This tiny particle could roam your body to find tumors | Sangeeta Bhatia

Translator: sadegh zabihi Reviewer: Leila Ataei

In the space that used to house one transistor,

در فضایی که برای یک ترانزیستور لازم بود،

we can now fit one billion.

حالا می‌توانیم یک میلیارد جا دهیم.

That made it so that a computer the size of an entire room

همین باعث شده که کامپیوتری که به اندازه یک اتاق بزرگ بود

now fits in your pocket.

حالا در جیب شما جا می‌شود.

You might say the future is small.

ممکن است بگویید آینده کوچک است.

As an engineer,

به عنوان یک مهندس،

I'm inspired by this miniaturization revolution in computers.

من از این انقلاب کوچک سازی در کامپیوترها الهام می‌گیرم.

As a physician,

به عنوان یک پزشک،

I wonder whether we could use it to reduce the number of lives lost

کنجکاوم بدانم آیا می‌توان از آن برای کاهش تعداد قربانیان

due to one of the fastest-growing diseases on Earth:

در حال رشدترین بیماری روی زمین راهی یافت:

cancer.

سرطان.

Now when I say that,

حالا که این را می‌گویم،

what most people hear me say is that we're working on curing cancer.

اکثر مردم می‌شنوند که ما داریم روی درمان سرطان کار می‌کنیم.

And we are.

و همین طور هم هست.

But it turns out

اما مشخص شده است

that there's an incredible opportunity to save lives

که فرصتی شگفت‌انگیز برای نجات زندگی‌های بسیاری

through the early detection and prevention of cancer.

از طریق تشخیص زود هنگام و جلوگیری از سرطان وجود دارد.

Worldwide, over two-thirds of deaths due to cancer are fully preventable

در سطح جهانی بیش از دو سوم مرگ و میر به دلیل سرطان با استفاده از روش‌هایی که

using methods that we already have in hand today.

همین امروز هم در اختیار ما است، کاملا قابل پیش گیری هستند.

Things like vaccination, timely screening

چیزهایی مثل واکسیناسیون، بررسی منظم

and of course, stopping smoking.

و البته ترک سیگار.

But even with the best tools and technologies that we have today,

اما حتی با بهترین ابزارها و فناوری امروزی هم

some tumors can't be detected

بعضی تومورها را نمی‌توان تشخیص داد

until 10 years after they've started growing,

مگر اینکه ۱۰ سال از رشد آنها گذشته باشد،

when they are 50 million cancer cells strong.

وقتی که ۵۰ میلیون سلول سرطانی قدرتمند به وجود آمده است.

What if we had better technologies

چه می‌شد اگر فناوری بهتری داشتیم

to detect some of these more deadly cancers sooner,

تا بعضی از این سرطان‌های کشنده را زودتر تشخیص دهیم،

when they could be removed,

زمانی که می‌توان آنها را از بین برد،

when they were just getting started?

وقتی که تازه در حال شکل گرفتن هستند؟

Let me tell you about how miniaturization might get us there.

اجازه بدهید توضیح دهم چطور کوچک سازی، ما را به آنجا خواهد رساند.

This is a microscope in a typical lab

این یک میکروسکوپ در آزمایشگاهی معمولی است

that a pathologist would use for looking at a tissue specimen,

که یک آسیب شناس با آن به نمونه بافت نگاه می‌کند،

like a biopsy or a pap smear.

مثل نمونه برداری از بافت زنده یا نمونه دهانه رحم.

This $7,000 microscope

این میکروسکوپ ۷٫۰۰۰ دلاری

would be used by somebody with years of specialized training

توسط فردی با سالها آموزش تخصصی مورد استفاده قرار می‌گیرد

to spot cancer cells.

تا سلول‌های سرطانی را تشخیص دهد.

This is an image from a colleague of mine at Rice University,

این تصویر ساخته یکی از همکارانم در دانشگاه رایس است،

Rebecca Richards-Kortum.

ربکا ریچاردز- کورتوم.

What she and her team have done is miniaturize that whole microscope

کاری که او و گروهش انجام دادند کوچک سازی آن میکروسکوپ بزرگ

into this $10 part,

به این قطعه ۱۰ دلاری بود،

and it fits on the end of an optical fiber.

