The brain may be able to repair itself -- with help | Jocelyne Bloch

Übersetzung: Wolfgang Schuster Lektorat: Angelika Lueckert Leon

So I'm a neurosurgeon.

Ich bin Neurochirurgin.

And like most of my colleagues,

Wie die meisten meiner Kollegen

I have to deal, every day, with human tragedies.

habe ich jeden Tag mit menschlichen Tragödien zu tun.

I realize how your life can change from one second to the other

Ich weiß, wie sich Ihr Leben von einer Sekunde auf die andere ändern kann,

after a major stroke or after a car accident.

nach einem schweren Schlaganfall oder nach einem Autounfall.

And what is very frustrating for us neurosurgeons

Für uns Neurochirurgen ist es sehr frustrierend,

is to realize that unlike other organs of the body,

dass das Gehirn, im Gegensatz zu anderen Körperorganen,

the brain has very little ability for self-repair.

eine sehr geringe Fähigkeit zur Selbstheilung hat.

And after a major injury of your central nervous system,

Nach einer schweren Verletzung des zentralen Nervensystems

the patients often remain with a severe handicap.

haben die Patienten oft eine bleibende, schwere Behinderung.

And that's probably the reason why I've chosen

Das ist wohl der Grund,

to be a functional neurosurgeon.

warum ich funktionelle Neurochirurgin wurde.

What is a functional neurosurgeon?

Was ist ein funktioneller Neurochirurg?

It's a doctor who is trying to improve a neurological function

Ein Arzt, der versucht, die Nervenfunktionen

through different surgical strategies.

durch verschiedene chirurgischen Maßnahmen zu verbessern.

You've certainly heard of one of the famous ones

Sicher haben sie von einer der bekanntesten gehört,

called deep brain stimulation,

der "Tiefenhirnstimulation".

where you implant an electrode in the depths of the brain

Dabei implantiert man eine Elektrode tief im Gehirn,

in order to modulate a circuit of neurons

um die Schaltkreise der Neuronen so zu beeinflussen,

to improve a neurological function.

dass sich die neurologische Funktion verbessert.

It's really an amazing technology

Es ist wirklich eine erstaunliche Technologie.

in that it has improved the destiny of patients

Sie hat das Schicksal von Patienten mit Parkinson verbessert,

with Parkinson's disease,

die unter heftigem Zittern

with severe tremor, with severe pain.

und schweren Schmerzen litten.

However, neuromodulation does not mean neuro-repair.

Neuromodulation jedoch bedeutet nicht Neuro-Heilung.

And the dream of functional neurosurgeons

Der Traum funktionaler Neurochirurgen

is to repair the brain.

ist die Wiederherstellung des Gehirns.

I think

Meiner Meinung nach

that we are approaching this dream.

nähern wir uns diesem Traum.

And I would like to show you

Ich möchte Ihnen zeigen,

that we are very close to this.

dass wir sehr nahe dran sind.

And that with a little bit of help,

Mit etwas Hilfe

the brain is able to help itself.

kann das Gehirn sich selbst helfen.

So the story started 15 years ago.

Die Geschichte begann vor 15 Jahren.

At that time, I was a chief resident

Zu der Zeit war ich leitende Oberärztin

working days and nights in the emergency room.

und arbeitete Tag und Nacht in der Notaufnahme.

I often had to take care of patients with head trauma.

Oft versorgte ich Patienten mit Schädel-Hirn-Trauma.

You have to imagine that when a patient comes in with a severe head trauma,

Sie müssen sich vorstellen, dass bei Schädel-Hirn-Traumata

his brain is swelling

das Gehirn anschwillt

and he's increasing his intracranial pressure.

und der Schädelinnendruck ansteigt.

And in order to save his life,

Um das Leben zu retten,

you have to decrease this intracranial pressure.

muss man den Schädelinnendruck vermindern.

And to do that,

Dafür muss man manchmal einen Teil geschwollener Hirnmasse entfernen.

you sometimes have to remove a piece of swollen brain.

So instead of throwing away these pieces of swollen brain,

Anstatt die geschwollene Hirnmasse wegzuwerfen,

we decided with Jean-François Brunet,

entschlossen wir uns mit Jean-François Brunet,

who is a colleague of mine, a biologist,

einem meiner Kollegen, ein Biologe,

to study them.

die Hirnmasse zu analysieren.

What do I mean by that?

Was meine ich damit?

We wanted to grow cells from these pieces of tissue.

Wir wollten Zellen aus diesem Gewebe wachsen lassen.

It's not an easy task.

Das ist keine leichte Aufgabe.

