Geraldine Hamilton: Body parts on a chip

Fordító: Sándor Nagy Lektor: Laszlo Kereszturi

We have a global health challenge

Az egészségügy egészét érintő probléma

in our hands today,

napjainkban,

and that is that the way we currently

hogy az a módszer, amellyel

discover and develop new drugs

az új gyógyszerek felfedezése és kifejlesztése folyik,

is too costly, takes far too long,

túl drága és hosszadalmas,

and it fails more often than it succeeds.

és gyakrabban végződik kudarccal, mint sikerrel.

It really just isn't working, and that means

Igazából nem működik a dolog, tehát

that patients that badly need new therapies

a páciensek, akik újfajta terápiát igényelnének,

are not getting them,

nem kapják meg azt,

and diseases are going untreated.

és betegségük kezeletlen marad.

We seem to be spending more and more money.

Úgy tűnik, egyre több és több pénzt költünk.

So for every billion dollars we spend in R&D,

És a K+F-re fordított milliárdokért

we're getting less drugs approved into the market.

mind kevesebb jóváhagyott gyógyszer kerül piacra.

More money, less drugs. Hmm.

Több pénz, kevesebb gyógyszer. Hmm.

So what's going on here?

Mi történik itt?

Well, there's a multitude of factors at play,

Nos, rengeteg tényező játszik közre,

but I think one of the key factors

de azt hiszem, az egyik kulcstényező az,

is that the tools that we currently have

hogy a jelenlegi eszközeink,

available to test whether a drug is going to work,

mellyel letesztelhetnénk, hogy egy szer hatni fog-e,

whether it has efficacy,

hatékony lesz-e,

or whether it's going to be safe

és biztonságos lesz-e,

before we get it into human clinical trials,

mielőtt embereken próbálnák ki egy klinikán,

are failing us. They're not predicting

cserben hagynak minket. Nem árulják el,

what's going to happen in humans.

hogy mi történik majd az emberekkel.

And we have two main tools available

Két fő eszköz áll

at our disposal.

a rendelkezésünkre.

They are cells in dishes and animal testing.

Sejtek Petri-csészében és állattesztek.

Now let's talk about the first one, cells in dishes.

Kezdjük az elsővel: sejtek a Petri-csészében.

So, cells are happily functioning in our bodies.

A sejtek vígan működnek a testünkben.

We take them and rip them out

Fogjuk őket, és kiszakítjuk

of their native environment, throw them in one of these dishes,

a természetes környezetükből, belelökjük őket egy ilyen tálkába,

and expect them to work.

és arra számítunk, hogy működni fognak.

Guess what. They don't.

Tippeljenek. Nem fognak.

They don't like that environment

Nem szeretik ezt a környezetet,

because it's nothing like

mert köze sincs ahhoz,

what they have in the body.

amilyen a testünk volt számukra.

What about animal testing?

És mi van az állattesztekkel?

Well, animals do and can provide

Nos, az állatok révén

extremely useful information.

rendkívül fontos információhoz jutunk.

They teach us about what happens

Megtudjuk azt, mi történik

in the complex organism.

a komplex organizmusban.

We learn more about the biology itself.

Új ismereteket szerzünk magáról a biológiáról.

However, more often than not,

Azonban az esetek többségében

animal models fail to predict what will happen in humans

az állatkísérletekből nem tudjuk meg, mi fog történni az emberben,

when they're treated with a particular drug.

ha az adott szerrel kezeljük.

So we need better tools.

Tehát jobb eszközök kellenek.

We need human cells,

Emberi sejtekre van szükségünk,

but we need to find a way to keep them happy

de valahogy el kell érnünk, hogy jól érezzék magukat

outside the body.

a testünkön kívül is.

Our bodies are dynamic environments.

A testünk dinamikus környezet.

We're in constant motion.

Állandó mozgásban vagyunk.

Our cells experience that.

A sejtjeink érzik ezt.

They're in dynamic environments in our body.

Dinamikus környezetben vannak a testünkben.

They're under constant mechanical forces.

Mechanikai erők hatása alatt vannak folyton.

So if we want to make cells happy

Ha tehát azt akarjuk, hogy jól érezzék magukat

outside our bodies,

a testünkön kívül,

we need to become cell architects.

akkor sejtépítészekké kell válnunk.

We need to design, build and engineer

Meg kell terveznünk és fel kell építenünk

a home away from home for the cells.

számukra egy új otthont, távol az otthonuktól.

And at the Wyss Institute,

És mi, a Wyss Intézetben,

we've done just that.

pontosan ezt tettük.

We call it an organ-on-a-chip.

