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

Translator: Leslie Gauthier Reviewer: Camille Martínez

Traduttore: Martina Piras Revisore: Chiara Mondini

You don't know them.

Non li conoscete.

You don't see them.

Non li vedete.

But they're always around,

Ma sono sempre intorno a noi,

whispering,

sussurrano,

making secret plans,

escogitano piani segreti,

building armies with millions of soldiers.

costruiscono eserciti con milioni di soldati.

And when they decide to attack,

E quando decidono di attaccare,

they all attack at the same time.

attaccano tutti nello stesso momento.

I'm talking about bacteria.

Mi riferisco ai batteri.

(Laughter)

(Risate)

Who did you think I was talking about?

Di chi pensavate stessi parlando?

Bacteria live in communities just like humans.

I batteri vivono in comunità proprio come gli umani.

They have families,

Hanno una famiglia,

they talk,

parlano,

and they plan their activities.

e pianificano le loro azioni.

And just like humans, they trick, deceive,

E proprio come gli umani, ingannano, seducono,

and some might even cheat on each other.

e alcuni potrebbero anche tradirsi a vicenda.

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

E se vi dicessi che possiamo ascoltare le conversazioni dei batteri

and translate their confidential information into human language?

e tradurre queste informazioni riservate in linguaggio umano?

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

E se vi dicessi che tradurre conversazioni tra batteri può salvare delle vite?

I hold a PhD in nanophysics,

Ho un dottorato in nanofisica,

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

e ho usato la nanotecnologia per sviluppare un traduttore istantaneo

that can spy on bacterial communities

in grado di spiare le comunità di batteri

and give us recordings of what bacteria are up to.

e fornire registrazioni per capire cosa stiano combinando.

Bacteria live everywhere.

I batteri vivono dappertutto.

They're in the soil, on our furniture

Sono nel terreno, sui mobili

and inside our bodies.

e dentro il nostro corpo.

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

In effetti, il 90% delle cellule vive presenti in questo teatro sono batteriche.

Some bacteria are good for us;

Alcuni batteri sono “buoni”;

they help us digest food or produce antibiotics.

ci aiutano a digerire il cibo e produrre antibiotici.

And some bacteria are bad for us;

Mentre altri sono “cattivi”;

they cause diseases and death.

causano malattie e morte.

To coordinate all the functions bacteria have,

Per coordinare tutte queste funzioni,

they have to be able to organize,

devono essere in grado di organizzarsi,

and they do that just like us humans --

e lo fanno proprio come gli umani:

by communicating.

comunicando.

But instead of using words,

Ma anziché usare le parole,

they use signaling molecules to communicate with each other.

usano le molecole di segnalazione per comunicare gli uni con gli altri.

When bacteria are few,

Quando i batteri sono pochi,

the signaling molecules just flow away,

queste molecole si disperdono,

like the screams of a man alone in the desert.

come le urla di un uomo da solo nel deserto.

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

Ma quando i batteri sono molti, le molecole segnale si accumulano,

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

e i batteri percepiscono di non essere soli.

They listen to each other.

Si ascoltano a vicenda.

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

Così, tengono il conto di quanti sono

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

e quando sono abbastanza per lanciare un attacco.

And when the signaling molecules have reached a certain threshold,

E quando le molecole di segnalazione raggiungono un certo numero,

all the bacteria sense at once that they need to act

i batteri percepiscono tutti insieme che devono agire

with the same action.

tutti nello stesso modo.

So bacterial conversation consists of an initiative and a reaction,

Quindi le conversazioni fra batteri consistono di iniziativa e reazione:

a production of a molecule and the response to it.

la produzione di una molecola e la risposta ad essa.

In my research, I focused on spying on bacterial communities

Nelle mie ricerche, mi sono concentrata sull’osservazione di comunità batteriche

inside the human body.

all’interno del corpo umano.

How does it work?

Come funziona?

We have a sample from a patient.

Prendiamo un campione da un paziente,

It could be a blood or spit sample.

di saliva o di sangue.

We shoot electrons into the sample,

Introduciamo elettroni nel campione,

the electrons will interact with any communication molecules present,

che interagiranno con qualsiasi molecola di segnalazione presente,

and this interaction will give us information

e questa interazione ci fornirà informazioni

on the identity of the bacteria,

sull’identità dei batteri,

the type of communication

il tipo di comunicazione,

and how much the bacteria are talking.

e quanto i batteri stanno parlando.

