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

Traduttore: Enea Sagittario Revisore: Beatrice Chiamenti

In the space that used to house one transistor,

Nello spazio che prima occupava un transitor

we can now fit one billion.

ora possiamo metterne un miliardo.

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

Questo ha fatto sì che un computer grande come un'intera stanza

now fits in your pocket.

ora posso stare nelle vostre tasche.

You might say the future is small.

Potreste dire che il futuro è piccolo.

As an engineer,

Come ingegnere,

I'm inspired by this miniaturization revolution in computers.

sono ispirata da questa rivoluzione miniaturizzante dei computer.

As a physician,

Come medico,

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

mi chiedo se potremmo usarla per ridurre il numero di decessi

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

dovuti a una delle malattia con il tasso di crescita più alto nel mondo:

il cancro.

cancer.

Quando dico questo

Now when I say that,

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

quello che la maggior parte delle persone sente

è che stiamo lavorando per curare il cancro.

And we are.

But it turns out

Ed è così.

Ma poi si scopre

that there's an incredible opportunity to save lives

che abbiamo una opportunità incredibile di salvare delle vite

through the early detection and prevention of cancer.

grazie alla diagnosi e alla prevenzione.

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

In tutto il mondo, più di un terzo delle morti per cancro sono prevenibili

using methods that we already have in hand today.

utilizzando metodi che abbiamo già a disposizione.

Things like vaccination, timely screening

Cose come i vaccini, gli screening tempestivi

and of course, stopping smoking.

e, ovviamente, smettere di fumare.

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

Ma anche con i migliori strumenti e tecnologie disponibili

some tumors can't be detected

alcuni tumori non possono essere rilevati

until 10 years after they've started growing,

fino a 10 anni dopo che hanno cominciato a crescere,

when they are 50 million cancer cells strong.

quando le cellule cancerose sono già 50 milioni.

What if we had better technologies

E se avessimo tecnologie migliori

to detect some of these more deadly cancers sooner,

per scoprire prima qualcuno di questi tumori mortali,

when they could be removed,

quando ancora possono essere rimossi,

when they were just getting started?

quando hanno appena cominciato?

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

Lasciatemi raccontare come la miniaturizzazione ci può aiutare.

This is a microscope in a typical lab

Questo è un microscopio in un classico laboratorio

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

che il patologo userebbe per osservare il suo campione di tessuto,

like a biopsy or a pap smear.

come una biopsia o un pap-test.

This $7,000 microscope

Questo microscopio da 7000 dollari

would be used by somebody with years of specialized training

verrebbe usato da qualcuno con anni di training specializzato

to spot cancer cells.

per trovare delle cellule tumorali.

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

Questa è un'immagine presa da una mia collega dell'Università di Rice,

Rebecca Richards-Kortum.

Rebecca Richards-Kortum.

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

Lei e il suo laboratorio hanno miniaturizzato l'intero microscopio

into this $10 part,

in questo pezzo da 10 sterline,

and it fits on the end of an optical fiber.

che può stare all'estremità di una fibra ottica.

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

Questo significa che invece che prendere un campione dal paziente

and sending it to the microscope,

e metterlo sotto il microscopio,

you can bring the microscope to the patient.

possiamo portare il microscopio nel paziente.

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

Poi, invece che utilizzare uno specialista per studiare le immagini

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

possiamo insegnare a un computer a distinguere

le cellule tumorali da quelle sane.

Now this is important,

Questo è importante

because what they found working in rural communities,

perché quel che hanno scoperto lavorando nelle comunità rurali,

is that even when they have a mobile screening van

è che quando hanno un'unità diagnostica mobile

montata su un van

that can go out into the community and perform exams

che può andare nelle comunità e fare gli esami

and collect samples

e raccogliere campioni

and send them to the central hospital for analysis,

e mandarli all'ospedale per le analisi,

that days later,

giorni dopo

women get a call with an abnormal test result

se i risultati del test sono positivi le donne vengono chiamate

and they're asked to come in.

e viene chiesto loro di andare in ospedale.

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

Una buona metà di queste non si presenta perché non può permettersi il viaggio.

With the integrated microscope and computer analysis,

Con il microscopio integrato e le analisi computerizzate

Rebecca and her colleagues have been able to create a van

Rebecca e i suoi colleghi hanno creato un furgone

that has both a diagnostic setup and a treatment setup.

che contiene sia un setup diagnostico che uno per il trattamento.

And what that means is that they can do a diagnosis

Questo significa che possono diagnosticare

and perform therapy on the spot,

e curare sul posto,

so no one is lost to follow up.

cosicché nessuno venga perso.

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

Questo è solo un esempio di come la miniaturizzazione possa salvare vite.

Now as engineers,

Ora, come ingegneri,

we think of this as straight-up miniaturization.

pensiamo a ciò come a una semplice miniaturizzazione.

You took a big thing and you made it little.

Si prende una cosa grossa e la si rende piccola.

