 DNA 的技巧,
03:27
In order訂購 to determine確定 the order訂購
of the As, Cs, TsTS and GsGS
59
195269
3294
目的是要判斷一個有機體
當中 A、C、T,
和 G 的順序。
03:30
within an organism生物.
60
198587
1266
03:32
But my job工作 was far different不同.
61
200475
1556
但我的工作非常不同。
03:34
I needed需要 to master
the techniques技術 for writing寫作 DNA脫氧核糖核酸.
62
202412
3006
我得要精通寫 DNA 的技巧。
03:37
Like an author作者 of a book,
63
205442
1270
就像一本書的作者,
03:38
this started開始 out
as writing寫作 short sentences句子,
64
206736
2182
一開始是寫簡短的句子,
03:40
or sequences序列 of DNA脫氧核糖核酸 code,
65
208942
2103
或是 DNA 碼的序列,
03:43
but this soon不久 turned轉身 into
writing寫作 paragraphs段落
66
211069
2278
但很快就會變成要寫段落,
03:45
and then full-on全開 novels小說 of DNA脫氧核糖核酸 code,
67
213371
2365
再來就是要寫 DNA 碼的整本書了,
03:47
to make important重要 biological生物 instructions說明
for proteins蛋白質 and living活的 cells細胞.
68
215760
4229
也就是要針對蛋白質和活細胞,
編寫出重要的生物說明書。
03:52
Living活的 cells細胞 are nature's大自然 most efficient高效
machines at making製造 new products製品,
69
220466
3500
就製造新產品來說,活細胞
是大自然中最有效率的機器,
03:55
accounting會計 for the production生產
70
223990
1659
產量就佔了
03:57
of 25 percent百分 of the total
pharmaceutical製藥 market市場,
71
225673
3571
整個藥品市場的 25%,
04:01
which哪一個 is billions數十億 of dollars美元.
72
229268
1933
也就是數十億美元。
04:03
We knew知道 that writing寫作 DNA脫氧核糖核酸
would drive駕駛 this bioeconomy生物經濟 even more,
73
231823
3881
我們知道一旦寫細胞 DNA 程式
能夠像寫電腦程式一樣,
04:07
once一旦 cells細胞 could be programmed程序
just like computers電腦.
74
235728
3166
就能再進一步推動這種生物經濟。
04:11
We also knew知道 that writing寫作 DNA脫氧核糖核酸
would enable啟用 biological生物 teleportation隱形傳輸 ...
75
239339
4651
我們也知道,能寫 DNA
就能讓生物傳送成真……
04:17
the printing印花 of defined定義,
biological生物 material材料,
76
245186
2908
將定義好的生物材料列印出來,
04:20
starting開始 from DNA脫氧核糖核酸 code.
77
248118
1695
從 DNA 碼開始。
04:22
As a step toward bringing使
these promises許諾 to fruition享用,
78
250575
2962
為了朝實現這個夢想踏出一步,
04:25
our team球隊 set out to create創建,
for the first time,
79
253561
2722
我們的團隊打算
做一件史無前例的事:
04:28
a synthetic合成的 bacterial細菌 cell細胞,
80
256307
2238
從電腦中的 DNA 碼開始,
04:30
starting開始 from DNA脫氧核糖核酸 code in the computer電腦.
81
258569
2599
創造出合成細菌細胞。
04:33
Synthetic合成的 DNA脫氧核糖核酸 is a commodity商品.
82
261918
2127
合成 DNA 是一種商品。
04:36
You can order訂購 very short pieces of DNA脫氧核糖核酸
from a number of companies公司,
83
264069
3611
你可以向好幾間公司
訂購非常短的 DNA,
04:39
and they will start開始 from these four
bottles瓶子 of chemicals化學製品 that make up DNA脫氧核糖核酸,
84
267704
3667
它們會從製造 DNA 的
這四瓶化學物質開始:
04:43
G, A, T and C,
85
271395
1445
G、A、T,和 C,
04:44
and they will build建立
those very short pieces of DNA脫氧核糖核酸 for you.