Growing cells from a piece of tissue

Zellen von einem Gewebestück wachsen zu lassen,

is a bit the same as growing very small children

ist vergleichbar mit ganz kleinen Kindern,

out from their family.

die aus Ihren Familien herausgenommen werden.

So you need to find the right nutrients,

Man muss die richtige Ernährung,

the warmth, the humidity

Temperatur, Feuchtigkeit

and all the nice environments to make them thrive.

und die Umgebungen finden, um sie gedeihen zu lassen.

So that's exactly what we had to do with these cells.

Genau das mussten wir mit diesen Zellen machen.

And after many attempts,

Nach vielen Versuchen

Jean-François did it.

schaffte es Jean-François.

And that's what he saw under his microscope.

Das sah er unter seinem Mikroskop.

And that was, for us, a major surprise.

Das war für uns eine große Überraschung.

Why?

Warum?

Because this looks exactly the same as a stem cell culture,

Es sah genau so aus wie eine Stammzellenkultur.

with large green cells surrounding small, immature cells.

Mit großen grünen Zellen, die von kleinen, unreifen Zellen umgeben sind.

And you may remember from biology class

Vielleicht wissen Sie noch aus dem Biologieunterricht,

that stem cells are immature cells,

dass Stammzellen unreife Zellen sind,

able to turn into any type of cell of the body.

die sich in jeden Zelltyp des Organismus verwandeln können.

The adult brain has stem cells, but they're very rare

Das erwachsene Gehirn hat Stammzellen, aber sehr wenige.

and they're located in deep and small niches

Sie sind in tiefen, kleinen Nischen

in the depths of the brain.

des Gehirns verborgen.

So it was surprising to get this kind of stem cell culture

Es ist überraschend, diese Art von Stammzellen

from the superficial part of swollen brain we had

aus dem Oberflächengewebe der Hirnmasse

in the operating theater.

in der OP zu erhalten.

And there was another intriguing observation:

Wir machten eine weitere faszinierende Beobachtung:

Regular stem cells are very active cells --

Normale Stammzellen sind sehr aktiv --

cells that divide, divide, divide very quickly.

sie teilen sich sehr schnell.

And they never die, they're immortal cells.

Sie sterben nie, sie sind unsterblich.

But these cells behave differently.

Aber diese Zellen verhielten sich anders.

They divide slowly,

Sie teilten sich langsam

and after a few weeks of culture,

und nach ein paar Wochen

they even died.

starben sie sogar.

So we were in front of a strange new cell population

Wir sahen also eine neue, seltsame Zellpopulation,

that looked like stem cells but behaved differently.

die wie Stammzellen aussah, sich aber anders verhielt.

And it took us a long time to understand where they came from.

Wir brauchten lange, um zu verstehen, woher sie kamen.

They come from these cells.

Sie stammen von diesen Zellen.

These blue and red cells are called doublecortin-positive cells.

Diese blauen und roten Zellen heißen Doublecortin-positive Zellen.

All of you have them in your brain.

Wir alle haben sie in unserem Gehirn.

They represent four percent of your cortical brain cells.

Sie machen 4 % unserer Großhirnrindenzellen aus.

They have a very important role during the development stage.

Sie spielen eine sehr wichtige Rolle in unserer Entwicklung.

When you were fetuses,

Im Stadium des Fötus

they helped your brain to fold itself.

sorgen sie für die Faltung des Gehirns.

But why do they stay in your head?

Aber warum bleiben sie uns erhalten?

This, we don't know.

Das wissen wir nicht.

We think that they may participate in brain repair

Wir glauben, dass sie sich an der Heilung des Gehirns beteiligen,

because we find them in higher concentration

da wir sie in höheren Konzentrationen

nahe an Gehirnverletzungen finden.

close to brain lesions.

But it's not so sure.

Das ist jedoch nicht so sicher.

But there is one clear thing --

Eine Sache ist jedoch klar --

that from these cells,

von diesen Zellen

we got our stem cell culture.

erhielten wir unsere Stammzellen.

And we were in front of a potential new source of cells

Wir stehen vor einer potenziellen Zellquelle,

to repair the brain.

die Gehirnheilung ermöglicht.

And we had to prove this.

Das mussten wir beweisen.

So to prove it,

Also entschlossen wir uns, ein Experiment zu entwickeln.

we decided to design an experimental paradigm.

The idea was to biopsy a piece of brain

Wir wollten ein Stück Gehirnmasse

in a non-eloquent area of the brain,

aus dem nichtsprachlichen Bereich entnehmen

and then to culture the cells

und dann die Zellen genau so kultivieren,

exactly the way Jean-François did it in his lab.

wie es Jean-François tat

And then label them, to put color in them

und sie anschließend farblich markieren,

in order to be able to track them in the brain.

um sie im Gehirn verfolgen zu können.

