To detect diseases earlier, let's speak bacteria's secret language | Fatima AlZahra'a Alatraktchi

Translator: Leslie Gauthier Reviewer: Camille Martínez

Translator: taha moosavi Reviewer: Masoud Motamedifar

You don't know them.

آن‌ها را نمی‌شناسید.

You don't see them.

آن‌ها را نمی‌بینید.

But they're always around,

اما همیشه در اطراف هستند،

whispering,

زمزمه می‌کنند،

making secret plans,

نقشه‌های مخفیانه می‌کشند،

building armies with millions of soldiers.

ارتش‌هایی با میلیون‌ها سرباز می‌سازند.

And when they decide to attack,

و وقتی تصمیم می‌گیرند حمله کنند،

they all attack at the same time.

همگی با هم هجوم میاورند.

I'm talking about bacteria.

من درباره باکتری‌ها صحبت می‌کنم.

(Laughter)

(خنده)

Who did you think I was talking about?

فکر کردید در مورد چه کسی صحبت می‌کردم؟

Bacteria live in communities just like humans.

باکتری‌ها در جوامع زندگی می‌کنند درست مثل انسان‌ها.

They have families,

آن‌ها خانواده ‌دارند،

they talk,

صحبت می‌کنند،

and they plan their activities.

و برای فعالیتهایشان برنامه‌ریزی می‌کنند.

And just like humans, they trick, deceive,

و درست مانند انسانها حقه می‌زنند، فریب می‌دهند

and some might even cheat on each other.

و برخی حتی ممکن است به یکدیگر خیانت کنند.

What if I tell you that we can listen to bacterial conversations

چه می‌گویید اگر به شما بگویم می‌توانیم به مکالمات باکتری‌ها گوش دهیم

and translate their confidential information into human language?

و اطلاعات محرمانه‌شان را به زبان انسانی ترجمه کنیم؟

And what if I tell you that translating bacterial conversations can save lives?

یا اگر به شما بگویم ترجمه مکالمات باکتریایی می‌تواند انسان‌ها را نجات دهد؟

I hold a PhD in nanophysics,

من دکترای نانوفیزیک دارم

and I've used nanotechnology to develop a real-time translation tool

و از فناوری نانو استفاده کرده‌ام تا ابزاری برای ترجمه در زمان واقعی بسازم

that can spy on bacterial communities

که می‌تواند از اجتماع باکتری‌ها جاسوسی کند

and give us recordings of what bacteria are up to.

و به ما مدارکی بدهد که باکتری‌ها قصد انجام چه‌ کاری را دارند.

Bacteria live everywhere.

باکتری‌ها همه‌جا زندگی می‌کنند.

They're in the soil, on our furniture

در خاک، روی لوازم خانه

and inside our bodies.

و درون جسم ما.

In fact, 90 percent of all the live cells in this theater are bacterial.

در حقیقت ۹۰ درصد سلول‌های زنده درون این تئاتر باکتری هستند.

Some bacteria are good for us;

بعضی باکتری‌ها برای ما خوب هستند؛

they help us digest food or produce antibiotics.

به ما کمک می‌کنند غذا را هضم کنیم یا آنتی‌بیوتیک بسازیم.

And some bacteria are bad for us;

و بعضی از باکتری‌ها برایمان بد هستند؛

they cause diseases and death.

باعث مرگ و بیماری می‌شوند.

To coordinate all the functions bacteria have,

برای سازمان دادن تمام کارکردهایی که باکتری‌ها دارند

they have to be able to organize,

مجبورند که توانایی سازمان‌دهی داشته باشند،

and they do that just like us humans --

و این کار را مثل ما انسان‌ها انجام می‌دهند-

by communicating.

با ارتباط برقرار کردن.

But instead of using words,

اما به‌ جای استفاده از کلمات،

they use signaling molecules to communicate with each other.

از مولکولهای علامت‌دهنده برای ارتباط با یکدیگراستفاده می‌کنند.