و این روی انتهای یک فیبر نوری جا می‌شود.

Now what that means is instead of taking a sample from a patient

حالا این یعنی به جای نمونه برداری از بیمار

and sending it to the microscope,

و فرستادن آن زیر میکروسکوپ،

you can bring the microscope to the patient.

می‌توانید میکروسکوپ را پیش بیمار بیاورید.

And then, instead of requiring a specialist to look at the images,

و سپس به جای نیاز به متخصص برای مشاهده عکس‌ها،

you can train the computer to score normal versus cancerous cells.

می‌توانید به کامپیوتر بیاموزید تا سلول‌های سالم را از سرطانی تشخیص دهد.

Now this is important,

حالا این مهم است،

because what they found working in rural communities,

چون آنها با کار در جوامع روستایی متوجه شدند،

is that even when they have a mobile screening van

که هرچند یک خودرو آزمایش متحرک دارند

that can go out into the community and perform exams

که می‌تواند به آن جوامع وارد شود و آزمایش‌ها را انجام دهد

and collect samples

و نمونه‌ها را جمع آوری کند

and send them to the central hospital for analysis,

و آنها را برای تحلیل به بیمارستان مرکزی بفرستد،

that days later,

اما چند روز بعد،

women get a call with an abnormal test result

خانم‌هایی که یک تماس برای باخبر شدن از جواب غیرعادی آزمایش دریافت می‌کنند

and they're asked to come in.

Fully half of them don't turn up because they can't afford the trip.

و از آنها خواسته می‌شود که حضوراً مراجعه کنند.

نصف بیشتر آنها پیدایشان نمی‌شود چون از پس مخارج سفر بر نمی‌آیند.

With the integrated microscope and computer analysis,

با میکروسکوپ کوچک شده و تحلیل کامپیوتری،

Rebecca and her colleagues have been able to create a van

ربکا و همکارانش موفق به ساخت خودرویی شدند

that has both a diagnostic setup and a treatment setup.

که علاوه بر تجهیزات تشخیص تجهیرات درمان را هم دارد.

And what that means is that they can do a diagnosis

و این یعنی آنها می‌توانند تشخیص را انجام دهند

and perform therapy on the spot,

و درمان را در محل ارائه کنند،

so no one is lost to follow up.

در نتیجه هیچ کس جا نخواهد ماند.

That's just one example of how miniaturization can save lives.

این تنها مثالی است از اینکه چطور کوچک سازی باعث نجات جان‌ها می‌شود.

Now as engineers,

حالا به عنوان مهندس،

we think of this as straight-up miniaturization.

ما به این به عنوان کوچک سازی حقیقی نگاه می‌کنیم.

You took a big thing and you made it little.

چیز بزرگی را برمی‌دارید و آن را کوچک می‌کنید.

But what I told you before about computers

اما چیزی که درباره کامپیوترها به شما گفتم

was that they transformed our lives

این بود که وقتی به اندازه‌ای کوچک شدند که می‌شد آنها را همه جا با خود برد،

when they became small enough for us to take them everywhere.

زندگی ما را تغییر دادند.

So what is the transformational equivalent like that in medicine?

بنابراین تحول معادل آن در پزشکی چه خواهد بود؟

Well, what if you had a detector

خوب، چه می‌شد اگر یک ردیاب داشتیم

that was so small that it could circulate in your body,

که آن قدر کوچک بود که در بدن شما حرکت می‌کرد،

find the tumor all by itself

و خودش تومور را پیدا می‌کرد

and send a signal to the outside world?

و بعد علامتی به دنیای خارج می‌فرستاد؟

It sounds a little bit like science fiction.

کمی شبیه داستان‌های علمی تخیلی است.

But actually, nanotechnology allows us to do just that.

اما در واقع، نانو تکنولوژی به ما این امکان را داده است.

Nanotechnology allows us to shrink the parts that make up the detector

فناوری نانو به ما این امکان را داده است تا ابعاد قطعه حاوی ردیاب را

from the width of a human hair,

از ضخامت موی انسان

which is 100 microns,

یعنی ۱۰۰ میکرون،

to a thousand times smaller,

هزار بار کوچک‌تر کنیم

which is 100 nanometers.

یعنی ۱۰۰ نانومتر.

And that has profound implications.

