Geraldine Hamilton: Body parts on a chip

المترجم: Mira Kraïmia المدقّق: Oday Sabi

We have a global health challenge

هناك تحدّ للصحة العالمية

in our hands today,

يقف أمامنا اليوم،

and that is that the way we currently

وهو حول كيفية اكتشافنا

discover and develop new drugs

و تطويرنا للعقاقير حاليا

is too costly, takes far too long,

بطريقة مكلفة جدّا، تستغرق وقتا طويلا،

and it fails more often than it succeeds.

و فشلها أكثر من نجاحها.

It really just isn't working, and that means

إنّ الأمر لا يعمل كما ينبغي، ممّا يعني

that patients that badly need new therapies

أنّ المرضى المحتاجين بإلحاح لعلاجات جديدة

are not getting them,

لن يجدوا ما يحتاجونه،

and diseases are going untreated.

و أنّ الأمراض لن تعالج.

We seem to be spending more and more money.

و نحن أيضا ننفق كميات متزايدة من الأموال.

So for every billion dollars we spend in R&D,

على كلّ مليار دولار ننفقه على البحث و التطوير،

we're getting less drugs approved into the market.

نحن نحصل على عدد أقل من الأدوية المصادق عليها للتسويق.

More money, less drugs. Hmm.

أمصاريف أكثر أدوية أقل , هممم

So what's going on here?

إذن ما الخطب هنا؟

Well, there's a multitude of factors at play,

حسنا، هناك العديد من العوامل،

but I think one of the key factors

لكن أعقتد أنّ واحدا من أهمّها هو

is that the tools that we currently have

كون الوسائل التي نمتلكها حاليّا

available to test whether a drug is going to work,

التي نستعملها لاختبار مدى فعالية دواء ما

whether it has efficacy,

ما إن كان ناجعا أم لا،

or whether it's going to be safe

و ما إن كان آمنا للاستعمال

before we get it into human clinical trials,

قبل البدأ بتجربته اكلينيكيّا على البشر،

are failing us. They're not predicting

تخذلنا. إنّها لا تتنبّؤ

what's going to happen in humans.

بما سيحصل للبشر.

And we have two main tools available

و لنا وسيلتان رئيسيتان

at our disposal.

متاحتان للاستعمال.

They are cells in dishes and animal testing.

الخلايا في الصفائح و الاختبار على الحيوانات.

Now let's talk about the first one, cells in dishes.

لنتحّدث في البدأ عن الأولى، الخلايا في الصفائح.

So, cells are happily functioning in our bodies.

تعمل الخلايا بطريقة طبيعية في أجسادنا،

We take them and rip them out

نقوم باستخراجها

of their native environment, throw them in one of these dishes,

من بيئتها الأصلية، نرميها إلى إحدى هذه الأطباق،

and expect them to work.

ثمّ نتوقّع منها العمل.

Guess what. They don't.

لكنها لا تفعل.

They don't like that environment

إنّها لا تحبّذ تلك البيئة

because it's nothing like

لأنّها لا تشبه أبدا

what they have in the body.

البيئة التي تعيش فيها داخل الجسم.

What about animal testing?

ماذا عن التجارب على الحيوانات؟

Well, animals do and can provide

إنّ الحيوانات تستطيع أن توفّر

extremely useful information.

معلومات مفيدة و هو ما تفعله بالفعل.

They teach us about what happens

إنّها تعلّمنا عمّا يحدث

in the complex organism.

داخل الكائن المعقّد.

We learn more about the biology itself.

نحن نتعلّم أكثر عن البيولوجيا نفسها.

However, more often than not,

لكن في الغالب،

animal models fail to predict what will happen in humans

النماذج الحيوانية تفشل في التنبّؤ بما سيحدث عند البشر

when they're treated with a particular drug.

عند معالجتها بدواء ما.

So we need better tools.

إذن فنحن نحتاج وسائل أفضل.

We need human cells,

نحن نحتاج خلايا بشرية

but we need to find a way to keep them happy

لكن علينا إيجاد طريقة لتركها تعمل بسعادة

outside the body.

خارج الجسم.

Our bodies are dynamic environments.

إنّ أجسامنا بيئات حيوية.

We're in constant motion.

إنّها في حركة مستمرّة.

Our cells experience that.