Ezt hívjuk szervcsipnek.

And I have one right here.

Van is nálam egy.

It's beautiful, isn't it? But it's pretty incredible.

Gyönyörű nem? És hihetetlen is.

Right here in my hand is a breathing, living

Itt tartok a tenyeremen egy élő, lélegző

human lung on a chip.

emberi tüdőt egy csipen.

And it's not just beautiful.

És nemcsak gyönyörű.

It can do a tremendous amount of things.

Elképesztően sokat is tud.

We have living cells in that little chip,

Ezen a kis csipen élő sejtek vannak,

cells that are in a dynamic environment

sejtek, egy dinamikus környezetben,

interacting with different cell types.

kölcsönhatásban más sejttípusokkal.

There's been many people

Eddig már sokan

trying to grow cells in the lab.

megpróbálták a sejtek laboratóriumi szaporítását.

They've tried many different approaches.

Sokfajta megközelítést alkalmaztak.

They've even tried to grow little mini-organs in the lab.

Még miniszerveket is próbáltak laborban növeszteni.

We're not trying to do that here.

Mi nem ezzel próbálkozunk.

We're simply trying to recreate

Egyszerűen csak újjáteremtjük

in this tiny chip

ezen az apró csipen

the smallest functional unit

azt a legkisebb funkcionális egységet,

that represents the biochemistry,

amely tükrözi azt a biokémiát,

the function and the mechanical strain

funkciót és mechanikai feszültséget,

that the cells experience in our bodies.

melyet a sejtek a testünkben érzékelnek.

So how does it work? Let me show you.

Hogyan is működik ez? Megmutatom.

We use techniques from the computer chip

Azt a technikát használjuk, amit a számítógépes csipek

manufacturing industry

gyártói,

to make these structures at a scale

hogy létrehozzuk ezeket a struktúrákat, melyek léptéke

relevant to both the cells and their environment.

megfelel mind a sejteknek, mind a környezetüknek.

We have three fluidic channels.

Három folyadékcsatornánk van.

In the center, we have a porous, flexible membrane

Itt középen van egy porózus és rugalmas membrán,

on which we can add human cells

melyre emberi sejteket teszünk,

from, say, our lungs,

mondjuk a tüdőből,

and then underneath, they had capillary cells,

alá pedig hajszálérsejteket,

the cells in our blood vessels.

ilyenek vannak az érfalban.

And we can then apply mechanical forces to the chip

Ezután mechanikai erőket alkalmazunk a csipre,

that stretch and contract the membrane,

melyek nyújtják és összenyomják a membránt,

so the cells experience the same mechanical forces

így a sejtek ugyanolyan erőket érzékelnek,

that they did when we breathe.

mint amikor lélegzünk.

And they experience them how they did in the body.

És ugyanúgy is érzik ezt, mint amikor a testünkben voltak.

There's air flowing through the top channel,

A felső csatornán keresztül levegő áramlik,

and then we flow a liquid that contains nutrients

a tápanyagokat tartalmazó folyadékot pedig

through the blood channel.

a vércsatorna szállítja.

Now the chip is really beautiful,

Nos, csakugyan szép csip,

but what can we do with it?

de mit lehet vele kezdeni?

We can get incredible functionality

Hihetetlen funkcionalitás rejlik

inside these little chips.

ezekben a kis csipekben.

Let me show you.

Meg is mutatom.

We could, for example, mimic infection,

Például utánozni tudjuk vele a fertőzést,

where we add bacterial cells into the lung.

csak baktériumot kell juttatni a tüdőbe.

then we can add human white blood cells.

Aztán adunk hozzá emberi fehérvérsejteket.

White blood cells are our body's defense

A fehérvérsejtek védik testünket

against bacterial invaders,

a behatoló baktériumoktól,

and when they sense this inflammation due to infection,

és amikor észlelik a fertőzés okozta gyulladást,

they will enter from the blood into the lung

átmennek a vérből a tüdőbe,

and engulf the bacteria.

és bekebelezik a baktériumokat.

Well now you're going to see this happening

Nos, ezt most megnézhetik

live in an actual human lung on a chip.

élőben is egy igazi emberi tüdőt hordozó csipen.

We've labeled the white blood cells so you can see them flowing through,

A fehérvérsejteket megjelöltük, hogy lássák, ahogy mozognak,

and when they detect that infection,

majd a fertőzést észlelve

they begin to stick.

leragadnak.

They stick, and then they try to go into the lung

Leragadnak, és megpróbálnak átjutni a tüdő felőli

side from blood channel.

oldalra a vércsatornából.