When bacteria are few,

وقتی باکتری‌ها کم هستند،

the signaling molecules just flow away,

مولکول‌های علامت دهنده به‌آرامی تخلیه می‌شوند،

like the screams of a man alone in the desert.

مثل فریادهای مردی تنها در صحرا.

But when there are many bacteria, the signaling molecules accumulate,

اما وقتی باکتری زیادی وجود دارد، مولکول‌های علامت دهنده متراکم می‌شوند،

and the bacteria start sensing that they're not alone.

و باکتری‌ها حس می‌کنند که تنها نیستند.

They listen to each other.

به یکدیگر گوش می‌دهند.

In this way, they keep track of how many they are

به این طریق، آن‌ها از اینکه چه تعداد هستند آگاه می‌شوند

and when they're many enough to initiate a new action.

و این‌که چه زمانی برای شروع عملی جدید کافی هستند.

And when the signaling molecules have reached a certain threshold,

و وقتی‌که مولکول‌های علامت دهنده به حد مشخصی رسیدند،

all the bacteria sense at once that they need to act

تمام باکتری‌ها در یک ‌لحظه حس می‌کنند که باید با اقدامی مشترک

with the same action.

عمل کنند.

So bacterial conversation consists of an initiative and a reaction,

پس گفت‌وگوی باکتریایی شامل یک آغازگر و یک واکنش است،

a production of a molecule and the response to it.

تولیدی از یک مولکول و پاسخ به آن.

In my research, I focused on spying on bacterial communities

در تحقیقم، بر جاسوسی از جامعه باکتریایی درون بدن انسان

inside the human body.

تمرکز کردم.

How does it work?

چطور کار می‌کند؟

We have a sample from a patient.

ما نمونه‌ای از یک بیمار را داریم.

It could be a blood or spit sample.

که می‌تواند نمونه خون یا بزاق باشد.

We shoot electrons into the sample,

الکترون‌ها را به سمت نمونه‌ها شلیک می‌کنیم،

the electrons will interact with any communication molecules present,

الکترون‌ها با هر مولکولِ ارتباطی موجود تعامل خواهند کرد،

and this interaction will give us information

و این تعامل به ما اطلاعات خواهد داد

on the identity of the bacteria,

در مورد هویت باکتری‌ها،

the type of communication

و نوع ارتباطشان

and how much the bacteria are talking.

و اینکه باکتری‌ها چه‌ مقدار باهم صحبت می‌کنند.

But what is it like when bacteria communicate?

اما باکتری‌ها چگونه ارتباط برقرار می‌کنند؟

Before I developed the translation tool,

قبل از اینکه ابزار ترجمه‌ام را ایجاد کنم،

my first assumption was that bacteria would have a primitive language,

فرض اول من این بود که باکتری‌ها باید زبان ابتدایی داشته باشند،

like infants that haven't developed words and sentences yet.

مثل نوزادانی که هنوز نمی‌توانند با کلمات و جملات صحبت کنند.

When they laugh, they're happy; when they cry, they're sad.

وقتی می‌خندند، شادند؛ وقتی گریه می‌کنند، ناراحت‌اند.

Simple as that.

به همین سادگی.

But bacteria turned out to be nowhere as primitive as I thought they would be.

اما مشخص شد که باکتری‌ها به‌اندازه‌ای که من فکر می‌کردم ابتدایی نیستند.

A molecule is not just a molecule.

یک مولکول تنها یک مولکول نیست.

It can mean different things depending on the context,

می‌تواند بسته به بافتار، معنای متفاوتی داشته باشد،

just like the crying of babies can mean different things:

مثل گریه کردن بچه‌ها که می‌تواند معناهای متفاوتی بدهد:

sometimes the baby is hungry,

گاهی کودک گرسنه است،

sometimes it's wet,

گاهی خودش را خیس کرده،

sometimes it's hurt or afraid.

گاهی آسیب‌دیده یا ترسیده است.

Parents know how to decode those cries.

والدین می‌دانند چطور این گریه‌ها را رمزگشایی کنند.