و خلايانا تختبر ذلك.

They're in dynamic environments in our body.

إنّها تعيش في الأوساط الديناميكية داخل أجسامنا.

They're under constant mechanical forces.

وهي تتأثّر بقوى ميكانيكية مستمرة.

So if we want to make cells happy

لذا فإن أردنا جعل الخلايا سعيدة

outside our bodies,

خارج الجسم

we need to become cell architects.

فعلينا أن نصبح مهندسي خلايا.

We need to design, build and engineer

علينا أن نصمّم و نبني و نهندس

a home away from home for the cells.

موطنا خارج الجسم للخلايا.

And at the Wyss Institute,

و في معهد فيس،

we've done just that.

هذا هو تماما ما قمنا به.

We call it an organ-on-a-chip.

نحن نسمّيها "عضو على رقاقة".

And I have one right here.

ولي واحدة منها هنا،

It's beautiful, isn't it? But it's pretty incredible.

إنّها جميلة، أليس كذلك؟ الأمر لا يصدّق.

Right here in my hand is a breathing, living

هنا تماما في يدي هناك رئة بشريّة

human lung on a chip.

حيّة تتنفّس في رقاقة.

And it's not just beautiful.

إنّه أمر أكثر من جميل.

It can do a tremendous amount of things.

وهو أمر يمكنه أن يقوم بعديد الأشياء.

We have living cells in that little chip,

لدينا خلايا حيّة في تلك الرقاقة الصّغيرة،

cells that are in a dynamic environment

الخلايا الموجودة في بيئة ديناميكية

interacting with different cell types.

تتفاعل مع مختلف أنواع الخلايا.

There's been many people

كان هناك عدد كبير من النّاس

trying to grow cells in the lab.

يحاولون تنمية خلايا في المختبر.

They've tried many different approaches.

لقد حاولوا بشتّى الطّرق.

They've even tried to grow little mini-organs in the lab.

وصلوا إلى درجة محاولة تنمية أعضاء مصغّرة في المختبر.

We're not trying to do that here.

لن نحاول القيام بذلك مجدّدا.

We're simply trying to recreate

نحن فقط بصدد إعادة صنع

in this tiny chip

في هذه الرّقاقة الصّغيرة

the smallest functional unit

أصغر وحدة وظيفيّة

that represents the biochemistry,

تمثيليّة للبيوكيمياء،

the function and the mechanical strain

الوظيفة و التّسلسل الميكانيكيّ

that the cells experience in our bodies.

الذي تعيشه الخلايا داخل أجسامنا.

So how does it work? Let me show you.

فكيف يعمل هذا؟ دعوني أريكم.

We use techniques from the computer chip

نستعمل تقنيات من الصناعة التحويلية

manufacturing industry

لرقاقات الحاسوب

to make these structures at a scale

لصنع هذه الهياكل ذات المقياس

relevant to both the cells and their environment.

المناسب للخلايا و لبيئتها.

We have three fluidic channels.

لدينا ثلاثة قنوات سوائل.

In the center, we have a porous, flexible membrane

في المركز، هناك غشاء مشاميّ مرن

on which we can add human cells

يمكن من خلاله إضافة الخلايا البشريّة

from, say, our lungs,

من الرئتين مثلا،

and then underneath, they had capillary cells,

و أسفلها هناك خلايا الشعيرات الدموية،

the cells in our blood vessels.

وهي الخلايا بأوعيتنا الدموية.

And we can then apply mechanical forces to the chip

ثمّ نستطيع بعد ذلك تسليط قوى ميكانيكية على الرقاقة

that stretch and contract the membrane,

فتجعل الغشاء يتمدّد و يتقلّص،

so the cells experience the same mechanical forces

إذن تختبر الخلايا نفس القوى الميكانيكية

that they did when we breathe.

التي تحصل عندما نتنفّس.

And they experience them how they did in the body.

و هي تجربة مشابهة لما تعيشه في الجسد.

There's air flowing through the top channel,

هناك هواء يمرّ عبر القناة العلوية،

and then we flow a liquid that contains nutrients

ثمّ نسكب سائلا يحتوي على مغذّيات

through the blood channel.

إلى القناة الدموية.

Now the chip is really beautiful,

الرقاقة تبدو جميلة فعلا،

but what can we do with it?