But what I told you before about computers

Ma quel che vi ho detto prima riguardo ai computer

was that they transformed our lives

è che hanno trasformato le nostre vite

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

quando sono diventati abbastanza piccoli per essere portati ovunque.

So what is the transformational equivalent like that in medicine?

Quindi qual è la trasformazione equivalente nella medicina?

Well, what if you had a detector

Ebbene, se aveste un rilevatore

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

così piccolo da poter viaggiare nel corpo,

find the tumor all by itself

trovare da solo il tumore

and send a signal to the outside world?

e segnalarlo all'esterno?

It sounds a little bit like science fiction.

Sembra quasi fantascienza.

But actually, nanotechnology allows us to do just that.

Ma le nanotecnologie ci permettono davvero di fare ciò.

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

Le nanotecnologie ci permettono di rimpicciolire le parti del rilevatore

from the width of a human hair,

dalle dimensioni di un capello umano,

which is 100 microns,

cioè 100 microns,

to a thousand times smaller,

a migliaia di volte in meno,

which is 100 nanometers.

cioè 100 nanometri.

And that has profound implications.

E questo ha delle profonde implicazioni.

It turns out that materials actually change their properties

Sappiamo che i materiali cambiano le loro proprietà

at the nanoscale.

a scale microscopiche.

You take a common material like gold,

Prendete un materiale comune come l'oro,

and you grind it into dust, into gold nanoparticles,

macinatelo in polvere, in nanoparticelle d'oro,

and it changes from looking gold to looking red.

e da dorato diventa rosso.

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

Se prendete un materiale più esotico come il selemiuro di cadmio -

forms a big, black crystal --

forma un grosso cristallo nero -

if you make nanocrystals out of this material

se ne fate nanocristalli

and you put it in a liquid,

e li mettete in un liquido,

and you shine light on it,

e li illuminate,

they glow.

risplendono.

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

E risplendono di blu, verde giallo, arancione, rosso,

depending only on their size.

a seconda della dimensione.

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

È incredibile! Riuscite a immaginare un oggetto così nel mondo macroscopico?

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

Sarebbe come avere nell'armadio diversi jeans tutti di cotone

but they are different colors depending only on their size.

ma di colori diversi a seconda della taglia.

(Laughter)

(Risate)

So as a physician,

Quindi come medico,

what's just as interesting to me

quello che mi interessa

is that it's not just the color of materials

non è solo il colore dei materiali

that changes at the nanoscale;

che cambia a scale microscopiche;

the way they travel in your body also changes.

anche il loro modo di muoversi nel vostro corpo cambia.

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

E questo è il tipo di osservazioni che useremo

to make a better cancer detector.

per costruire dei rilevatori di tumori migliori.

So let me show you what I mean.

Lasciate che vi mostri cosa intendo.

This is a blood vessel in the body.

Questo è un vaso sanguigno all'interno del corpo.

Surrounding the blood vessel is a tumor.

Intorno al vaso c'è un tumore.

We're going to inject nanoparticles into the blood vessel

Inietteremo nanoparticelle nel vaso sanguigno

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

e vedremo come viaggiano dal circolo ematico al tumore.

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

Si scopre che i vasi sanguigni di molti tumori perdono,

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

così le nanoparticelle possono colare fuori dal sangue al tumore.

Whether they leak out depends on their size.

Se colano o no dipende dalle dimensioni.

So in this image,

In questa immagine,

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

le particelle più piccole blu, da centinaia di nanometri,

colano fuori,

and the larger, 500-nanometer, red nanoparticles

e quelle più grandi rosse, da 500 nanometri,

are stuck in the bloodstream.

sono bloccate nel flusso sanguigno.

So that means as an engineer,

Da ingegnere questo vuol dire

depending on how big or small I make a material,

che a seconda di quanto è grande il materiale

I can change where it goes in your body.

posso cambiare dove finirà nel corpo.

In my lab, we recently made a cancer nanodetector

Nel mio laboratorio recentemente abbiamo generato dei nanodetector

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

così piccoli che possono viaggiare nel corpo cercando tumori.

We designed it to listen for tumor invasion:

Sono disegnati per ascoltare l'invasione tumorale:

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

l'orchestra di segnali chimici che i tumori devono emettere

per diffondersi.

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

Affinché un tumore scappi dal tessuto dove è nato

it has to make chemicals called enzymes

deve produrre delle molecole chiamate enzimi

to chew through the scaffolding of tissues.

che mastichino i tessuti di supporto.

We designed these nanoparticles to be activated by these enzymes.

Abbiamo disegnato queste nanoparticelle per essere attivate da questi enzimi.

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

In un'ora un enzima può attivare migliaia di queste reazioni chimiche.

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

In ingegneria consideriamo questo rapporto uno a mille

a form of amplification,

una forma di amplificazione,

and it makes something ultrasensitive.

che rende qualcosa ultrasensibile.

So we've made an ultrasensitive cancer detector.

Quindi abbiamo fatto un rilevatore tumorale ultrasensibile.