و این پیامدهای عمیقی دارد.

It turns out that materials actually change their properties

مشخص شده است که خواص مواد واقعا

at the nanoscale.

در ابعاد نانو تغییر می‌کنند.

You take a common material like gold,

ماده‌ عادی مثل طلا را در نظر بگیرید،

and you grind it into dust, into gold nanoparticles,

وقتی آن را به شکل غبار خرد کنیم، و به ذرات نانو تبدیل کنیم،

and it changes from looking gold to looking red.

رنگ آن از طلایی به قرمز تغییر می‌کند.

If you take a more exotic material like cadmium selenide --

اگر ماده‌ای عجیب تر مثل سلنید کادمیوم را بردارید --

forms a big, black crystal --

به شکل یک بلور بزرگ و سیاه است --

if you make nanocrystals out of this material

اگر آن را به کریستال‌های نانو تبدیل کنید

and you put it in a liquid,

و آن را در یک مایع قرار دهید،

and you shine light on it,

و به آن نور بتابانید،

they glow.

درخشان می‌شوند.

And they glow blue, green, yellow, orange, red,

و نور آبی، سبز، زرد، نارنجی و قرمز ساطع می‌کنند

depending only on their size.

که تنها به ابعاد ذرات آن بستگی دارد.

It's wild! Can you imagine an object like that in the macro world?

عجیب است! می‌توانید چیزی مثل آن را در دنیای ابعاد ماکرو تصور کنید؟

It would be like all the denim jeans in your closet are all made of cotton,

مثل این است که تمام شلوارهای جین شما در کمدتان نخی باشند،

but they are different colors depending only on their size.

اما رنگ آنها فقط با تغییر اندازه‌شان تغییر کند.

(Laughter)

(خنده)

So as a physician,

خوب به عنوان یک پزشک،

what's just as interesting to me

چیزی که همین قدر برای من جالب است

is that it's not just the color of materials

فقط رنگ مواد نیست

that changes at the nanoscale;

که در ابعاد نانو تغییر می‌کند؛

the way they travel in your body also changes.

بلکه طرز حرکت آنها در بدن شما هم تغییر می‌کند.

And this is the kind of observation that we're going to use

و این گونه‌ای از مشاهده است که ما

to make a better cancer detector.

برای ساختن ردیاب بهتر سرطان می‌خواهیم از آن استفاده کنیم.

So let me show you what I mean.

خوب اجازه بدهید نشان دهم که منظورم چیست.

This is a blood vessel in the body.

این یک شریان خون در بدن است.

Surrounding the blood vessel is a tumor.

اطراف این شریان یک تومور قرار دارد.

We're going to inject nanoparticles into the blood vessel

می‌خواهیم ذرات نانو را به شریان تزریق کنیم

and watch how they travel from the bloodstream into the tumor.

و ببینیم چطور از رگ به درون تومور نفوذ می‌کنند.

Now it turns out that the blood vessels of many tumors are leaky,

اکنون مشخص شده است که رگ‌های خیلی از تومورها نشتی دارند،

and so nanoparticles can leak out from the bloodstream into the tumor.

پس ذرات نانو می‌توانند از جریان خون به درون تومور نفوذ کنند.

Whether they leak out depends on their size.

اینکه به بیرون نشت کنند یا نه به اندازه آنها بستگی دارد.

So in this image,

خوب در این عکس،

the smaller, hundred-nanometer, blue nanoparticles are leaking out,

ذرات کوچک‌تر صد نانومتری، با رنگ آبی در حال نشت کردن هستند،

and the larger, 500-nanometer, red nanoparticles

و ذرات بزرگتر ۵۰۰ نانومتری، با رنگ قرمز

are stuck in the bloodstream.

در جریان خون گیر افتاده‌اند.

So that means as an engineer,

خوب به عنوان یک مهندس این یعنی

depending on how big or small I make a material,

با توجه به اینکه چقدر یک ذره را کوچک کنیم،

I can change where it goes in your body.

من می‌توانم مقصد آن را در بدن شما تغییر دهم.

In my lab, we recently made a cancer nanodetector

در آزمایشگاه من، ما به تازگی یک ردیاب سرطان نانو ساخته‌ایم

that is so small that it could travel into the body and look for tumors.