And the last step was to re-implant them

Im letzten Schritt reimplantierten wir sie

in the same individual.

an der Entnahmestelle desselben Individuums.

We call these

Wir nennen das

autologous grafts -- autografts.

autologe Transplantation -- Autotransplantation.

So the first question we had,

Eine unserer ersten Fragen war:

"What will happen if we re-implant these cells in a normal brain,

Was passiert, wenn wir diese Zellen in normales Hirngewebe reimplantieren?

and what will happen if we re-implant the same cells

Und was wird passieren, wenn wir die gleichen Zellen

in geschädigtes Gehirngewebe reimplantieren?

in a lesioned brain?"

Thanks to the help of professor Eric Rouiller,

Dank der Hilfe von Prof. Eric Rouiller

we worked with monkeys.

konnten wir mit Affen arbeiten.

So in the first-case scenario,

Im ersten Szenario

we re-implanted the cells in the normal brain

reimplantierten wir die Zellen in ein gesundes Gehirn,

and what we saw is that they completely disappeared after a few weeks,

und wir beobachteten, dass sie nach einigen Wochen komplett verschwanden,

as if they were taken from the brain,

als wären sie wieder entnommen worden,

they go back home,

gehen sie zurück nach Hause.

the space is already busy,

Der Raum ist schon besetzt,

they are not needed there, so they disappear.

sie werden dort nicht gebraucht, also verschwinden sie.

In the second-case scenario,

Im zweiten Szenario

we performed the lesion,

fügten wir eine Verletzung zu

we re-implanted exactly the same cells,

und reimplantierten genau die gleichen Zellen

and in this case, the cells remained --

und nun blieben die Zellen erhalten --

and they became mature neurons.

sie wuchsen zu reifen Neuronen heran.

And that's the image of what we could observe under the microscope.

Hier sehen Sie, was wir unter dem Mikroskop beobachten konnten.

Those are the cells that were re-implanted.

Das sind die Zellen, die reimplantiert wurden.

And the proof they carry,

Der Beweis, den sie zeigen,

these little spots, those are the cells that we've labeled

sind diese kleinen Punkte.

Das sind die Zellen, die wir in vitro, in der Kultur färbten.

in vitro, when they were in culture.

But we could not stop here, of course.

Hier konnten wir natürlich nicht aufhören.

Do these cells also help a monkey to recover after a lesion?

Helfen diese Zellen auch einem Affen, sich von einer Hirnverletzung zu erholen?

So for that, we trained monkeys to perform a manual dexterity task.

Also trainierten wir Affen mit einer manuellen Geschicklichkeitsaufgabe.

They had to retrieve food pellets from a tray.

Sie mussten Futterpellets von einem Tablett nehmen.

They were very good at it.

Das machten sie sehr gut.

And when they had reached a plateau of performance,

Als sie ein stabiles Geschicklichkeitsniveau erreicht hatten,

we did a lesion in the motor cortex corresponding to the hand motion.

verletzten wir im motorischen Cortex den Handmotorik-Bereich.

So the monkeys were plegic,

Daraufhin waren die Affen gelähmt,

they could not move their hand anymore.

sie konnten ihre Hand nicht mehr bewegen.

And exactly the same as humans would do,

Genau wie es bei Menschen geschehen würde,

they spontaneously recovered to a certain extent,

erholten sie sich spontan bis zu einem gewissen Grad,

exactly the same as after a stroke.

genau wie nach einem Schlaganfall.

Patients are completely plegic,

Die Patienten sind gelähmt

and then they try to recover due to a brain plasticity mechanism,

und dann versuchen sie sich mit Hilfe plastischer Gehirnmechanismen zu erholen.

they recover to a certain extent,

Sie erholen sich zu einem gewissen Grad,

exactly the same for the monkey.

genauso wie beim Affen.

So when we were sure that the monkey had reached his plateau

Als wir sicher waren, dass der Affe sein Grad

of spontaneous recovery,

der spontanen Erholung erreicht hatte,

we implanted his own cells.

implantierten wir seine eigenen Zellen.

So on the left side, you see the monkey that has spontaneously recovered.

Auf der linken Seite sehen sie den Affen, der sich spontan erholte.

He's at about 40 to 50 percent of his previous performance

Er kann etwa 40 % bis 50 % seiner ursprünglichen Leistung

before the lesion.

von vor der Verletzung erbringen.

He's not so accurate, not so quick.

Er ist nicht so präzise und nicht so schnell.