And to be a real translation tool,

و برای اینکه ابزار واقعی برای ترجمه باشد

it had to be able to decode the signaling molecules

باید بتواند مولکول‌های علامت دهنده را رمزگشایی کند

and translate them depending on the context.

و بر اساس بافت آن را ترجمه کند.

And who knows?

چه کسی می‌داند؟

Maybe Google Translate will adopt this soon.

شاید سرویس ترجمه گوگل به‌زودی آن را اقتباس کند

(Laughter)

(خنده)

Let me give you an example.

بگذارید برایتان مثالی بزنم.

I've brought some bacterial data that can be a bit tricky to understand

با خودم کمی اطلاعات باکتریایی آورده‌ام که فهمیدنش می‌تواند تا حدی سخت باشد

if you're not trained,

اگر آموزش ندیده باشید،

but try to take a look.

اما سعی کنید نگاهی بیندازید.

(Laughter)

(خنده)

Here's a happy bacterial family that has infected a patient.

اینجا یک خانواده باکتریایی خوشحال را داریم که بیماری را آلوده کرده‌اند.

Let's call them the Montague family.

بیایید اسمشان را خانواده مونتاگ بگذاریم [داستان رومئو و ژولیت]

They share resources, they reproduce, and they grow.

آن‌ها منابع را به اشتراک می‌گذارند، تولیدمثل می‌کنند و رشد می‌کنند.

One day, they get a new neighbor,

یک روز، همسایه جدیدی پیدا می‌کنند،

bacterial family Capulet.

خانواده باکتریایی کاپولت.

(Laughter)

(خنده)

Everything is fine, as long as they're working together.

تا وقتی‌که باهم کار می‌کنند، همه‌چیز خوب است.

But then something unplanned happens.

اما ناگهان چیزی پیش‌بینی‌نشده اتفاق می‌افتد.

Romeo from Montague has a relationship with Juliet from Capulet.

رومئو از خانواده مونتاگ رابطه‌ای با ژولیت از خانواده کاپولت دارد.

(Laughter)

(خنده)

And yes, they share genetic material.

و بله مواد ژنتیکی‌شان را به اشتراک می‌گذارند.

(Laughter)

(خنده)

Now, this gene transfer can be dangerous to the Montagues

حالا، این تبادل ژن‌ها می‌تواند برای مونتاگ‌ها خطرناک باشد

that have the ambition to be the only family in the patient they have infected,

که این آرزو را دارند که تنها خانواده در بیماری باشند که آلوده کرده‌اند،

and sharing genes contributes

و به اشتراک گذاشتن ژن‌ها

to the Capulets developing resistance to antibiotics.

در ایجاد مقاومت آنتی‌بیوتیکی در کاپولت‌ها مشارکت می‌کند.

So the Montagues start talking internally to get rid of this other family

پس مونتاگ‌ها در درون خودشان صحبت می‌کنند تا از شر خانواده دیگر راحت شوند

by releasing this molecule.

با آزاد کردن این مولکول.

(Laughter)

(خنده)

And with subtitles:

و با این زیرنویس:

[Let us coordinate an attack.]

[بیایید حمله کنیم.]

(Laughter)

(خنده)

Let's coordinate an attack.

بیایید یک حمله ترتیب بدهیم.

And then everybody at once responds

و ناگهان همه در یک‌لحظه پاسخ می‌دهند

by releasing a poison that will kill the other family.

به‌وسیله آزاد کردن سمی که خانواده دیگر را خواهد کشت.

[Eliminate!]

[قلع‌وقمع کنید!]

(Laughter)

(خنده)

The Capulets respond by calling for a counterattack.

کاپولت‌ها با اعلان یک ضد‌حمله پاسخ می‌دهند.

[Counterattack!]

[ضدحمله!]

And they have a battle.

و می‌جنگند.

This is a video of real bacteria dueling with swordlike organelles,

این ویدیویی است از باکتری‌های واقعی که با اندامک‌های شمشیرمانندشان دوئل می‌کنند،

where they try to kill each other

در آن سعی می‌کنند یکدیگر را بکشند

by literally stabbing and rupturing each other.