86
272864
3256
它們會為你建造出
那些非常短的 DNA。
04:48
Over the past過去 15 years年份 or so,
87
276986
1833
在過去 15 年左右,
04:50
my teams球隊 have been
developing發展 the technology技術
88
278843
2323
我的團隊一直在開發一項技術,
04:53
for stitching拼接 together一起
those short pieces of DNA脫氧核糖核酸
89
281190
2756
將那些非常短的 DNA 組合在一起,
04:55
into complete完成 bacterial細菌 genomes基因組.
90
283970
2190
成為完整的細菌基因組。
04:58
The largest最大 genome基因組 that we constructed
contained over one million百萬 letters.
91
286871
4333
我們建造出來最大的基因組
內容超過一百萬個字母。
05:03
Which哪一個 is more than twice兩次 the size尺寸
of your average平均 novel小說,
92
291942
2660
這是一般小說長度的兩倍,
05:06
and we had to put every一切 single one
of those letters in the correct正確 order訂購,
93
294626
3443
且我們把所有那些字母
通通都排成正確的順序,
沒有任何打字錯誤。
05:10
without a single typo錯字.
94
298093
1269
05:11
We were able能夠 to accomplish完成 this
by developing發展 a procedure程序
95
299386
4293
我們之所以能完成它,
是因為開發出了一種程序,
05:15
that I tried試著 to call the "one-step一步
isothermal等溫 in vitro體外 recombination重組 method方法."
96
303703
5047
我想稱它為「一步驟
等溫室管內重新組合法」。
05:20
(Laughter笑聲)
97
308774
2089
(笑聲)
05:22
But, surprisingly出奇, the science科學 community社區
didn't like this technically技術上 accurate準確 name名稱
98
310887
4992
但意外的是,科學界並不喜歡
這種在技術面上很精確的命名,
05:27
and decided決定 to call it Gibson吉布森 Assembly部件.
99
315903
2600
決定要叫它「吉布森組合」。
05:31
Gibson吉布森 Assembly部件
is now the gold standard標準 tool工具,
100
319625
2857
吉布森組合現在是黃金標準工具,
05:34
used in laboratories實驗室 around the world世界
101
322506
2468
全世界的實驗室都在使用它,
05:36
for building建造 short and long pieces of DNA脫氧核糖核酸.
102
324998
2800
用來建造短的及長的 DNA。
05:40
(Applause掌聲)
103
328236
5333
(掌聲)
05:45
Once一旦 we chemically化學 synthesized綜合
the complete完成 bacterial細菌 genome基因組,
104
333593
3325
一旦我們以化學方式合成了
完整的細菌基因組,
05:48
our next下一個 challenge挑戰 was to find a way
105
336942
2310
我們的下一個挑戰是要想辦法
05:51
to convert兌換 it into a free-living自由生活,
self-replicating自我複製 cell細胞.
106
339276
3468
將它轉換為能獨立生存、
自我複製的細胞。
05:55
Our approach途徑 was to think of the genome基因組
as the operating操作 system系統 of the cell細胞,
107
343427
3825
我們的方法是把基因組
當作細胞的作業系統,
05:59
with the cell細胞 containing the hardware硬件
necessary必要 to boot up the genome基因組.
108
347276
4495
細胞內含有必要的硬體,
可以啟動基因組。
06:04
Through通過 a lot of trial審訊 and error錯誤,
109
352553
1619
經過許多次的反複試驗,
06:06
we developed發達 a procedure程序
where we could reprogram重新編程 cells細胞
110
354196
3135
我們發展出了一種程序,
讓我們能為細胞重新寫程式,
06:09
and even convert兌換 one
bacterial細菌 species種類 into another另一個,
111
357355
3349
甚至將一種細菌轉換成另一種,
06:12
by replacing更換 the genome基因組 of one cell細胞
with that of another另一個.
112
360728
3524
做法就是將一個細胞的基因組
置換成另一個細胞的基因組。
06:17
This genome基因組 transplantation移植
technology技術 then paved鋪砌 the way
113
365363
4064
這種基因組移植技術奠定了基礎,
06:21
for the booting-up啟動 of genomes基因組
written書面 by scientists科學家們
114
369451
3229
讓科學家,而非大自然,
所寫的基因組能夠啟動。
06:24
and not by Mother母親 Nature性質.