But what is it like when bacteria communicate?

Ma cosa succede quando i batteri comunicano?

Before I developed the translation tool,

Prima di sviluppare il traduttore,

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

la mia ipotesi era che i batteri avessero un linguaggio primitivo,

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

come bambini che ancora non pronunciano parole e frasi complete.

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

Quando ridono, sono felici; quando piangono, sono tristi.

Simple as that.

Molto semplice.

Ma a quanto pare i batteri non sono affatto primitivi come immaginavo.

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

A molecule is not just a molecule.

Una molecola non è solo una molecola.

It can mean different things depending on the context,

Può significare varie cose a seconda del contesto,

just like the crying of babies can mean different things:

così come il pianto dei bambini non ha un solo significato:

sometimes the baby is hungry,

a volte il bambino ha fame,

sometimes it's wet,

o ha il pannolino sporco,

sometimes it's hurt or afraid.

oppure gli fa male qualcosa, o è spaventato.

Parents know how to decode those cries.

I genitori sanno come interpretare il pianto.

And to be a real translation tool,

E per essere un traduttore efficace,

it had to be able to decode the signaling molecules

aveva bisogno di decodificare le molecole di segnalazione

and translate them depending on the context.

e tradurle a seconda del contesto.

And who knows?

E chi lo sa?

Maybe Google Translate will adopt this soon.

Magari fra un po’ lo farà anche Google Translate.

(Laughter)

[Linguaggio batterico] (Risate)

Let me give you an example.

Vi faccio un esempio.

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

Qui ho dei dati sui batteri che sono un po’ complicati

if you're not trained,

se non ci siete abituati,

but try to take a look.

ma provate a dare un’occhiata.

(Laughter)

(Risate)

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

Ecco una famigliola felice di batteri che ha infettato un paziente.

Let's call them the Montague family.

Chiamiamola la famiglia Montecchi.

They share resources, they reproduce, and they grow.

Condividono le loro risorse, si riproducono e crescono.

One day, they get a new neighbor,

Un giorno arrivano i nuovi vicini,

bacterial family Capulet.

la famiglia batterica Capuleti.

(Laughter)

(Risate)

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

Ed è tutto a posto, almeno finché lavorano insieme.

But then something unplanned happens.

Ma poi accade l’inaspettato.

Romeo from Montague has a relationship with Juliet from Capulet.

Romeo dei Montecchi ha una relazione con Giulietta dei Capuleti.

(Laughter)

(Risate)

And yes, they share genetic material.

E sì, si trasferiscono materiale genetico.

(Laughter)

(Risate)

Now, this gene transfer can be dangerous to the Montagues

Ora, questo trasferimento genico è rischioso per i Montecchi,

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

che ambiscono a essere l’unica famiglia nel paziente infettato,

and sharing genes contributes

e condividere i geni

to the Capulets developing resistance to antibiotics.

aiuta i Capuleti a sviluppare la resistenza agli antibiotici.

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

Così i Montecchi iniziano a parlare fra di loro

per sbarazzarsi di quest’altra famiglia

by releasing this molecule.

rilasciando questa molecola.

(Laughter)

(Risate)

And with subtitles:

E con i sottotitoli:

[Let us coordinate an attack.]

[Coordiniamo un attacco.]

(Risate)

(Laughter)

Let's coordinate an attack.

Coordiniamo un attacco.

And then everybody at once responds

E poi tutti rispondono all’unisono

by releasing a poison that will kill the other family.

rilasciando un veleno che ucciderà l’altra famiglia.

[Eliminate!]

[Eliminiamoli!]

(Laughter)

(Risate)

The Capulets respond by calling for a counterattack.

I Capuleti rispondono invocando il contrattacco.

[Counterattack!]

[Contrattacco!]

And they have a battle.

E combattono.

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

Questo è un vero video di batteri che combattono con organuli simili a spade,

where they try to kill each other

e provano ad uccidersi

by literally stabbing and rupturing each other.

proprio trafiggendosi e ferendosi a vicenda.