با زخمی کردن و پاره کردن یکدیگر به معنای واقعی کلمه.

Whoever's family wins this battle becomes the dominant bacteria.

هر خانواده‌ای که این جنگ را می‌برد، باکتری غالب می‌شود.

So what I can do is to detect bacterial conversations

پس کاری که من می‌توانم بکنم این است که گفت‌وگوی باکتریایی را کشف کنم

that lead to different collective behaviors

که به رفتار جمعی متفاوتی منجر می‌شود

like the fight you just saw.

مثل مبارزه‌ای که اکنون دیدید.

And what I did was to spy on bacterial communities

و کاری که من انجام دادم این بود که جاسوسی جوامع باکتریایی

inside the human body

درون بدن انسان را بکنم

in patients at a hospital.

در بیمارانی که در بیمارستان هستند.

I followed 62 patients in an experiment,

من شصت‌ودو بیمار را در تحقیقی پیگیری کردم،

where I tested the patient samples for one particular infection,

که در آن نمونه‌های بیماران را برای عفونت خاصی بررسی کردم،

without knowing the results of the traditional diagnostic test.

بدون دانستن نتایج آزمایش تشخیص سنتی.

Now, in bacterial diagnostics,

حالا، در تشخیص‌های باکتریایی،

a sample is smeared out on a plate,

نمونه‌ای روی صفحه‌ای پخش می‌شود،

and if the bacteria grow within five days,

و اگر باکتری‌ها در طول پنج روز رشد کنند،

the patient is diagnosed as infected.

بیمار دارای عفونت تشخیص داده می‌شود.

When I finished the study and I compared the tool results

وقتی‌که مطالعه‌ام را به پایان رساندم و نتایج ابزار را با

to the traditional diagnostic test and the validation test,

آزمایش تشخیص سنتی و آزمون اعتباریابی مقایسه کردم،

I was shocked.

شوکه شده بودم.

It was far more astonishing than I had ever anticipated.

بسیار بیشتر از آن‌که انتظارش را داشتم شگفت‌انگیز بود.

But before I tell you what the tool revealed,

اما قبل از گفتن اینکه ابزار چه چیزی افشا کرد،

I would like to tell you about a specific patient I followed,

می‌خواهم در مورد بیمار خاصی که پیگیرش بودم صحبت کنم،

a young girl.

دختری جوان.

She had cystic fibrosis,

او فیبروز سیستیک داشت،

a genetic disease that made her lungs susceptible to bacterial infections.

بیماری ژنتیکی که ریه او را مستعد ابتلا به عفونت‌های باکتریایی کرده بود.

This girl wasn't a part of the clinical trial.

این دختر بخشی از آزمون بالینی ما نبود.

I followed her because I knew from her medical record

من او را پیگیری کردم چراکه بر اساس مدارک پزشکی او فهمیدم

that she had never had an infection before.

او هرگز پیش‌ازاین عفونتی نداشته است.

Once a month, this girl went to the hospital

ماهی یک‌بار، این دختر به بیمارستان می‌رفت

to cough up a sputum sample that she spit in a cup.

تا نمونه‌ای از مخاط خود را درون ظرفی سرفه کند.

This sample was transferred for bacterial analysis

این نمونه برای بررسی باکتریایی به آزمایشگاه مرکزی

at the central laboratory

انتقال داده می‌شد

so the doctors could act quickly if they discovered an infection.

تا پزشکان بتوانند درصورتی‌که عفونتی کشف شد سریعاً واکنش دهند.

And it allowed me to test my device on her samples as well.

و این اجازه داد تا دستگاهم را بر روی نمونه او نیز آزمایش کنم.

The first two months I measured on her samples, there was nothing.

دو ماه اولی که نمونه او را می‌سنجیدم؛ چیزی وجود نداشت.

But the third month,

اما در ماه سوم،

I discovered some bacterial chatter in her sample.

در نمونه او کمی پچ‌پچ باکتریایی کشف کردم.