115
372704
1667
06:26
In 2010, all of the technologies技術
116
374768
2619
2010 年,我們為了
06:29
that we had been developing發展
for reading and writing寫作 DNA脫氧核糖核酸
117
377411
2785
讀寫 DNA 所發展的所有技術
06:32
all came來了 together一起
when we announced公佈 the creation創建
118
380220
2921
通通整合在一起,
那時我們宣佈創造出了
06:35
of the first synthetic合成的 cell細胞,
119
383165
2214
第一個合成細胞,
當然,我們稱它為辛西雅。
(註:發音近似「合成」。)
06:37
which哪一個 of course課程, we called Synthia合成體.
120
385403
2158
06:39
(Laughter笑聲)
121
387585
2001
(笑聲)
06:41
Ever since以來 the first bacterial細菌 genome基因組
was sequenced測序, back in 1995,
122
389610
4580
從 1995 年成功完成
第一次基因組定序之後,
有數千組細菌基因組被定序
並儲存在電腦資料庫中。
06:46
thousands數千 more whole整個 bacterial細菌 genomes基因組
have been sequenced測序 and stored存儲
123
394214
3459
06:49
in computer電腦 databases數據庫.
124
397697
1406
06:51
Our synthetic合成的 cell細胞 work
was the proof證明 of concept概念
125
399601
2387
我們的合成細胞成果
證明了一個概念,
06:54
that we could reverse相反 this process處理:
126
402012
2010
那就是我們能反轉這個過程:
06:56
pull a complete完成 bacterial細菌 genome基因組
sequence序列 out of the computer電腦
127
404046
3595
從電腦中拉出一組
完整的細菌基因組列,
06:59
and convert兌換 that information信息
into a free-living自由生活, self-replicating自我複製 cell細胞,
128
407665
4761
將那資訊轉換成為獨立生存、
自我複製的細胞,
07:04
with all of the expected預期 characteristics特點
of the species種類 that we constructed.
129
412450
4338
且具有我們所建立之物種
應該要有的所有特徵。
07:10
Now I can understand理解
why there may可能 be concerns關注
130
418409
2549
我可以了解為什麼有人會擔心
07:12
about the safety安全 of this level水平
of genetic遺傳 manipulation操作.
131
420982
3194
這種程度的基因操控是否安全。
07:16
While the technology技術 has the potential潛在
for great societal社會的 benefit效益,
132
424918
4151
雖然這項技術可能可以
為社會帶來很大的益處,
07:21
it also has the potential潛在 for doing harm危害.
133
429093
2440
它也有可能會造成傷害。
07:24
With this in mind心神, even before
carrying攜帶 out the very first experiment實驗,
134
432355
4063
我們的團隊牢記著這一點,
在開始進行最初一次實驗時,
07:28
our team球隊 started開始 to work
with the public上市 and the government政府
135
436442
2865
我們就開始和大眾以及政府合作,
07:31
to find solutions解決方案 together一起
136
439331
2603
一起想辦法以負責的方式
07:33
to responsibly負責任 develop發展
and regulate調節 this new technology技術.
137
441958
3800
來發展和規範這項新技術。
07:38
One of the outcomes結果 from those discussions討論
was to screen屏幕 every一切 customer顧客
138
446331
3802
其中一項得出的討論結果
是要審查每一位客戶
07:42
and every一切 customer's顧客 DNA脫氧核糖核酸 synthesis合成 orders命令,
139
450157
2595
和每一位客戶的 DNA 合成順序,
07:44
to make sure that pathogens病原體 or toxins毒素
are not being存在 made製作 by bad guys,
140
452776
4896
以確保不會有病原體
或毒物被壞人製造出來,
07:49
or accidentally偶然 by scientists科學家們.
141
457696
1934
或不小心被科學家製造出來。
07:52
All suspicious可疑 orders命令
are reported報導 to the FBI聯邦調查局
142
460974
3388
所有可疑的順序都要
回報給聯邦調查局
07:56
and other relevant相應
law-enforcement執法 agencies機構.