And you can see here, we can actually visualize

Amint látják, képesek vagyunk megmutatni

a single white blood cell.

egyetlen fehérvérsejtet:

It sticks, it wiggles its way through

leragad, átfurakszik

between the cell layers, through the pore,

a sejtrétegeken, a pórusokon,

comes out on the other side of the membrane,

kijön a membrán túloldalán,

and right there, it's going to engulf the bacteria

és lám, már falja is a baktériumot,

labeled in green.

melyet zölddel jelöltünk.

In that tiny chip, you just witnessed

Egy apró csip, és szemtanúi lehettünk

one of the most fundamental responses

az egyik alapvető jelenségnek,

our body has to an infection.

ahogy testünk reagál a fertőzésre.

It's the way we respond to -- an immune response.

Ez a reagálás az immunválasz.

It's pretty exciting.

Elég izgalmas dolog.

Now I want to share this picture with you,

És most szeretném megmutatni ezt a képet,

not just because it's so beautiful,

nemcsak azért, mert olyan szép,

but because it tells us an enormous amount of information

hanem azért is, mert rengeteg információt közöl arról,

about what the cells are doing within the chips.

mit csinálnak a sejtek a csipekben.

It tells us that these cells

Megmutatja, hogy ezek a sejtek,

from the small airways in our lungs,

melyek a tüdőnk szűk légjárataiban találhatók,

actually have these hairlike structures

valóban olyan bolyhos struktúrát hordoznak,

that you would expect to see in the lung.

ahogy arra számítani lehetett.

These structures are called cilia,

Ezek a struktúrák, a csillók,

and they actually move the mucus out of the lung.

kifelé mozgatják a nyálkát a tüdőnkből.

Yeah. Mucus. Yuck.

Igen, a nyálkát. Fúj!

But mucus is actually very important.

Valójában a nyálka nagyon fontos.

Mucus traps particulates, viruses,

Beleragadnak a porszemek, vírusok,

potential allergens,

potenciális allergének,

and these little cilia move

és ezek a pici, mozgékony csillók

and clear the mucus out.

kitakarítják a nyálkát a tüdőből.

When they get damaged, say,

Ha a csillók megsérülnek, mondjuk

by cigarette smoke for example,

például a cigarettafüsttől,

they don't work properly, and they can't clear that mucus out.

akkor nem működnek rendesen, és nem tudják kihajtani a nyálkát.

And that can lead to diseases such as bronchitis.

Ez pedig olyan betegségekhez vezet, mint a hörghurut.

Cilia and the clearance of mucus

A csillóknak és a nyálkaeltávolításnak

are also involved in awful diseases like cystic fibrosis.

olyan szörnyű betegségekhez is közük van, mint a cisztás fibrózis.

But now, with the functionality that we get in these chips,

De most, a csipek nyújtotta funkcionalitás birtokában,

we can begin to look

elkezdődhet a kutatás

for potential new treatments.

lehetséges új kezelések irányában.

We didn't stop with the lung on a chip.

Nem álltunk meg a tüdőcsipnél.

We have a gut on a chip.

Van már bélcsipünk is.

You can see one right here.

Mutatok is egyet.

And we've put intestinal human cells

Emberi bélsejtek vannak

in a gut on a chip,

az ilyen csipekben,

and they're under constant peristaltic motion,

melyek folyamatos perisztaltikus mozgásban vannak

this trickling flow through the cells,

a sejtek között szivárgó folyadék hatására,

and we can mimic many of the functions

és számos olyan funkciót tudunk utánozni velük,

that you actually would expect to see

amire számítani lehet az igazi

in the human intestine.

emberi bélben.

Now we can begin to create models of diseases

Olyan betegségeket modellezhetünk mostantól,

such as irritable bowel syndrome.

mint az irritábilis bél szindróma.

This is a disease that affects

Az IBS olyan betegség,

a large number of individuals.

mely sokakat érint.

It's really debilitating,

Kellemetlen dolog,

and there aren't really many good treatments for it.

és nincs rá igazán jó gyógymód.

Now we have a whole pipeline

Ma már sorozatban "gyártjuk"

of different organ chips

a különböző szervcsipeket

that we are currently working on in our labs.

a laboratóriumunkban.

Now, the true power of this technology, however,

Ennek a technológiának az igazi ereje

really comes from the fact

abból a tényből fakad,

that we can fluidically link them.

hogy fluidikailag összekapcsolhatók.

There's fluid flowing across these cells,

A csipeken folyadék áramlik át,

so we can begin to interconnect

így összekapcsolhatjuk

multiple different chips together

a különböző fajtájúakat

to form what we call a virtual human on a chip.

egy virtuális embercsippé.