لكن ما الذي يمكننا القيام به بواسطتها؟

We can get incredible functionality

نستطيع التحصل على وظيفيّة جيّدة

inside these little chips.

داخل هذه الرّقاقات الصغيرة.

Let me show you.

دعوني أريكم.

We could, for example, mimic infection,

يمكن مثلا محاكاة العدوى،

where we add bacterial cells into the lung.

حيث نضيف خلايا بكتيرية إلى الرئة

then we can add human white blood cells.

ثمّ نضيف كريات دم بيضاء بشريّة.

White blood cells are our body's defense

الكريات البيضاء هي ما يدافع عن جسمنا

against bacterial invaders,

ضدّ البكتيريا الدخيلة،

and when they sense this inflammation due to infection,

و عندما تحسّ بهذا الالتهاب الذي تسبّبت فيه العدوى،

they will enter from the blood into the lung

سوف تدخل من الدّم إلى الرئة

and engulf the bacteria.

و تبتلع البكتيريا.

Well now you're going to see this happening

حسنا سترون الأمر أثناء حدوثه الآن

live in an actual human lung on a chip.

مباشرة من رئة بشريّة في رقاقة.

We've labeled the white blood cells so you can see them flowing through,

لقد قمنا بتمييز كريات الدم البيضاء حتّى تتمكّنوا من رؤيتها بوضوح،

and when they detect that infection,

و عندما تكشف عن العدوى،

they begin to stick.

فهي تبدأ بالالتصاق.

They stick, and then they try to go into the lung

ثمّ تحاول الذهاب إلى جانب

side from blood channel.

الرئة عبر القناة الدموية.

And you can see here, we can actually visualize

و تستطيعون أن تروا هنا، بامكاننا تصوير

a single white blood cell.

خلية الدم البيضاء فرديّا.

It sticks, it wiggles its way through

إنّها تلتصق و تتلوّى طيلة الطريق

between the cell layers, through the pore,

بين طبقات الخلايا، عبر المسامات

comes out on the other side of the membrane,

و تخرج من الجهة الأخرى من الغشاء

and right there, it's going to engulf the bacteria

و هنا تماما، سوف تقوم بابتلاع البكتيريا

labeled in green.

الملوّنة بالأخضر.

In that tiny chip, you just witnessed

لقد شاهدتهم لتوّكم في هذه الرقاقة الصغيرة

one of the most fundamental responses

إحدى ردات الفعل الرئيسية

our body has to an infection.

لجسمنا تجاه العدوى.

It's the way we respond to -- an immune response.

إنّها طريقة استجابتنا -- استجابة مناعيّة.

It's pretty exciting.

إنّه أمر مشوّق.

Now I want to share this picture with you,

أرغب في مشاركة هذه الصورة معكم،

not just because it's so beautiful,

ليس فقط لجمالها الشديد

but because it tells us an enormous amount of information

بل لأنّها تنقل لنا كمية هائلة من المعلومات

about what the cells are doing within the chips.

عمّا تفعله الخلايا داخل الرقاقات.

It tells us that these cells

إنّها تخبرنا أنّّ هذه الخلايا

from the small airways in our lungs,

من المسارات الهوائية في رئتينا

actually have these hairlike structures

بها هياكل مشابهة للشعر

that you would expect to see in the lung.

تتوقّع رؤيتها في الرّئات.

These structures are called cilia,

هذه الهياكل تسمّى أهدابا،

and they actually move the mucus out of the lung.

وهي قادرة على تحريك المخاط نحو خارج الرئة.

Yeah. Mucus. Yuck.

نعم، مخاط. مقزّز.

But mucus is actually very important.

لكن المخاط في الواقع هامّ جدّا.

Mucus traps particulates, viruses,

المخاط يحبس الجزيئات و الفيروسات

potential allergens,

و المواد التي قد تسبّب الحساسية

and these little cilia move

و هذه الأهداب الصغيرة تحرّك

and clear the mucus out.

و تخرج المخاط من الرّئة.

When they get damaged, say,

في حال تضرّرها،

by cigarette smoke for example,

بسبب التّدخين مثلا،

they don't work properly, and they can't clear that mucus out.

لن تتمكّن من العمل كما ينبغي، و لن تتمكّن من اخراج المخاط.