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

La famiglia che vince questa battaglia diventa il batterio dominante.

So what I can do is to detect bacterial conversations

Ciò che posso fare è individuare le conversazioni batteriche

that lead to different collective behaviors

che portano ai diversi comportamenti,

like the fight you just saw.

come la lotta che avete appena visto.

And what I did was to spy on bacterial communities

E ciò che ho fatto è stato spiare le comunità batteriche

inside the human body

all’interno del corpo umano

in patients at a hospital.

nei pazienti di un ospedale.

I followed 62 patients in an experiment,

Ho coinvolto 62 pazienti in un esperimento

where I tested the patient samples for one particular infection,

nel quale ho testato i loro campioni per una particolare infezione,

senza conoscere i risultati del test diagnostico tradizionale.

without knowing the results of the traditional diagnostic test.

Now, in bacterial diagnostics,

Ora, nella diagnostica batterica,

a sample is smeared out on a plate,

un campione viene fissato su una piastra,

and if the bacteria grow within five days,

e se entro cinque giorni si sviluppano dei batteri,

the patient is diagnosed as infected.

il paziente è dichiarato infetto.

When I finished the study and I compared the tool results

Quando ho concluso lo studio e ho confrontato i miei risultati

to the traditional diagnostic test and the validation test,

con il test diagnostico e di validazione tradizionale,

I was shocked.

ero scioccata.

It was far more astonishing than I had ever anticipated.

Era molto più sorprendente di quanto mi aspettassi.

Ma prima di dirvi cosa ha rivelato lo strumento,

But before I tell you what the tool revealed,

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

vi parlerò di uno dei pazienti che ho seguito,

a young girl.

una ragazza.

She had cystic fibrosis,

Aveva la fibrosi cistica,

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

una malattia genetica che rendeva i suoi polmoni sensibili a infezioni batteriche.

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

La ragazza non faceva parte del trial clinico.

I followed her because I knew from her medical record

L’ho seguita perché sapevo dal suo fascicolo sanitario

that she had never had an infection before.

che non aveva mai contratto un’infezione.

Once a month, this girl went to the hospital

Una volta al mese, questa ragazza andava in ospedale

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

a depositare un campione di espettorato.

This sample was transferred for bacterial analysis

Questo campione veniva trasferito al laboratorio centrale

at the central laboratory

per l’analisi batterica,

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

in modo che i dottori potessero intervenire subito in caso di infezione.

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

E questo mi consentiva di usarlo per testare il mio dispositivo.

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

Per i primi due mesi, non ho trovato nulla nei suoi campioni.

But the third month,

Ma il terzo mese,

I discovered some bacterial chatter in her sample.

ho individuato nei suoi campioni una conversazione fra batteri.

The bacteria were coordinating to damage her lung tissue.

Si stavano coordinando per danneggiare i tessuti dei suoi polmoni.

But the traditional diagnostics showed no bacteria at all.

Ma la diagnostica tradizionale non mostrava alcun segno di batteri.

I measured again the next month,

Ho ripetuto l’analisi il mese successivo

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

e ho constatato che le conversazioni dei batteri si erano fatte più aggressive.

Still, the traditional diagnostics showed nothing.

Eppure, la diagnostica tradizionale non mostrava nulla.

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

Il mio studio si è concluso, ma sei mesi dopo, mi sono informata su di lei

to see if the bacteria only I knew about had disappeared

per sapere se i batteri di cui solo io sapevo erano spariti

without medical intervention.

senza alcuna terapia.

They hadn't.

Erano ancora lì.

But the girl was now diagnosed with a severe infection

E alla ragazza era stata diagnosticata una grave infezione

of deadly bacteria.

causata da batteri mortali.

It was the very same bacteria my tool discovered earlier.

Proprio gli stessi batteri che aveva individuato il mio strumento.

And despite aggressive antibiotic treatment,

E nonostante il trattamento antibiotico aggressivo,

it was impossible to eradicate the infection.

era impossibile sradicare questa infezione.

Doctors deemed that she would not survive her 20s.

I medici avevano dichiarato che non avrebbe raggiunto i 30 anni.

When I measured on this girl's samples,

Quando avevo analizzato i suoi campioni,

my tool was still in the initial stage.

il mio strumento era ancora nuovo.