The bacteria were coordinating to damage her lung tissue.

باکتری‌ها در حال سازمان‌دهی برای آسیب زدن به بافت ریه او بودند.

But the traditional diagnostics showed no bacteria at all.

اما شیوه سنتی تشخیص هیچ باکتری را تشخیص نداد.

I measured again the next month,

من ماه بعد دوباره اندازه‌گیری کردم،

and I could see that the bacterial conversations became even more aggressive.

و می‌توانستم ببینم که گفت‌وگوی باکتری‌ها حتی تهاجم‌آمیزتر شده است.

Still, the traditional diagnostics showed nothing.

هنوز روش تشخیص سنتی چیزی را نشان نمی‌داد.

My study ended, but a half a year later, I followed up on her status

مطالعه من به پایان رسید اما شش ماه بعد وضعیت او را پیگیری کردم

to see if the bacteria only I knew about had disappeared

تا ببینم آیا باکتری‌هایی که تنها من در موردشان می‌دانستم

without medical intervention.

بدون مداخله درمانی ناپدید شده‌اند.

They hadn't.

خیر.

But the girl was now diagnosed with a severe infection

بلکه آن دختر مبتلا به یک عفونت شدید با یک باکتری کشنده

of deadly bacteria.

تشخیص داده‌ شده بود.

It was the very same bacteria my tool discovered earlier.

همان باکتری بود که ابزار من پیش‌تر کشف کرده بود.

And despite aggressive antibiotic treatment,

و علی‌رغم درمان شدید آنتی‌بیوتیکی،

it was impossible to eradicate the infection.

غیرممکن بود که عفونت را ریشه‌کن کنیم.

Doctors deemed that she would not survive her 20s.

پزشکان براین باور بودند که او سی‌سالگی‌اش را نخواهد دید.

When I measured on this girl's samples,

وقتی من نمونه این دختر را آزمایش کردم،

my tool was still in the initial stage.

ابزارم هنوز در مراحل اولیه بود.

I didn't even know if my method worked at all,

حتی نمی‌دانستم که آیا روش من کار خواهد کرد،

therefore I had an agreement with the doctors

بنابراین قراردادی با پزشکان داشتم که

not to tell them what my tool revealed

به آن‌ها نگویم ابزارم چه چیزی نشان داده

in order not to compromise their treatment.

تا درمان ایشان را تعدیل نکند.

So when I saw these results that weren't even validated,

پس وقتی‌که این نتایج را دیدم؛ که حتی اعتبارسنجی نشده بودند،

I didn't dare to tell

جرات نکردم که بگویم

because treating a patient without an actual infection

چراکه درمان یک بیمار بدون عفونت واقعی

also has negative consequences for the patient.

نیز عواقب منفی برای بیمار دارد.

But now we know better,

اما اکنون ما بیشتر می‌دانیم،

and there are many young boys and girls that still can be saved

و هنوز دختران و پسران جوان زیادی وجود دارند که می‌توانند نجات یابند

because, unfortunately, this scenario happens very often.

چون متأسفانه این سناریو اغلب اتفاق می‌افتد.

Patients get infected,

بیماران دچار عفونت می‌شوند،

the bacteria somehow don't show on the traditional diagnostic test,

باکتری‌ها به‌گونه‌ای در آزمایش تشخیص سنتی دیده نمی‌شوند،

and suddenly, the infection breaks out in the patient with severe symptoms.

و ناگهان، عفونت با علائم شدیدی خودش را نشان می‌دهد.

And at that point, it's already too late.

و در آن لحظه، دیگر خیلی دیر شده است.

The surprising result of the 62 patients I followed

نتیجه شگفت‌آور از ۶۲ بیماری که پیگیری کردم

was that my device caught bacterial conversations

این بود که دستگاهم در بیش از نیمی از نمونه‌های بیماران

in more than half of the patient samples

که به‌وسیله روش‌های سنتی منفی ارزیابی‌شده بودند

that were diagnosed as negative by traditional methods.