Now we're really getting excited.

Ez aztán már igazán izgalmas.

We're not going to ever recreate a whole human in these chips,

Persze sosem fogunk egy egész embert újjáteremteni ezekben a csipekben:

but what our goal is is to be able to recreate

az a célunk, hogy a kapott

sufficient functionality

funkcionalitás alapján

so that we can make better predictions

képesek legyünk pontosabban előrejelezni,

of what's going to happen in humans.

hogy mi történik majd az igazi emberekben.

For example, now we can begin to explore

Például most azt vizsgáljuk,

what happens when we put a drug like an aerosol drug.

mi történik, ha egy szert aeroszolként adunk.

Those of you like me who have asthma, when you take your inhaler,

Akinek asztmája van mint nekem, és inhalálót használ,

we can explore how that drug comes into your lungs,

annál megnézhetjük, hogy kerül a szer a tüdejébe,

how it enters the body,

majd a testébe, és

how it might affect, say, your heart.

hogyan hat mondjuk a szívére.

Does it change the beating of your heart?

Megváltoztatja a szív ritmusát?

Does it have a toxicity?

Van mérgező hatása?

Does it get cleared by the liver?

A máj szűri ki?

Is it metabolized in the liver?

Metabolizálódik a májban?

Is it excreted in your kidneys?

A vese választja ki?

We can begin to study the dynamic

Tanulmányozhatjuk a dinamikus

response of the body to a drug.

testreagálásokat is egy szer esetében.

This could really revolutionize

Ez igazi forradalmat jelentene,

and be a game changer

új játékszabályokkal,

for not only the pharmaceutical industry,

nemcsak a gyógyszeriparban,

but a whole host of different industries,

hanem egy sereg más iparágban is,

including the cosmetics industry.

beleértve a kozmetikai ipart.

We can potentially use the skin on a chip

Potenciálisan arra használhatnánk a bőrcsipet,

that we're currently developing in the lab

melyen most dolgozunk a laborban,

to test whether the ingredients in those products

hogy megnézzük, vajon egy termék összetevői

that you're using are actually safe to put on your skin

biztonságosan alkalmazhatók-e a bőrre

without the need for animal testing.

anélkül, hogy állatokon is kipróbálnánk.

We could test the safety

Ellenőrizhetnénk biztonsági szempontból

of chemicals that we are exposed to

azokat a vegyi anyagokat, melyeknek ki vagyunk téve

on a daily basis in our environment,

nap mint nap az adott környezetben,

such as chemicals in regular household cleaners.

mint például a közönséges háztartási tisztítószerek.

We could also use the organs on chips

A szervcsipeket használhatnánk

for applications in bioterrorism

olyan alkalmazásokban is, melyek a bioterrorizmussal

or radiation exposure.

vagy a sugárterheléssel kapcsolatosak.

We could use them to learn more about

Segítségükkel többet megtudhatnánk

diseases such as ebola

olyan betegségekről, mint az ebola,

or other deadly diseases such as SARS.

vagy a halálos SARS betegség.

Organs on chips could also change

A szervcsipek megváltoztathatnák

the way we do clinical trials in the future.

a klinikai tesztelés módját is a jövőben.

Right now, the average participant

Jelenleg az átlagos résztvevő

in a clinical trial is that: average.

egy klinikai tesztben az átlagos beteg.

Tends to be middle aged, tends to be female.

Jellemzően középkorú és nőnemű.

You won't find many clinical trials

Nem sok klinikai teszt akad,

in which children are involved,

amelybe gyermekeket is bevonnak,

yet every day, we give children medications,

pedig naponta adunk gyógyszert gyerekeknek,

and the only safety data we have on that drug

holott a beadott szerek biztonságos voltát kizárólag

is one that we obtained from adults.

felnőtteken tesztelték.

Children are not adults.

A gyermek nem felnőtt.

They may not respond in the same way adults do.

Nem biztos, hogy úgy reagál, mint egy felnőtt.

There are other things like genetic differences

Előfordulhatnak genetikai különbözőségek is

in populations

a népességben,

that may lead to at-risk populations

lehetnek olyan népességcsoportok,

that are at risk of having an adverse drug reaction.

amelyek negatívan reagálnak egy adott szerre.

Now imagine if we could take cells from all those different populations,

Képzeljük el most, hogy sejteket veszünk a különböző csoportoktól,

put them on chips,

csipbe tesszük ezeket,

and create populations on a chip.

és népességcsipeket készítünk belőlük.

This could really change the way

Ez csakugyan megváltoztatná

we do clinical trials.

a klinikai tesztelést.

And this is the team and the people that are doing this.