143
464386
2770
和其他相關的執法機關。
08:00
Synthetic合成的 cell細胞 technologies技術
will power功率 the next下一個 industrial產業 revolution革命
144
468641
4270
合成細胞技術能夠
驅動下一波的工業革命,
08:04
and transform轉變 industries行業 and economies經濟
145
472935
2864
並讓產業和經濟體轉型,
08:07
in ways方法 that address地址
global全球 sustainability可持續性 challenges挑戰.
146
475823
3667
進而解決全球永續性問題的挑戰。
08:12
The possibilities可能性 are endless無窮.
147
480006
2206
可能性是無盡的。
08:14
I mean, you can think of clothes衣服
148
482236
1588
各位可以想想衣服,
08:15
constructed form形成 renewable可再生
biobased生物基 sources來源,
149
483848
3697
從可再生的生物來源建造出來,
08:19
cars汽車 running賽跑 on biofuel生物燃料
from engineered工程 microbes微生物,
150
487569
3651
工程微生物所產生的生物燃料
可以供應給汽車使用,
08:23
plastics塑料 made製作 from biodegradable可生物降解 polymers聚合物
151
491244
3579
用可生物降解的聚合物來製造塑膠,
08:26
and customized定制 therapies治療,
printed印刷的 at a patient's耐心 bedside床頭.
152
494847
3719
還有客製化的治療,
直接在病人的病床邊列印出來。
08:31
The massive大規模的 efforts努力
to create創建 synthetic合成的 cells細胞
153
499196
2587
我們投入大量心力在創造合成細胞,
08:33
have made製作 us world世界 leaders領導者 at writing寫作 DNA脫氧核糖核酸.
154
501807
2800
也因此我們在寫 DNA
這方面領先全世界。
08:37
Throughout始終 the process處理,
we found發現 ways方法 to write DNA脫氧核糖核酸 faster更快,
155
505149
3722
在這個過程中,我們發現了
可以更快速寫 DNA 的方式,
08:40
more accurately準確 and more reliably可靠.
156
508895
2200
這個方式也更正確、可靠。
08:43
Because of the robustness穩健性
of these technologies技術,
157
511688
2294
因為這些技術很健全,
08:46
we found發現 that we could
readily容易 automate自動化 the processes流程
158
514006
3000
我們發現,我們已經
可以將過程給自動化,
08:49
and move移動 the laboratory實驗室 workflows流程
out of the scientist's科學家們 hands
159
517030
3666
科學家不用再處理
實驗室的工作流程,
08:52
and onto a machine.
160
520720
1266
交給機器即可。
08:55
In 2013, we built內置 the first DNA脫氧核糖核酸 printer打印機.
161
523004
3000
2013 年,我們打造了
第一台 DNA 列印機。
08:58
We call it the BioXpBioXp.
162
526631
2309
我們把它取名叫 BioXp。
09:00
And it has been absolutely絕對
essential必要 in writing寫作 DNA脫氧核糖核酸
163
528964
3196
它對於寫 DNA 來說非常重要,
09:04
across橫過 a number of applications應用
164
532184
1615
我的團隊和世界各地的研究者
09:05
my team球隊 and researchers研究人員
around the world世界 are working加工 on.
165
533823
3800
在研究的數種應用都很需要它。
09:10
It was shortly不久 after we built內置 the BioXpBioXp
166
538077
2017
在我們打造出 BioXp 之後沒多久,
09:12
that we received收到 that email電子郵件
about the H7N9 bird flu流感 scare in China中國.
167
540118
4886
我們就收到了那封關於
中國 H7N9 禽流感的電子郵件。
09:17
A team球隊 of Chinese中文 scientists科學家們
had already已經 isolated孤立 the virus病毒,
168
545498
3421
中國的一個科學家團隊
已經將病毒分離出來,
09:20
sequenced測序 its DNA脫氧核糖核酸 and uploaded上傳
the DNA脫氧核糖核酸 sequence序列 to the internet互聯網.