گفت‌وگوی باکتریایی را تشخیص داد.

In other words, more than half of these patients went home thinking

به‌بیان‌دیگر بیش از نیمی از آن بیماران به خانه رفتند درحالی‌که فکر می‌کردند

they were free from infection,

عاری از عفونت هستند،

although they actually carried dangerous bacteria.

درحالی‌که درواقع حامل باکتری‌های خطرناکی بودند.

Inside these wrongly diagnosed patients,

درون این بیمارانی که تشخیص اشتباه خورده بودند،

bacteria were coordinating a synchronized attack.

باکتری‌ها در حال سامان دادن به حمله‌ای همگام بودند.

They were whispering to each other.

با یکدیگر نجوا می‌کردند.

What I call "whispering bacteria"

چیزی که من «باکتری نجواگر» می‌نامم

are bacteria that traditional methods cannot diagnose.

باکتری‌هایی هستند که روش‌های سنتی قادر به تشخیصشان نیستند.

So far, it's only the translation tool that can catch those whispers.

تاکنون، تنها همین ابزار ترجمه است که می‌تواند این نجواها را درک کند.

I believe that the time frame in which bacteria are still whispering

من معتقدم که این بازه زمانی که باکتری‌ها هنوز نجوا می‌کنند

is a window of opportunity for targeted treatment.

پنجره فرصتی است برای درمان هدفمند.

If the girl had been treated during this window of opportunity,

و اگر آن دختر در خلال این پنجره فرصت درمان می‌شد،

it might have been possible to kill the bacteria

ممکن بود که بتوانیم باکتری‌ها را در مراحل اولیه‌شان

in their initial stage,

بکشیم،

before the infection got out of hand.

قبل از این‌که عفونت از کنترل خارج شود.

What I experienced with this young girl made me decide to do everything I can

چیزی که با این دختر جوان تجربه کردم مرا واداشت که هر کاری را که می‌توانم انجام دهم

to push this technology into the hospital.

تا این فناوری را به بیمارستان‌ها وارد کنم.

Together with doctors,

همراه با پزشکان،

I'm already working on implementing this tool in clinics

در حال حاضر بر روی پیاده‌سازی این ابزار در کلینیک‌ها کار می‌کنم

to diagnose early infections.

تا عفونت‌های نوپا را شناسایی کنیم.

Although it's still not known how doctors should treat patients

با این‌که هنوز مشخص نیست که پزشکان چطور می‌توانند در دوره نجوا کردن

during the whispering phase,

بیماران را مداوا کنند،

this tool can help doctors keep a closer eye on patients in risk.

این ابزار می‌تواند به پزشکان کمک کند تا با دقت بیماران درخطر را زیرنظر بگیرند.

It could help them confirm if a treatment had worked or not,

می‌تواند به آن‌ها کمک کند که تأیید کنند آیا درمان مؤثر بوده یا خیر،

and it could help answer simple questions:

و می‌تواند به سؤالات ساده‌ای پاسخ دهد:

Is the patient infected?

آیا بیمار عفونت دارد؟

And what are the bacteria up to?

باکتری‌ها چه می‌خواهند بکنند؟

Bacteria talk,

باکتری‌ها حرف می‌زنند،

they make secret plans,

نقشه‌های پنهانی می‌سازند،

and they send confidential information to each other.

و اطلاعات محرمانه‌ای را باهم ردوبدل می‌کنند.

But not only can we catch them whispering,

اما نه‌ تنها می‌توانیم آن‌ها را موقع نجوا کردن بگیریم،

we can all learn their secret language

بلکه می‌توانیم زبان مخفی آن‌ها را نیز یاد بگیریم

and become ourselves bacterial whisperers.

و نجوا کنندگان باکتریایی خودمان بشویم

And, as bacteria would say,

و همان‌طور که باکتری‌ها خواهند گفت،

"3-oxo-C12-aniline."

«۳-اکسو-سی ۱۲-آنیلاین»

(Laughter)

(خنده)

(Applause)

(تشویق)

Thank you.

متشکرم.