که به اندازه‌ای کوچک است که می‌تواند در بدن به جستجوی تومور بپردازد.

We designed it to listen for tumor invasion:

آن را برای گوش کردن به تهاجم تومور طراحی کرده‌ایم:

the orchestra of chemical signals that tumors need to make to spread.

ارکستری از سیگنال‌های شیمیایی که تومورها برای انتشار خود تولید می‌کنند.

For a tumor to break out of the tissue that it's born in,

برای اینکه یک تومور بتواند از بافتی که در آن به وجود آمده خارج شود

it has to make chemicals called enzymes

باید مواد شیمیایی به نام آنزیم تولید کند

to chew through the scaffolding of tissues.

تا به جدار خارجی بافت‌ها نفوذ کند.

We designed these nanoparticles to be activated by these enzymes.

ما این ذرات نانو را طوری طراحی کرده‌ایم که با این آنزیم‌ها فعال می‌شوند.

One enzyme can activate a thousand of these chemical reactions in an hour.

یک آنزیم می‌تواند هزارتا از این واکنش‌های شیمیایی را در یک ساعت فعال کند.

Now in engineering, we call that one-to-a-thousand ratio

حالا در مهندسی، ما به آن می‌گوییم

گونه‌ای از تشدید با نسبت یک به هزار،

a form of amplification,

and it makes something ultrasensitive.

و این چیزی فوق حساس را به وجود می‌آورد.

So we've made an ultrasensitive cancer detector.

خوب پس ما یک ردیاب سرطان فوق حساس ساخته‌ایم.

OK, but how do I get this activated signal to the outside world,

خیلی خوب، اما حالا چطور این سیگنال فعال شده را به دنیای خارج بفرستیم،

where I can act on it?

جایی که بتوانیم بر اساس آن عمل کنیم؟

For this, we're going to use one more piece of nanoscale biology,

برای این کار، گونه دیگری از زیست شناسی نانو را مورد استفاده قرار می‌دهیم،

and that has to do with the kidney.

و این مربوط به کلیه خواهد بود.

The kidney is a filter.

کلیه یک صافی است.

Its job is to filter out the blood and put waste into the urine.

کار آن تصفیه خون و قرار دادن ضایعات در ادرار است.

It turns out that what the kidney filters

مشخص شده است که آنچه کلیه تصفیه می‌کند

is also dependent on size.

وابسته به اندازه هم هست.

So in this image, what you can see

خوب در این عکس، چیزی که می‌توانید ببینید

is that everything smaller than five nanometers

این است که هر چیزی کوچکتر از پنج نانومتر

is going from the blood, through the kidney, into the urine,

از خون خارج می‌شود و از طریق کلیه به ادرار وارد می‌شود،

and everything else that's bigger is retained.

و همه چیزهای بزرگتر باقی می‌مانند.

OK, so if I make a 100-nanometer cancer detector,

خیلی خوب، پس اگر من یک ردیاب سرطان ۱۰۰ نانومتری بسازم،

I inject it in the bloodstream,

و آن را به جریان خون تزریق کنم،

it can leak into the tumor where it's activated by tumor enzymes

می‌تواند به تومور نفوذ کند آنجا با آنزیم‌های تومور فعال می‌شود

to release a small signal

و علامت‌های کوچکی آزاد می‌کند

that is small enough to be filtered out of the kidney

که به اندازه کافی کوچک هستند تا بوسیله کلیه تصفیه شده

and put into the urine,

و با ادرار خارج شوند.

I have a signal in the outside world that I can detect.

حالا علامتی در دنیای خارج دارم که می‌توانم آن را ردیابی کنم.

OK, but there's one more problem.

خیلی خوب، اما مشکل دیگری هم هست.

This is a tiny little signal,

این یک علامت خیلی کوچک است،

so how do I detect it?

پس چطور باید آن را ردیابی کنم؟

Well, the signal is just a molecule.

خوب، سیگنال تنها یک مولکول است.

They're molecules that we designed as engineers.

آنها مولکول‌هایی هستند که ما به عنوان مهندس طراحی کرده‌ایم.

They're completely synthetic, and we can design them

آنها کاملا مصنوعی هستند، و ما می‌توانیم آنها را طوری طراحی کنیم

so they are compatible with our tool of choice.