169
548943
3516
將它的 DNA 定序,
並把該 DNA 序列上傳到網路上。
09:25
At the request請求 of the US government政府,
we downloaded下載 the DNA脫氧核糖核酸 sequence序列
170
553616
3515
在美國政府的請求下,
我們下載了該 DNA 序列,
09:29
and in less than 12 hours小時,
we printed印刷的 it on the BioXpBioXp.
171
557155
3565
不到 12 小時,我們
就用 BioXp 列印了它。
09:33
Our collaborators合作者 at Novartis諾華
172
561529
1578
我們在諾華的共同研究者
09:35
then quickly很快 started開始 turning車削
that synthetic合成的 DNA脫氧核糖核酸 into a flu流感 vaccine疫苗.
173
563131
4015
很快就開始將那合成 DNA
轉為流感疫苗。
09:39
Meanwhile與此同時, the CDCCDC, using運用 technology技術
dating約會 back to the 1940s,
174
567497
4530
同時,疾病防治中心用的是
40 年代發展的技術,
09:44
was still waiting等候 for the virus病毒
to arrive到達 from China中國
175
572051
2930
他們還在等待
從中國送過來的病毒,
09:47
so that they could begin開始
their egg-based蛋基 approach途徑.
176
575005
2740
收到之後他們才能開始
採用雞蛋培育的那種方式。
09:50
For the first time, we had a flu流感 vaccine疫苗
developed發達 ahead of time
177
578234
3549
這是第一次,我們針對
一種可能很危險的新菌株
09:53
for a new and potentially可能
dangerous危險 strain應變,
178
581807
2469
提前開發出了流感疫苗,
09:56
and the US government政府 ordered有序 a stockpile儲存.
179
584300
2641
且美國政府訂購了一堆來儲備。
09:58
(Applause掌聲)
180
586965
5628
(掌聲)
10:04
This was when I began開始
to appreciate欣賞, more than ever,
181
592617
2468
從這個時候開始,我比以前更加欣賞
10:07
the power功率 of biological生物 teleportation隱形傳輸.
182
595109
2754
生物電子傳送的力量。
10:09
(Laughter笑聲)
183
597887
1150
(笑聲)
10:11
Naturally自然, with this in mind心神,
184
599061
2088
很自然地,因為這一點,
10:13
we started開始 to build建立
a biological生物 teleporter.
185
601173
2206
我們便開始建造生物電子傳送機。
10:16
We call it the DBCDbc.
186
604402
2189
我們稱它為 DBC,
10:18
That's short for
digital-to-biological數位對生物 converter變流器.
187
606615
3132
是「數位轉為生物之轉換器」的縮寫。
10:22
Unlike不像 the BioXpBioXp,
188
610267
1334
它和 BioXp 不同,
10:23
which哪一個 starts啟動 from pre-manufactured預製造
short pieces of DNA脫氧核糖核酸,
189
611625
3079
BioXp 是從預先製造的
短 DNA 開始,
10:26
the DBCDbc starts啟動 from digitized數字化 DNA脫氧核糖核酸 code
190
614728
3103
而 DBC 是從數位化的
DNA 碼開始,
10:29
and converts轉換 that DNA脫氧核糖核酸 code
into biological生物 entities實體,
191
617855
3055
並將該 DNA 碼轉換為生物實體,
10:32
such這樣 as DNA脫氧核糖核酸, RNARNA,
proteins蛋白質 or even viruses病毒.
192
620934
3533
比如 DNA、RNA、
蛋白質,或甚至病毒。
10:37
You can think of the BioXpBioXp
as a DVDDVD player播放機,
193
625188
2873
可以把 BioXp 想成是
一台 DVD 播放機,
10:40
requiring要求 a physical物理 DVDDVD to be inserted插入,
194
628085
3048
需要放入實體的 DVD,
10:43
whereas the DBCDbc is NetflixNetflix公司.