And that can lead to diseases such as bronchitis.

وهو ما قد يسبّب الإصابة بأمراض مثل الالتهاب الشّعبيّ الحادّ.

Cilia and the clearance of mucus

الأهداب و إخراج المخاط مرتبطة

are also involved in awful diseases like cystic fibrosis.

أيضا بأمراض خطيرة مثل التليف الكيسي.

But now, with the functionality that we get in these chips,

لكن الآن، من خلال القيمة الوظيفية التي نتحصّل عليها من خلال هذه الرّقاقات،

we can begin to look

نستطيع أن نبدأ بالبحث

for potential new treatments.

عن طرق جديدة ممكنة للعلاج.

We didn't stop with the lung on a chip.

لم يتوقّف الأمر مع الرئة في رقاقة.

We have a gut on a chip.

لدينا أمعاء في رقاقة.

You can see one right here.

يمكنكم رؤية واحدة منها هنا.

And we've put intestinal human cells

لقد وضعنا الخلايا المعوية البشرية

in a gut on a chip,

في رقاقة،

and they're under constant peristaltic motion,

و هي في بيئة ذات حركة احتوائية متواصلة، حركة

this trickling flow through the cells,

هذا السيلان المتقطّر عبر الخلايا،

and we can mimic many of the functions

و نستطيع محاكاة عديد الوظائف

that you actually would expect to see

التي قد تتوقّع من الأمعاء البشرية

in the human intestine.

القيام بها.

Now we can begin to create models of diseases

نستطيع الآن البدأ في صنع نماذج من الأمراض

such as irritable bowel syndrome.

مثل متلازمة القولون المتهيج.

This is a disease that affects

إنّه مرض يصيب

a large number of individuals.

عددا كبيرا من الأشخاص.

It's really debilitating,

إنّه فعلا موهن،

and there aren't really many good treatments for it.

و ليس هناك أيّة علاجات فعالة ضدّه.

Now we have a whole pipeline

الآن لدينا خط أنابيب كاملا

of different organ chips

لمختلف رقاقات الأعضاء

that we are currently working on in our labs.

التي نعمل عليها في مختبراتنا.

Now, the true power of this technology, however,

لكن القوة الحقيقة لهذه التكنولوجيا

really comes from the fact

تكمن في حقيقة كوننا نستطيع

that we can fluidically link them.

وصلها ببعضها البعض عبر السوائل.

There's fluid flowing across these cells,

هناك سائل يعوم حول هذه الخلايا،

so we can begin to interconnect

إذن يمكننا جعل مختلف الرقاقات

multiple different chips together

تتفاعل مع بعضها البعض

to form what we call a virtual human on a chip.

لتكوين ما نسمّيه بإنسان افتراضي في رقاقة.

Now we're really getting excited.

الآن نحن متحمسون جدا.

We're not going to ever recreate a whole human in these chips,

لن نقوم أبدا بإعادة خلق بشريّ كامل في هذه الرقاقات،

but what our goal is is to be able to recreate

لكن هدفنا هو إعادة خلق

sufficient functionality

وظيفيّة كافية

so that we can make better predictions

تمكّننا من التنبؤ بطريقة أفضل

of what's going to happen in humans.

عمّا سيحدث داخل البشر.

For example, now we can begin to explore

مثلا يمكننا البدأ في اكتشاف

what happens when we put a drug like an aerosol drug.

ماذا يحدث عند وضع دواء مثل الدواء الضبابيّ.

Those of you like me who have asthma, when you take your inhaler,

بالنسبة لمن يعانون منكم من الربو مثلي، عندما تأخذون دواء الاستنشاق

we can explore how that drug comes into your lungs,

نستطيع اكتشاف كيفية عمل ذلك الدواء بالرئتين،

how it enters the body,

كيفية دخوله الجسم

how it might affect, say, your heart.

و كيف يمكنه التأثير على قلبك مثلا.

Does it change the beating of your heart?

هل يقوم بتغيير معدل نبضات القلب؟

Does it have a toxicity?

هل فيه مواد سامة؟

Does it get cleared by the liver?

هل يتم تصفيتها عبر الكبد؟

Is it metabolized in the liver?

هل يتم استقلابها في الكبد؟

Is it excreted in your kidneys?