که با ابزارهای منتخب ما سازگار باشند.

If we want to use a really sensitive, fancy instrument

اگر بخواهیم از یک ابزار خیلی حساس و دقیق استفاده کنیم

called a mass spectrometer,

که نام آن طیف سنج جرمی است،

then we make a molecule with a unique mass.

می‌توانیم مولکولی با جرم خاص بسازیم.

Or maybe we want make something that's more inexpensive and portable.

یا شاید بخواهیم از چیزی ارزان‌تر و قابل حمل استفاده کنیم.

Then we make molecules that we can trap on paper,

پس مولکول‌های می‌سازیم که می‌توانیم آنها را روی کاغذ به دام بیاندازیم،

like a pregnancy test.

مثل تست حاملگی.

In fact, there's a whole world of paper tests

در واقع، کاغذهای آزمایش دنیایی دارند

that are becoming available in a field called paper diagnostics.

که در زمینه‌ای به نام تشخیص کاغذی در حال توسعه هستند.

Alright, where are we going with this?

خیلی خوب، می‌خواهیم با این به کجا برسیم؟

What I'm going to tell you next,

چیزی که می‌خواهم در ادامه به شما بگویم،

as a lifelong researcher,

به عنوان کسی که یک عمر محقق بوده،

represents a dream of mine.

یکی از رویاهای مرا نمایان می‌کند.

I can't say that's it's a promise;

نمی‌توانم بگویم که این یک قول است؛

it's a dream.

این یک رویا است.

But I think we all have to have dreams to keep us pushing forward,

اما من فکر می‌کنم همه ما باید رویاهایی داشته باشیم تا ما را جلو ببرند،

even -- and maybe especially -- cancer researchers.

حتی -- و شاید مخصوصا -- محققان سرطان.

I'm going to tell you what I hope will happen with my technology,

می‌خواهم به شما بگویم که امیدوارم چه اتفاقی برای فناوری من بیافتد،

that my team and I will put our hearts and souls

که من و گروهم قلب و روحمان را

into making a reality.

بر سر تحقق آن گذاشته‌ایم.

OK, here goes.

خوب، این است.

I dream that one day,

رویای من این است که روزی،

instead of going into an expensive screening facility

به جای رجوع به تجهیزات گران قیمت نمونه برداری

to get a colonoscopy,

مثل کلونوسکپی،

or a mammogram,

یا ماموگرافی،

or a pap smear,

یا پاپ اسمیر

that you could get a shot,

بتوانید یک تزریق دریافت کنید،

wait an hour,

ساعتی منتظر بمانید،

and do a urine test on a paper strip.

و روی یک نوار کاغذی ادرار کنید.

I imagine that this could even happen

من حتی تصور می‌کنم این کار

without the need for steady electricity,

می‌تواند بدون نیاز به برق ثابت،

or a medical professional in the room.

یا حضور متخصص در اتاق انجام شود.

Maybe they could be far away

شاید آنها بتوانند از فاصله دوری

and connected only by the image on a smartphone.

تنها با تصویری در گوشی هوشمند به بیمار متصل شوند.

Now I know this sounds like a dream,

می‌دانم که یک رویا به نظر می‌رسد،

but in the lab we already have this working in mice,

اما همین حالا در آزمایشگاه این کار را در موش‌ها انجام داده‌ایم،

where it works better than existing methods

و از روش‌های موجود برای تشخیص

for the detection of lung, colon and ovarian cancer.

سرطان ریه، روده بزرگ و تخمدان بهتر عمل کرده است.

And I hope that what this means

و امیدوارم این به آن معنی باشد

is that one day we can detect tumors in patients

که روزی بتوانیم تومورها را در بیماران

sooner than 10 years after they've started growing,

پیش از آنکه ۱۰ سال از رشد آنها گذشته باشد تشخیص بدهیم،

in all walks of life,

در تمام طبقات جامعه،

all around the globe,

و در سراسر جهان،

and that this would lead to earlier treatments,

و با تشخیص زود هنگام،

and that we could save more lives than we can today,

درمان به موقع می‌تواند موجب نجات جان‌های بیشتری

with early detection.

از آنچه امروز اتفاق می‌افتد بشود.

Thank you.

متشکرم.

(Applause)

(تشویق)