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

Übersetzung: Katrin Linke Lektorat: Jo Pi

You may not realize this,

Haben Sie gewusst,

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

dass es mehr Bakterien in unserem Körper gibt als Sterne in der Milchstraße?

This fascinating universe of bacteria inside of us

Das faszinierende bakterielle Universum in unserem Inneren

is an integral part of our health,

ist wesentlich für unsere Gesundheit.

and our technology is evolving so rapidly

Die Technik entwickelt sich so rasant,

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

dass wir Bakterien inzwischen wie Computer programmieren können.

Now, the diagram that you see here,

Dieses Diagramm hier

I know it looks like some kind of sports play,

sieht eher wie eine Art Spielplan aus,

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

aber es ist der Entwurf meines ersten Bakterienprogramms.

And like writing software, we can print and write DNA

Ähnlich wie bei Computerprogrammen können wir verschiedene Abläufe

into different algorithms and programs inside of bacteria.

in die DNA von Bakterien schreiben.

What this program does is produces fluorescent proteins

Dieses Programm hier produziert fluoreszierende Proteine

in a rhythmic fashion

in einem rhythmischen Muster,

and generates a small molecule

wobei ein kleines Molekül

that allows bacteria to communicate and synchronize,

die Verständigung und Synchronisation zwischen Bakterien ermöglicht,

as you're seeing in this movie.

wie Sie hier sehen können.

The growing colony of bacteria that you see here

Diese wachsende Bakterienkolonie

is about the width of a human hair.

ist etwa so breit wie ein Menschenhaar.

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

Man kann es nicht sehen, aber unser genetisches Programm

instructs these bacteria to each produce small molecules,

beauftragt jede dieser Bakterien, kleine Moleküle zu produzieren.

and these molecules travel between the thousands of individual bacteria

Die Moleküle bewegen sich zwischen tausenden einzelnen Bakterien

telling them when to turn on and off.

und schalten sie an und aus.

And the bacteria synchronize quite well at this scale,

In dieser Größenordnung synchronisieren die Bakterien ganz gut,

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

aber weil sich das synchronisierende Molekül nicht schnell genug ausbreitet,

in larger colonies of bacteria, this results in traveling waves

entstehen in größeren Bakterienkolonien

between bacteria that are far away from each other,

Wellen zwischen weit entfernten Bakterien.

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

Hier sehen Sie diese Wellen von rechts nach links wandern.

Now, our genetic program relies on a natural phenomenon

Unser genetisches Programm beruht

auf dem natürlichen Phänomen des "Quorum Sensing",

called quorum sensing,

in which bacteria trigger coordinated and sometimes virulent behaviors

das koordiniertes und manchmal virulentes Verhalten verursacht,

once they reach a critical density.

sobald Bakterien eine kritische Dichte erreichen.

You can observe quorum sensing in action in this movie,

Dieses Video zeigt Quorum Sensing

where a growing colony of bacteria only begins to glow

in einer wachsenden Bakterienkolonie, die erst zu leuchten beginnt,

once it reaches a high or critical density.

wenn sie eine hohe oder kritische Dichte erreicht.

Our genetic program

Unser genetisches Programm

continues producing these rhythmic patterns of fluorescent proteins

erstellt rhythmische Muster aus fluoreszierenden Proteinen,

as the colony grows outwards.

während die Kolonie nach außen wächst.

This particular movie and experiment we call The Supernova,

Wir nennen dieses Video und Experiment "Supernova",

because it looks like an exploding star.

weil es an einen explodierenden Stern erinnert.

Now, besides programming these beautiful patterns,

Das sind zwar schöne Muster,

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

doch kann man Bakterien auch sinnvoller programmieren?

And I decided to explore how we can program bacteria

Ich begann Bakterien zu programmieren,

to detect and treat diseases in our bodies like cancer.

die Krankheiten wie Krebs im Körper erkennen und heilen.

One of the surprising facts about bacteria

Bakterien können interessanterweise

is that they can naturally grow inside of tumors.

innerhalb von Tumoren wachsen.

This happens because typically tumors

Meist kann das Immunsystem

are areas where the immune system has no access,

nämlich nicht in einen Tumor eindringen.

and so bacteria find these tumors

Bakterien finden Tumoren

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

und nutzen sie als sicheren Ort, um darin zu wachsen.

We started using probiotic bacteria

Wir testeten probiotische Bakterien,

which are safe bacteria that have a health benefit,

unbedenkliche und gesundheitsfördernde Bakterien,

and found that when orally delivered to mice,

und verabreichten sie oral an Mäuse,

these probiotics would selectively grow inside of liver tumors.

in denen sie sich selektiv nur in Lebertumoren vermehrten.

We realized that the most convenient way

Um Probiotika in der Praxis leicht im Körper nachzuweisen,

to highlight the presence of the probiotics,

and hence, the presence of the tumors,

und damit auch den Tumor,

was to get these bacteria to produce a signal

programmierten wir Bakterien,

that would be detectable in the urine,

die ein Signal in den Urin absondern.

and so we specifically programmed these probiotics

Genauer gesagt produzieren die Bakterien

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

ein Molekül, das den Urin verfärbt,

to indicate the presence of cancer.

wenn Krebs vorhanden ist.

We went on to show that this technology

Wir haben bewiesen, dass diese Methode

could sensitively and specifically detect liver cancer,

sensitiv und speziell Leberkrebs erkennt,

one that is challenging to detect otherwise.

was normalerweise sehr schwierig ist.

Now, since these bacteria specifically localize to tumors,

Da diese Bakterien nur in Tumoren leben,

we've been programming them to not only detect cancer

haben wir sie zusätzlich zur Krebserkennung

but also to treat cancer

auch zur Krebsbehandlung programmiert.

by producing therapeutic molecules from within the tumor environment

Sie produzieren therapeutische Moleküle innerhalb des Tumors,

that shrink the existing tumors,

die zur Verkleinerung bestehender Tumoren führen,

and we've been doing this using quorum sensing programs

indem wir Quorum-Sensing-Programme nutzen,

like you saw in the previous movies.

wie im vorigen Video gezeigt.

Altogether, imagine in the future taking a programmed probiotic

Stellen Sie sich vor, dass wir Krebs in Zukunft

mit programmierten Probiotika erkennen und behandeln können,

that could detect and treat cancer,

or even other diseases.

oder sogar andere Krankheiten.

Our ability to program bacteria

Die Möglichkeit, Bakterien zu programmieren,

and program life

Leben zu programmieren,

opens up new horizons in cancer research,

eröffnet der Krebsforschung neue Wege.

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

In Zusammenarbeit mit dem Künstler Vik Muniz

to create the symbol of the universe,

erstellten wir das Symbol des Universums

made entirely out of bacteria or cancer cells.

aus Bakterien und Krebszellen, als Bildnis unserer Zukunftsvision.

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

Mögen Schönheit und Einsatz dieses mikroskopischen Universums

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

zu neuen kreativen Ansätzen in der Krebsforschung inspirieren.

Thank you.

Danke.

(Applause)

(Applaus)