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

Non sapevo nemmeno se il mio metodo avrebbe funzionato,

therefore I had an agreement with the doctors

perciò ero d’accordo con i dottori

not to tell them what my tool revealed

sul non rivelar loro le mie scoperte

in order not to compromise their treatment.

così da non compromettere i loro trattamenti.

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

Quindi vedendo questi risultati non ancora nemmeno validati

I didn't dare to tell

non ho detto nulla,

because treating a patient without an actual infection

perché anche curare un paziente che non ha davvero un’infezione

also has negative consequences for the patient.

può avere conseguenze negative.

But now we know better,

Ma ora ne sappiamo di più,

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

e ci sono molti altri ragazzi e ragazze che possiamo ancora salvare,

because, unfortunately, this scenario happens very often.

perché, purtroppo, è qualcosa che accade spesso.

Patients get infected,

I pazienti vengono infettati,

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

in qualche modo i batteri non vengono rilevati,

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

e poi, all’improvviso, l’infezione si rivela con sintomi gravi.

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

E a quel punto, è già troppo tardi.

The surprising result of the 62 patients I followed

Il risultato sorprendente dei miei 62 pazienti è che

was that my device caught bacterial conversations

il mio strumento rilevava conversazioni batteriche

in more than half of the patient samples

in più della metà dei campioni

that were diagnosed as negative by traditional methods.

che con i metodi tradizionali risultavano negativi.

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

Ovvero, più della metà di questi pazienti tornava a casa

they were free from infection,

pensando di non avere infezioni,

although they actually carried dangerous bacteria.

quando invece erano portatori di batteri pericolosi.

Inside these wrongly diagnosed patients,

Dentro questi pazienti con una diagnosi errata

bacteria were coordinating a synchronized attack.

i batteri preparavano un attacco sincronizzato.

They were whispering to each other.

Si parlavano sussurrando.

What I call "whispering bacteria"

Li chiamo “batteri sussurratori”,

are bacteria that traditional methods cannot diagnose.

e sono batteri che non sono rilevabili dai metodi tradizionali.

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

Per ora, solo questo traduttore può captare i loro sussurri.

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

Ritengo che il lasso di tempo in cui i batteri stanno ancora sussurrando

is a window of opportunity for targeted treatment.

sia un’apertura per un trattamento mirato.

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

Se la ragazza fosse stata curata in questo lasso di tempo,

it might have been possible to kill the bacteria

forse sarebbe stato possibile eliminare i batteri

in their initial stage,

nello stadio iniziale,

before the infection got out of hand.

prima che l’infezione andasse fuori controllo.

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

Quello che ho vissuto con questa ragazza mi ha convinta a fare tutto ciò che posso

to push this technology into the hospital.

per portare questa tecnologia negli ospedali.

Together with doctors,

Insieme ai dottori,

I'm already working on implementing this tool in clinics

sto lavorando per implementare questo strumento nelle cliniche

to diagnose early infections.

ed effettuare diagnosi precoci.

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

Anche se non sappiamo ancora come dovremmo curare i pazienti

during the whispering phase,

durante la fase dei “sussurri”,

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

questo strumento può aiutare i dottori a tenere d’occhio i pazienti a rischio.

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

Potrebbe aiutarli a confermare il funzionamento di un trattamento,

and it could help answer simple questions:

e potrebbe aiutare a rispondere a queste semplici domande:

Is the patient infected?

Il paziente è infetto?

And what are the bacteria up to?

E cosa stanno combinando i batteri?

Bacteria talk,

I batteri parlano,

they make secret plans,

escogitano piani segreti,

and they send confidential information to each other.

e si inviano informazioni riservate.

But not only can we catch them whispering,

Ma non solo possiamo scoprirli mentre sussurrano;

we can all learn their secret language

possiamo anche imparare il loro linguaggio segreto

and become ourselves bacterial whisperers.

e diventare noi stessi “sussurratori di batteri”.

And, as bacteria would say,

E, come direbbero i batteri,

"3-oxo-C12-aniline."

“3-ossi-C12-anilina”.

[Fine]

(Laughter)

(Risate)

(Applause)

(Applausi)

Thank you.

Vi ringrazio.