Tal Danino: We can use bacteria to detect cancer (and maybe treat it)

Translator: Dimitar Dimitrov Reviewer: Anton Hikov

You may not realize this,

Може би не знаете,

but there are more bacteria in your body than stars in our entire galaxy.

но има повече бактерии в тялото ни отколкото звезди в нашата галактика.

This fascinating universe of bacteria inside of us

Този внушителен брой бактерии

is an integral part of our health,

играе важна роля за здравето ни,

and our technology is evolving so rapidly

и благодарение на развитието на технологиите

that today we can program these bacteria like we program computers.

днес можем да програмираме тези бактерии, така както програмираме компютри.

Now, the diagram that you see here,

Диаграмата, която виждате

I know it looks like some kind of sports play,

може би ви прилича на спортна схема,

but it is actually a blueprint of the first bacterial program I developed.

но всъщност е първата програма за бактерии, която разработих.

And like writing software, we can print and write DNA

И също като компютърен софтуер, можем да използваме ДНК

into different algorithms and programs inside of bacteria.

за алгоритми и програми в самата бактерия.

What this program does is produces fluorescent proteins

Тази програма циклично продуцира флуоресцентни белтъци

in a rhythmic fashion

и генерира малки молекули,

and generates a small molecule

чрез които бактериите комуникират

that allows bacteria to communicate and synchronize,

и се синхронизират,

as you're seeing in this movie.

както виждате на клипчето.

The growing colony of bacteria that you see here

Колонията от бактерии, която виждате

is about the width of a human hair.

е с размерите на човешки косъм.

Now, what you can't see is that our genetic program

Не се вижда обаче, че нашата генетична програма

instructs these bacteria to each produce small molecules,

задава на всяка бактерия да произведе малки молекули,

and these molecules travel between the thousands of individual bacteria

които, пътувайки измежду бактериите, определят кога

telling them when to turn on and off.

бактериите да се активират и кога да се деактивират.

And the bacteria synchronize quite well at this scale,

В такъв мащаб бактериите се синхронизират доста добре,

but because the molecule that synchronizes them together can only travel so fast,

но понеже молекулите се движат с ограничена скорост,

in larger colonies of bacteria, this results in traveling waves

в по-големи бактериални колонии, това води до образуване на вълни

between bacteria that are far away from each other,

между отдалечените едни от други бактерии,

and you can see these waves going from right to left across the screen.

и вие виждате тези вълни да преминават от дясно на ляво на екрана.

Now, our genetic program relies on a natural phenomenon

Нашата генетична програма се основава на явление наречено

called quorum sensing,

"кворум-наблюдение",

in which bacteria trigger coordinated and sometimes virulent behaviors

при което бактериите задействат координирано поведение

once they reach a critical density.

щом достигнат критична гъстота.

You can observe quorum sensing in action in this movie,

Кворум-наблюдението се забелязва в следващото клипче,

where a growing colony of bacteria only begins to glow

където разрастваща се колония от бактерии започва да свети,

once it reaches a high or critical density.

само когато достигне висока или критична гъстота.

Our genetic program

Нашата генетична програма

continues producing these rhythmic patterns of fluorescent proteins

поддържа продуцирането на флуоресцентни белтъци

as the colony grows outwards.

при разрастването на колонията навън.

This particular movie and experiment we call The Supernova,

Този експеримент ние нарекохме "Супернова",

because it looks like an exploding star.

защото прилича на избухваща звезда.

Now, besides programming these beautiful patterns,

Освен тези красиви осветявания,

I wondered, what else can we get these bacteria to do?

се запитах, какво друго може да направим с бактериите?

And I decided to explore how we can program bacteria

Реших да изследвам как можем да програмираме бактериите

to detect and treat diseases in our bodies like cancer.

да откриват и лекуват болести като рак например.

One of the surprising facts about bacteria

Изненадващ факт за бактериите е,

is that they can naturally grow inside of tumors.

че те лесно се развиват вътре в тумори.

This happens because typically tumors

Това е защото туморите са области,

are areas where the immune system has no access,

в които имунната система не действа,

and so bacteria find these tumors

и така бактериите използват туморите

and use them as a safe haven to grow and thrive.

за да се разрастват.

We started using probiotic bacteria

Използвахме пробиотични бактерии,

which are safe bacteria that have a health benefit,

които са от полза за здравето,

and found that when orally delivered to mice,

и установихме, че когато се дават на мишки,

these probiotics would selectively grow inside of liver tumors.

те избирателно се насочват и се развиват вътре в чернодробните тумори.

We realized that the most convenient way

Установихме, че най-удобният начин

to highlight the presence of the probiotics,

за откриването на наличие на пробиотици,

and hence, the presence of the tumors,

и следователно, наличието на тумори,

was to get these bacteria to produce a signal

е да накараме тези бактерии да сигнализират

that would be detectable in the urine,

чрез урината,

and so we specifically programmed these probiotics

и ги програмирахме така, че

to make a molecule that would change the color of your urine

да променят цвета на урината

to indicate the presence of cancer.

за да индикират наличието на рак.

We went on to show that this technology

Продължихме и показахме, че тази технология

could sensitively and specifically detect liver cancer,

може лесно да открива чернодробен рак,

one that is challenging to detect otherwise.

който е трудно да бъде открит по друг начин.

Now, since these bacteria specifically localize to tumors,

Тъй като тези бактерии се локализират в тумори,

we've been programming them to not only detect cancer

ние ги програмираме не само да откриват,

but also to treat cancer

но и да лекуват рак,

by producing therapeutic molecules from within the tumor environment

като произвеждат терапевтични молекули вътре в тумора,

that shrink the existing tumors,

което намалява съществуващия тумор,

and we've been doing this using quorum sensing programs

и това го правим посредством кворум-наблюдаващи програми,

like you saw in the previous movies.

като тези в показаните клипчета.

Altogether, imagine in the future taking a programmed probiotic

Представете си, че в бъдеще ще може да се взимат програмирани пробиотици,

that could detect and treat cancer,

които ще откриват и лекуват рак,

or even other diseases.

и дори и други болести.

Our ability to program bacteria

Възможността да програмираме бактерии

and program life

и да програмираме живот

opens up new horizons in cancer research,

разкриват нови хоризонти в изследването на рака,

and to share this vision, I worked with artist Vik Muniz

и за да споделя тази визия, работих с художника Вик Муниз

to create the symbol of the universe,

за да създадем символа на вселената,

made entirely out of bacteria or cancer cells.

направен изцяло от бактерии и ракови клетки.

Ultimately, my hope is that the beauty and purpose of this microscopic universe

В крайна сметка, моята надежда е, че тази красота и смисъл на микроскопичната вселена

can inspire new and creative approaches for the future of cancer research.

може да вдъхнови нови и креативни подходи за изследването на рака.

Thank you.

Благодаря ви.

(Applause)

(Аплодисменти)