195
631157
2333
而 DBC 就是網飛。
10:47
To build建立 the DBCDbc,
196
635974
1232
為了打造 DBC,
10:49
my team球隊 of scientists科學家們 worked工作 with
software軟件 and instrumentation儀器儀表 engineers工程師
197
637230
4849
我的科學家團隊和
軟體及儀表工程師合作,
10:54
to collapse坍方 multiple laboratory實驗室 workflows流程,
198
642103
2768
將多種實驗室工作流程整合起來,
10:56
all in a single box.
199
644895
1468
通通放在單一個盒子中。
10:58
This included包括 software軟件 algorithms算法
to predict預測 what DNA脫氧核糖核酸 to build建立,
200
646696
3881
這內容包括了用來預測要建造
哪種 DNA 的軟體演算法、
11:02
chemistry化學 to link鏈接 the G, A, T and C
building建造 blocks of DNA脫氧核糖核酸 into short pieces,
201
650601
4452
將 DNA 的 G、A、T 及 C 積木
連結起來變成短 DNA 的化學、
11:07
Gibson吉布森 Assembly部件 to stitch together一起
those short pieces into much longer ones那些,
202
655077
4278
將這些短 DNA 組合成
更長的 DNA 的吉布森組合,
11:11
and biology生物學 to convert兌換 the DNA脫氧核糖核酸
into other biological生物 entities實體,
203
659379
3559
及將 DNA 轉換成其他生物實體
(如蛋白質)的生物學。
11:14
such這樣 as proteins蛋白質.
204
662962
1182
11:17
This is the prototype原型.
205
665089
1627
這是它的原型。
11:18
Although雖然 it wasn't pretty漂亮,
it was effective有效.
206
666740
2190
雖然它長得不好看,但很有效。
11:20
It made製作 therapeutic治療 drugs毒品 and vaccines疫苗.
207
668954
2293
它能製造出治療用的藥物和疫苗。
11:23
And laboratory實驗室 workflows流程
that once一旦 took weeks or months個月
208
671271
3774
以前要花數個星期
甚至數個月的實驗室工作流程,
11:27
could now be carried攜帶的 out
in just one to two days.
209
675069
3548
現在只要一到兩天就可以完成。
11:30
And that's all without
any human人的 intervention介入
210
678641
2587
且過程是完全不需要人類動手的,
11:33
and simply只是 activated活性
by the receipt收據 of an email電子郵件
211
681252
2591
只要接收到電子郵件就可以啟動,
11:35
which哪一個 could be sent發送
from anywhere隨地 in the world世界.
212
683867
2543
從世界上任何地方發信都可以。
11:39
We like to compare比較
the DBCDbc to fax傳真 machines.
213
687069
3119
我們會把 DBC 比喻成傳真機。
11:43
But whereas fax傳真 machines
received收到 images圖片 and documents文件,
214
691016
3365
不過傳真機接收的是影像和文件,
11:46
the DBCDbc receives收到 biological生物 materials物料.
215
694405
2738
而 DBC 接收的是生物材料。
11:50
Now, consider考慮 how
fax傳真 machines have evolved進化.
216
698024
2682
想想看傳真機是如何演化的。
11:53
The prototype原型 of the 1840s
is unrecognizable面目全非,
217
701553
3183
和現今的傳真機相比,
1840 年代的原型機大家都不認得了。
11:56
compared相比 with the fax傳真 machines of today今天.
218
704760
2518
11:59
In the 1980s, most people
still didn't know what a fax傳真 machine was,
219
707958
3810
八○年代,大部分的人
仍然不知道傳真機是什麼,
12:03
and if they did,
220
711792
1396
就算知道,
12:05
it was difficult for them
to grasp把握 the concept概念
221
713212
2359
他們也很難理解那個概念,
12:07
of instantly即刻 reproducing再現 an image圖片
on the other side of the world世界.
222
715595
3621
無法想像如何能從世界的另一端
立即重新製造出一張影像。
12:11
But nowadays如今, everything
that a fax傳真 machine does
223
719672
2294
但現今,傳真機所有的功能
都被整合到我們的智慧手機中,
12:13
is integrated集成 on our smart聰明 phones手機,
224
721990
1675
12:15
and of course課程, we take this rapid快速 exchange交換
of digital數字 information信息 for granted理所當然.