A csapatunk minden tagja ezen dolgozik.

We have engineers, we have cell biologists,

Van köztünk mérnök, van sejtbiológus,

we have clinicians, all working together.

van orvos, és mind együtt dolgozik.

We're really seeing something quite incredible

Valami egészen hihetetlen zajlik

at the Wyss Institute.

a Wyss Intézetben.

It's really a convergence of disciplines,

A tudományterületek konvergenciája,

where biology is influencing the way we design,

amikor a biológia hatással van a tervezésre,

the way we engineer, the way we build.

a mérnöklésre, a kivitelezésre.

It's pretty exciting.

Izgalmas dolog.

We're establishing important industry collaborations

Fontos ipari együttműködéseket kezdeményezünk,

such as the one we have with a company

például egy olyan céggel,

that has expertise in large-scale digital manufacturing.

amely nagy léptékű digitális gyártási tapasztalattal rendelkezik.

They're going to help us make,

Abban fognak segíteni nekünk,

instead of one of these,

hogy egy-egy darab helyett

millions of these chips,

milliószám gyártsuk ezeket a csipeket,

so that we can get them into the hands

hogy hozzájuthasson

of as many researchers as possible.

minden kutató, aki csak akar.

And this is key to the potential of that technology.

Mert ez a kulcs a technológiai lehetőségek kibontakoztatásához.

Now let me show you our instrument.

Hadd mutassam meg most a készülékünket!

This is an instrument that our engineers

Mérnökeink épp ennek a készüléknek

are actually prototyping right now in the lab,

a prototípusán dolgoznak a laborban,

and this instrument is going to give us

mert ez a készülék teszi lehetővé számunkra

the engineering controls that we're going to require

azt a szabályozási lehetőséget, amely ahhoz kell,

in order to link 10 or more organ chips together.

hogy 10 vagy több csipet kapcsoljunk össze.

It does something else that's very important.

És egy másik fontos feladata is van.

It creates an easy user interface.

Kényelmes felhasználói kezelőfelületként szolgál.

So a cell biologist like me can come in,

Tehát ha jön egy magamfajta sejtbiológus,

take a chip, put it in a cartridge

fogja a csipet, beteszi egy kazettába,

like the prototype you see there,

mint az a prototípus, amelyet itt látnak,

put the cartridge into the machine

bedugja a kazettát a masinába,

just like you would a C.D.,

ahogy a CD-t szokta,

and away you go.

és már megy is a dolog.

Plug and play. Easy.

Plug-and-Play. [Bedugod-és-Beindul.] Ilyen egyszerű.

Now, let's imagine a little bit

Most pedig képzeljük el,

what the future might look like

milyen lenne a jövő, melyben

if I could take your stem cells

foghatnám az ön őssejtjeit,

and put them on a chip,

és rárakhatnám egy csipre,

or your stem cells and put them on a chip.

vagy az ön őssejtjeit rakhatnám rá.

It would be a personalized chip just for you.

Ezek már személyre szabott csipek lennének, csak önöknek.

Now all of us in here are individuals,

Mi itt mindannyian egyediek vagyunk,

and those individual differences mean

és az egyedi különbségek azt jelentik,

that we could react very differently

hogy a reakciónk is nagyon eltérő --

and sometimes in unpredictable ways to drugs.

és sokszor kiszámíthatatlanul az -- a különböző szerekre.

I myself, a couple of years back, had a really bad headache,

Jómagam, néhány éve, igen erős fejfájástól szenvedtem,

just couldn't shake it, thought, "Well, I'll try something different."

nem tudtam megszabadulni tőle, és gondoltam, "kipróbálok valami mást".

I took some Advil. Fifteen minutes later,

Bevettem pár Advilt. Tizenöt percre rá

I was on my way to the emergency room

már úton is voltam a sürgősségi osztály felé

with a full-blown asthma attack.

egy jól fejlett asztmarohammal.

Now, obviously it wasn't fatal,

A jelek szerint nem volt végzetes -- (Derültség) --,

but unfortunately, some of these

de sajnos, az efféle

adverse drug reactions can be fatal.

negatív gyógyszerreakciók végzetesek is lehetnek.

So how do we prevent them?

Hogy előzhetjük meg az ilyesmit?

Well, we could imagine one day

Nos, el tudok képzelni egy napot,

having Geraldine on a chip,

amikor lesz Geraldine-csip,

having Danielle on a chip,

lesz Danielle-csip,

having you on a chip.

lesz bárki-önök-közül-csip.

Personalized medicine. Thank you.

Személyre szabott orvoslás. Köszönöm.

(Applause)

(Taps)