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

Ok, ma come porto questi segnali all'esterno

where I can act on it?

dove possiamo agire?

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

Per questo useremo un altro trucco della biologia su nanoscala,

and that has to do with the kidney.

che ha a che fare con il rene.

The kidney is a filter.

I reni sono dei filtri.

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

Il loro lavoro è filtrare il sangue e buttare i rifiuti nell'urina.

It turns out that what the kidney filters

Succede che anche ciò che è filtrato dai reni

is also dependent on size.

dipende dalle dimensioni.

So in this image, what you can see

Come potete vedere in questa immagine

is that everything smaller than five nanometers

tutto ciò che è più piccolo di 5 nanometri

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

esce dal sangue, attraverso i reni e va nell'urina,

and everything else that's bigger is retained.

e tutto il resto che è più grande è trattenuto.

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

Ok, quindi se costruiamo un rilevatore tumorale di 100 nanometri,

I inject it in the bloodstream,

lo iniettiamo nel sangue,

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

fuoriesce nel tumore dove viene attivato dagli enzimi tumorali,

to release a small signal

rilascia piccoli segnali

that is small enough to be filtered out of the kidney

che sono abbastanza piccoli da essere filtrati dai reni

and put into the urine,

e finire nell'urina,

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

abbiamo un segnale che arriva all'esterno e può essere rilevato.

OK, but there's one more problem.

Ok, ma c'è un altro problema.

This is a tiny little signal,

Questo segnale è piccolissimo,

so how do I detect it?

come lo rileviamo?

Well, the signal is just a molecule.

Bene, questo segnale è solo una molecola.

They're molecules that we designed as engineers.

Sono molecole che abbiamo disegnato noi ingegneri.

They're completely synthetic, and we can design them

Sono completamente sintetiche e possiamo disegnarle affinché

so they are compatible with our tool of choice.

siano compatibili con uno strumento di nostra scelta.

If we want to use a really sensitive, fancy instrument

Se vogliamo usare uno strumento molto sensibile e stravagante

called a mass spectrometer,

chiamato spettrometro di massa,

then we make a molecule with a unique mass.

allora useremo una molecola con una massa specifica.

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

Oppure potremmo volere fare qualcosa che sia più economico e portatile.

Then we make molecules that we can trap on paper,

Allora faremo molecole che possono essere intrappolate nella carta,

like a pregnancy test.

come un test di gravidanza.

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

Infatti c'è un intero mondo di test di carta

that are becoming available in a field called paper diagnostics.

che stanno diventando disponibili nel campo chiamato diagnostica della carta

Alright, where are we going with this?

D'accordo, dove ci porta tutto questo?

What I'm going to tell you next,

Quello che sto per dirvi,

as a lifelong researcher,

in quanto ricercatrice da una vita,

represents a dream of mine.

rappresenta un mio sogno.

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

Non posso dire che sia una promessa;

it's a dream.

è un sogno.

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

Ma credo che tutti possiamo avere sogni che ci spingono ad andare avanti,

even -- and maybe especially -- cancer researchers.

anche, e forse soprattutto, chi fa ricerca sul cancro.

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

Sto per dirvi quello che spero succederà con la mia tecnologia,

that my team and I will put our hearts and souls

che io e il mio team stiamo cercando con tutte le nostre forze

into making a reality.

di rendere realtà.

OK, here goes.

Ok, ecco qui.

I dream that one day,

Sogno che un giorno,

instead of going into an expensive screening facility

invece che andare in un costoso centro diagnostico

to get a colonoscopy,

per fare una colonoscopia

or a mammogram,

o una mammografia

or a pap smear,

o un pap-test,

that you could get a shot,

si possa fare un'iniezione,

wait an hour,

aspettare un'ora,

and do a urine test on a paper strip.

e fare un test delle urine su una striscia di carta.

I imagine that this could even happen

Immagino che si potrebbe fare

without the need for steady electricity,

addirittura senza bisogno di elettricità,

or a medical professional in the room.

o un medico specializzato nella stanza.

Maybe they could be far away

Magari potrebbero stare lontani

and connected only by the image on a smartphone.

e connettersi solo attraverso uno smartphone.

Now I know this sounds like a dream,

Ora mi rendo conto che sembra un sogno,

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

ma in laboratorio funziona già con i topi,

where it works better than existing methods

con cui funziona meglio dei metodi attuali

for the detection of lung, colon and ovarian cancer.

per la rilevazione del cancro ai polmoni, al colon e alle ovaie.

And I hope that what this means

E spero che ciò significhi

is that one day we can detect tumors in patients

che un giorno potremo rilevare i tumori nei pazienti

sooner than 10 years after they've started growing,

prima che siano passati 10 anni dal loro inizio,

in all walks of life,

da qualsiasi parte,

all around the globe,

ovunque nel mondo,

and that this would lead to earlier treatments,

e spero che questo possa portare a trattamenti precoci

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

e che possa salvare più vite di quel che riusciamo a fare oggi,

with early detection.

con una diagnosi tempestiva.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)