225
723689
4418
我們還視快速交換
數位資訊為理所當然。
12:20
Here's這裡的 what our DBCDbc looks容貌 like today今天.
226
728831
2452
現在我們的 DBC 是這樣的。
12:23
We imagine想像 the DBCDbc evolving進化
in similar類似 ways方法 as fax傳真 machines have.
227
731307
4387
我們想像 DBC 和傳真機
用類似的方式演化。
12:28
We're working加工 to reduce減少
the size尺寸 of the instrument儀器,
228
736212
2627
我們正在努力
把這台儀器的尺寸縮減,
12:30
and we're working加工 to make
the underlying底層 technology技術
229
738863
2619
我們也在努力讓背後要用到的技術
12:33
more reliable可靠, cheaper便宜,
faster更快 and more accurate準確.
230
741506
3754
更可靠、更便宜、更快速且更精確。
12:38
Accuracy準確性 is extremely非常 important重要
when synthesizing合成 DNA脫氧核糖核酸,
231
746061
3762
在合成 DNA 時,
精確性是極度重要的,
12:41
because a single change更改 to a DNA脫氧核糖核酸 letter
232
749847
2016
因為只要有一個 DNA 字母不一樣,
12:43
could mean the difference區別
between之間 a medicine醫學 working加工 or not
233
751887
3024
可能就是藥品是否有效的差別,
12:46
or synthetic合成的 cell細胞 being存在 alive or dead.
234
754935
2533
或合成細胞是生是死的差別。
12:50
The DBCDbc will be useful有用
for the distributed分散式 manufacturing製造業
235
758292
3460
若要針對從 DNA 開始的藥品
進行分散製造,
12:53
of medicine醫學 starting開始 from DNA脫氧核糖核酸.
236
761776
2000
DBC 是很有用的。
12:56
Every一切 hospital醫院 in the world世界
could use a DBCDbc
237
764649
2763
世界上的每一間醫院
都能用一台 DBC
12:59
for printing印花 personalized個性化 medicines藥品
for a patient患者 at their bedside床頭.
238
767436
3731
直接在病人的病床邊為他們
列印出個人化的藥品。
13:03
I can even imagine想像 a day
when it's routine常規 for people to have a DBCDbc
239
771846
5010
我甚至可以想像有一天,
人類的日常會變成是
每個人的家中電腦或智慧手機
都和一台 DBC 連結在一起,
13:08
to connect to their
home computer電腦 or smart聰明 phone電話
240
776880
2269
13:11
as a means手段 to download下載
their prescriptions處方,
241
779173
2015
可以直接下載他們的處方,
13:13
such這樣 as insulin胰島素 or antibody抗體 therapies治療.
242
781212
2119
比如胰島素或抗生素治療。
13:15
The DBCDbc will also be valuable有價值 when placed放置
in strategic戰略 areas around the world世界,
243
783355
4453
DBC 還有一個很大的價值,
就是放在世界各地的戰略地區,
13:19
for rapid快速 response響應 to disease疾病 outbreaks爆發.
244
787832
2667
對疾病的爆發能做出快速應變。
13:22
For example, the CDCCDC in Atlanta亞特蘭大, Georgia格魯吉亞
245
790879
3103
比如,喬治亞州
亞特蘭大的疾病防治中心
13:26
could send發送 flu流感 vaccine疫苗 instructions說明
to a DBCDbc on the other side of the world世界,
246
794006
4793
就可以把流感疫苗指示
發送給世界另一端的 DBC,
13:30
where the flu流感 vaccine疫苗 is manufactured製成的
right on the front面前 lines.
247
798823
3944
在另一端,就可以直接在最前線
把流感疫苗製造出來。
13:35
That flu流感 vaccine疫苗 could even be
specifically特別 tailored量身定制 to the flu流感 strain應變
248
803085
5230
甚至可以針對當地流行的流感菌株
13:40
that's circulating循環 in that local本地 area.