هل يتم إفرازها في الكلى؟

We can begin to study the dynamic

نستطيع البدأ بدراسة الاستجابة

response of the body to a drug.

الديناميكية للجسد تجاه دواء ما.

This could really revolutionize

هذا من شأنه أن يحدث ثورة

and be a game changer

و نقلة نوعية

for not only the pharmaceutical industry,

ليس فقط للصناعة الصيدلية

but a whole host of different industries,

بل للعديد من الصناعات الأخرى

including the cosmetics industry.

منها صناعة مواد التجميل.

We can potentially use the skin on a chip

نستطيع استعمال الجلد في الرقاقة

that we're currently developing in the lab

وهو ما نقوم حاليا بتطويره في المختبر

to test whether the ingredients in those products

لتجربة ما إن كانت المكونات في هذه المنتجات

that you're using are actually safe to put on your skin

التي تستعملونها حاليا آمنة لوضعها على بشرتك

without the need for animal testing.

دون الحاجة للتجربة على الحيوان.

We could test the safety

نستطيع امتحان سلامة

of chemicals that we are exposed to

المواد الكيميائية التي نحن عرضة لها

on a daily basis in our environment,

بشكل يومي في البيئة التي نعيش فيها،

such as chemicals in regular household cleaners.

مثل الكيميائيات الموجودة في مواد التنظيف المنزلية العادية.

We could also use the organs on chips

نستطيع أيضا استعمال الأعضاء في الرقاقة

for applications in bioterrorism

للتطبيقات في الارهاب البيولوجي

or radiation exposure.

أو التعرض الإشعاعي.

We could use them to learn more about

كما نستطيع استعمالها لتعلّم المزيد عن

diseases such as ebola

الأمراض مثل الإيبولا

or other deadly diseases such as SARS.

أو أمراضا قاتلة أخرى كفيروس سارس.

Organs on chips could also change

الأعضاء في الرقاقات بامكانها أيضا تغيير

the way we do clinical trials in the future.

طريقة القيام بالتجارب الاكلينيكية مستقبلا.

Right now, the average participant

حاليا فإنّ المشارك العادي

in a clinical trial is that: average.

في التجارب الاكلينيكية هو شخص نمطيّ.

Tends to be middle aged, tends to be female.

إذ أنّه يميل لأن يكون أنثى في منتصف العمر.

You won't find many clinical trials

لن تجد الكثير من التجارب الاكلينيكية

in which children are involved,

شارك فيها أطفال

yet every day, we give children medications,

و رغم ذلك فإنّنا نعطي الأطفال الأدوية يوميا

and the only safety data we have on that drug

و المعلومة الوحيدة الآمنة التي نمتلكها عن ذلك الدواء

is one that we obtained from adults.

كنّا قد تحصلنا عليها من البالغين.

Children are not adults.

الأطفال ليسوا ببالغين.

They may not respond in the same way adults do.

إنّهم لا يستجيبون بنفس طريقة استجابة البالغين.

There are other things like genetic differences

هناك عوامل أخرى مثل الاختلافات الجينية

in populations

في الشعوب

that may lead to at-risk populations

التي قد تتسّب في جعل شعب كامل

that are at risk of having an adverse drug reaction.

عرضة لخطر الاستجابة بطريقة سلبية للدواء.

Now imagine if we could take cells from all those different populations,

تخيّلوا لو استطعنا أخذ خلايا من مختلف الشعوب

put them on chips,

وضعها في رقاقات

and create populations on a chip.

و إحداث شعوب في الرقاقات.

This could really change the way

هذا يستطيع فعلا أن يغيّر طريقة

we do clinical trials.

قيامنا بالتجارب الاكلينيكية.

And this is the team and the people that are doing this.

وهذا هو الفريق و الأشخاص الذين يقومون بهذا كلّه.

We have engineers, we have cell biologists,

معنا مهندسون و بيولوجيو خلايا

we have clinicians, all working together.

وأطباء سريريّين، كلّهم يعملون معا.

We're really seeing something quite incredible

نحن نرى فعلا أمرا مذهلا

at the Wyss Institute.

في معهد فيس.

It's really a convergence of disciplines,

إنّها فعلا نقطة التقاء التخصّصات

where biology is influencing the way we design,

حيث البيولوجيا تؤثّر في طريقة تصميمنا،

the way we engineer, the way we build.