And look now when we re-implant the cells:

Sehen Sie nun, als wir die Zellen reimplantierten:

Two months after re-implantation, the same individual.

Der gleiche Affe, zwei Monate nach der Reimplantation.

(Applause)

(Applaus)

It was also very exciting results for us, I tell you.

Ich kann Ihnen sagen, das waren auch für uns sehr aufregende Ergebnisse.

Since that time, we've understood much more about these cells.

Seit dieser Zeit haben wir sehr viel mehr über diese Zellen herausgefunden.

We know that we can cryopreserve them,

Wir können sie einfrieren

we can use them later on.

und später verwenden.

We know that we can apply them in other neuropathological models,

Wir können sie in anderen neuropathologischen Modellen verwenden,

like Parkinson's disease, for example.

zum Beispiel bei Parkinson.

But our dream is still to implant them in humans.

Aber unser Traum ist noch immer, sie beim Menschen zu implantieren.

And I really hope that I'll be able to show you soon

Ich hoffe wirklich, dass ich Ihnen bald zeigen kann,

that the human brain is giving us the tools to repair itself.

wie uns das menschliche Gehirn die Mittel gibt, sich selbst zu heilen.

Vielen Dank.

Thank you.

(Applause)

(Applaus)

Bruno Giussani: Jocelyne, this is amazing,

Bruno Giussani: Jocelyne, das ist wunderbar,

and I'm sure that right now, there are several dozen people in the audience,

ich bin sicher, dass gerade jetzt, mehrere Dutzend Leute im Publikum,

vielleicht sogar die Mehrheit, denken:

possibly even a majority,

who are thinking, "I know somebody who can use this."

"Ich kenne jemanden, der das brauchen kann."

I do, in any case.

Ich auf jeden Fall.

And of course the question is,

Natürlich ist die Frage,

what are the biggest obstacles

was die größten Hindernisse sind,

before you can go into human clinical trials?

bevor Sie klinische Studien am Menschen beginnen können.

Jocelyne Bloch: The biggest obstacles are regulations. (Laughs)

Jocelyne Bloch: Die größten Hindernisse sind die Behörden. (Lachen)

So, from these exciting results, you need to fill out

Ausgehend von diesen tollen Ergebnissen

about two kilograms of papers and forms

muss man etwa zwei Kilogramm Papiere und Formulare ausfüllen,

to be able to go through these kind of trials.

um diese Art von Studien zu durchlaufen.

BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.

BG: Das ist verständlich, das Gehirn ist sehr delikat usw.

JB: Yes, it is, but it takes a long time

JB: Ja, aber es braucht eine lange Zeit,

and a lot of patience and almost a professional team to do it, you know?

eine Menge Geduld und ein fast professionelles Team.

BG: If you project yourself --

BG: Schauen Sie in die Zukunft --

having done the research

Sie haben die Forschung abgeschlossen

and having tried to get permission to start the trials,

und versuchten die Erlaubnis zum Start der klinischen Studien zu bekommen.

if you project yourself out in time,

Wenn Sie weiter in die Zukunft schauen,

how many years before somebody gets into a hospital

wie viele Jahre dauert es, bis jemand ins Krankenhaus kommen kann,

and this therapy is available?

und diese Therapie verfügbar sein wird.

JB: So, it's very difficult to say.

JB: Das ist schwer zu sagen.

It depends, first, on the approval of the trial.

Zunächst hängt es von der Zulassung der klinischen Studie ab.

Will the regulation allow us to do it soon?

Wird es uns die Behörde erlauben, es bald zu starten?

And then, you have to perform this kind of study

Dann muss man diese Studie

in a small group of patients.

mit einer kleinen Gruppe von Patienten durchführen.

So it takes, already, a long time to select the patients,

Es braucht schon eine lange Zeit, die Patienten auszuwählen,

do the treatment

die Behandlungen durchzuführen

and evaluate if it's useful to do this kind of treatment.

und zu bewerten, ob es nützlich ist, diese Art von Behandlung zu machen.

And then you have to deploy this to a multicentric trial.

Danach muss man das auf eine multizentrische Studie anwenden.

You have to really prove first that it's useful

Man muss zuerst wirklich nachweisen, dass es nützlich ist,

before offering this treatment up for everybody.

bevor man diese Behandlung jedem anbieten kann.

BG: And safe, of course. JB: Of course.

BG: Und dass es sicher ist, natürlich. JB: Natürlich.

BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this.

BG: Jocelyne, danke für Ihren Besuch bei TED und dass Sie uns davon erzählt haben.

BG: Thank you.

(Applause)

BG: Vielen Dank.

(Applaus)