249
808339
3222
來量身打造流感疫苗。
13:43
Sending發出 vaccines疫苗 around in a digital數字 file文件,
250
811585
2492
以數位檔案的形式把疫苗送到各地,
13:46
rather than stockpiling堆存 those same相同
vaccines疫苗 and shipping運輸 them out,
251
814101
3817
而不是貯存一堆同樣的疫苗
再將它們運送出去,
13:49
promises許諾 to save保存 thousands數千 of lives生活.
252
817942
2631
這種新方式有望拯救許多條人命。
13:53
Of course課程, the applications應用
go as far as the imagination想像力 goes.
253
821212
4200
當然,想像有多廣,應用就有多廣。
13:58
It's not hard to imagine想像
placing配售 a DBCDbc on another另一個 planet行星.
254
826164
3995
不難想像將 DBC
放到另一個星球上。
14:03
Scientists科學家們 on Earth地球 could then send發送
the digital數字 instructions說明 to that DBCDbc
255
831315
5104
地球上的科學家可以將
數位指示發送到那台 DBC,
14:08
to make new medicines藥品
or to make synthetic合成的 organisms生物
256
836443
4007
製造新的藥物
或製造合成有機物體,
14:12
that produce生產 oxygen, food餐飲,
fuel汽油 or building建造 materials物料,
257
840474
3667
來產生氧氣、食物、
燃料,或建造出材料,
14:16
as a means手段 for making製造 the planet行星
more habitable可居住 for humans人類.
258
844165
3174
用這種方式,讓該星球
更適合人類居住。
14:20
(Applause掌聲)
259
848002
4440
(掌聲)
14:24
With digital數字 information信息
traveling旅行 at the speed速度 of light,
260
852466
3341
如果用光速來傳送數位資訊,
14:27
it would only take minutes分鐘
to send發送 those digital數字 instructions說明
261
855831
2897
只要花幾分鐘,
就能把數位指示從地球
14:30
from Earth地球 to Mars火星,
262
858752
1190
發送到火星,
14:31
but it would take months個月
to physically物理 deliver交付 those same相同 samples樣本
263
859966
3849
但如果要用太空船
來實際遞送同樣的樣本,
14:35
on a spacecraft宇宙飛船.
264
863839
1150
會花數個月。
14:37
But for now, I would be satisfied滿意
beaming聚束 new medicines藥品 across橫過 the globe地球,
265
865821
4603
但目前,我已經很滿足,我們
可以向全球各地發送新的藥品,
14:42
fully充分 automated自動化 and on demand需求,
266
870448
2190
過程完全自動化,有求必應,
14:44
saving保存 lives生活 from emerging新興
infectious傳染病 diseases疾病
267
872662
3598
拯救人命,對抗新興的感染性疾病,
14:48
and printing印花 personalized個性化 cancer癌症 medicines藥品
for those who don't have time to wait.
268
876284
4752
並為沒有時間等待的人,
列印出個人化的癌症藥物。
14:53
Thank you.
269
881060
1175
謝謝。
14:54
(Applause掌聲)
270
882259
7000
(掌聲)
Translated by Lilian Chiu
Reviewed by Yi-Fan Yu

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ABOUT THE SPEAKER
Dan Gibson - Genome writer
Dan Gibson leads a new breed of bioengineers, called genome writers, who use DNA to design and build new products powering the next industrial revolution.

Why you should listen

In 2004, Dan Gibson was drawn to a project at the J. Craig Venter Institute: to build a synthetic cell from scratch. Within days, he was on a path to creating synthetic life alongside genomics pioneers. But to build a whole genome from scratch, Gibson had to first invent new methods to assemble DNA. One method, dubbed the "Gibson Assembly," became a game changer, and a series of firsts followed: first synthetic bacterial genome, first synthetic cell, first minimal cell. Today, these discoveries inform the design of synthetic DNA used for new medicines.

Gibson's teams at SGI and SGI-DNA recently introduced the world's first biologic teleporter, called the Digital-to-Biological Converter (DBC), which turns digital code into functional biologics in the form of DNA, RNA and proteins without human intervention. Imagine a future where digital code is emailed to DBCs at hospitals around the world to deliver personalized medicine at a patient's bedside.

More profile about the speaker
Dan Gibson | Speaker | TED.com