طريقة هندستنا و بناءنا.

It's pretty exciting.

أنّه أمر حماسيّ.

We're establishing important industry collaborations

نحن نؤسّس لتعاون صناعيّ هام

such as the one we have with a company

مثل العلاقة التي تجمعنا مع شركة

that has expertise in large-scale digital manufacturing.

التي لها خبرة في الصناعة الرقمية الضخمة.

They're going to help us make,

وهم سيقومون بمساعدتنا على صنع،

instead of one of these,

عوض واحدة من هذه

millions of these chips,

ملايين من الرقاقات

so that we can get them into the hands

حتّى نتمكّن من إعطائها إلى

of as many researchers as possible.

أكبر عدد ممكن من الباحثين.

And this is key to the potential of that technology.

وهذا أمر هامّ جدا لمدى نجاح هذه التكنولوجيا.

Now let me show you our instrument.

دعوني أريكم أداتنا.

This is an instrument that our engineers

هذه أداة يعمل مهندسونا

are actually prototyping right now in the lab,

على نمذجتها حاليّا في المختبر،

and this instrument is going to give us

و هذه الأداة قادرة على توفير

the engineering controls that we're going to require

التحكم الهندسيّ الذي نحتاجه

in order to link 10 or more organ chips together.

لوصل 10 أو أكثر من رقاقات الأعضاء ببعضها البعض.

It does something else that's very important.

وهي تقوم بأمر آخر في غاية الأهمية.

It creates an easy user interface.

إنّها تصنع واجهة استعمال سهلة.

So a cell biologist like me can come in,

بيولوجيّ خلايا مثلي يمكنه القدوم

take a chip, put it in a cartridge

أخذ رقاقة، وضعها في خرطوشة

like the prototype you see there,

مثل النموذج الأولي هناك،

put the cartridge into the machine

وضع الخرطوشة في الآلة

just like you would a C.D.,

تماما كما تفعل مع أقراص الليزر

and away you go.

و يمكنك البدأ.

Plug and play. Easy.

توصلها و تشغّلها. الأمر سهل.

Now, let's imagine a little bit

دعونا نتخيّل قليلا

what the future might look like

عمّا سيكون عليه المستقبل

if I could take your stem cells

إن قمت بأخذ خلاياك الجذعية

and put them on a chip,

و وضعتها في رقاقة

or your stem cells and put them on a chip.

أو وضعت خلاياك الجذعية في رقاقة.

It would be a personalized chip just for you.

سوف تصبح الرقاقة خاصة بك.

Now all of us in here are individuals,

كلّ منّا هو فرد

and those individual differences mean

و كلّ هذه الاختلافات الفردية تعني

that we could react very differently

أنّ بامكاننا الاستجابة بطرق مختلفة للأدوية

and sometimes in unpredictable ways to drugs.

و بطرق غير متوقّعة أيضا في بعض الأحيان.

I myself, a couple of years back, had a really bad headache,

كنت أعاني من صداع رهيب جدّا منذ سنوات مضت،

just couldn't shake it, thought, "Well, I'll try something different."

لم أتمكّن من التّغلب عليه، ففكّرت: "حسنا، سأقوم بتجربة أمر مختلف."

I took some Advil. Fifteen minutes later,

لقد تعاطيت دواء الأدفيل. و بعد 15 دقيقة،

I was on my way to the emergency room

كنت في طريقي نحو غرفة الطوارئ

with a full-blown asthma attack.

و أصبت بنوبة ربو حادّة.

Now, obviously it wasn't fatal,

من الواضح أنّ الأمر لم يكن قاتلا

but unfortunately, some of these

لكن لسوء الحظ بعض هذه الاستجابات

adverse drug reactions can be fatal.

السلبية للأدوية يمكن أن تكون مميتة.

So how do we prevent them?

فكيف نحول دون حدوثها؟

Well, we could imagine one day

حسنا، يمكننا تخيّل يوم ما

having Geraldine on a chip,

يكون لدينا فيه جيرالدين في رقاقة،

having Danielle on a chip,

أو دانيال في رقاقة،

having you on a chip.

أنت في رقاقة.

Personalized medicine. Thank you.

الطب المخصّص. شكرا لكم.

(Applause)

(تصفيق)