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

מתרגם: Ido Dekkers מבקר: Zeeva Livshitz

In the space that used to house one transistor,

בשטח שפעם הכיל טרנזיסטור אחד,

we can now fit one billion.

אנחנו יכולים להכניס עכשיו מיליארד.

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

זה הפך את זה לכך שמחשב בגודל של חדר שלם

now fits in your pocket.

עכשיו נכנס בכיס שלכם.

You might say the future is small.

אתם אולי אומרים שהעתיד קטן.

As an engineer,

כמהנדסת,

I'm inspired by this miniaturization revolution in computers.

אני מקבלת השראה ממהפכת ההזערה במחשבים.

As a physician,

כרופאה,

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

אני תוהה אם נוכל להשתמש בזה כדי להפחית את מספר מקרי המוות

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

בשל אחת המחלות שמתפשטות בקצב הכי מהיר על כדור הארץ:

cancer.

סרטן.

Now when I say that,

עכשיו כשאני אומרת את זה,

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

מה שרוב האנשים שומעים אותי אומרת הוא שאנחנו עובדים על האפשרות לרפא סרטן.

And we are.

ואנחנו עושים את זה.

But it turns out

אבל מסתבר

that there's an incredible opportunity to save lives

שיש הזדמנות מדהימה להציל חיים

through the early detection and prevention of cancer.

דרך זיהוי מוקדם ומניעה של סרטן.

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

בעולם בכלל, יותר משני שלישים ממקרי המוות בשל סרטן, ברות מניעה לחלוטין

using methods that we already have in hand today.

בשימוש בשיטות שכבר יש לנו כיום.

Things like vaccination, timely screening

דברים כמו חיסון, סקירה בזמן

and of course, stopping smoking.

וכמובן, הפסקת עישון.

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

אבל אפילו עם הכלים והטכנולוגיות הטובים ביותר שיש לנו היום,

some tumors can't be detected

כמה גידולים לא ניתן לזהות

until 10 years after they've started growing,

עד 10 שנים אחרי שהם התחילו לגדול,

when they are 50 million cancer cells strong.

כשהם בגודל של 50 מליון תאים סרטניים.

What if we had better technologies

מה אם היו לנו טכנולוגיות טובות יותר

to detect some of these more deadly cancers sooner,

לזהות כמה מסוגי הסרטן היותר קטלניים, מוקדם יותר,

when they could be removed,

כשניתן יהיה להסיר אותם,

when they were just getting started?

כשהם רק מתחילים?

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

תנו לי לספר לכם על איך הזערה אולי תוכל לעזור לנו פה.

This is a microscope in a typical lab

זה מיקרוסקופ במעבדה טיפוסית

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

שפתולוגים ישתמשו בו להביט על דגימות רקמה,

like a biopsy or a pap smear.

כמו ביופסיה או משטח פאפ.

This $7,000 microscope

המיקרוסקופ הזה שעולה 7,000$

would be used by somebody with years of specialized training

יהיה בשימוש על ידי מישהו עם שנים של הכשרה מיוחדת

to spot cancer cells.

כדי לזהות תאים סרטניים.

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

זו תמונה מקולגה שלי באוניברסיטת רייס,

Rebecca Richards-Kortum.

רבקה ריצ'ארדס-קורטום.

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

מה שהיא והצוות שלה עשו זה להקטין את כל המיקרוסקופ

into this $10 part,

לחלק של 10$,

and it fits on the end of an optical fiber.

והוא מתאים בקצה של סיב אופטי.

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

עכשיו מה שזה אומר זה שבמקום לקחת דגימה מחולה

and sending it to the microscope,

ולשלוח אותה למיקרוסקופ,

you can bring the microscope to the patient.

אתם יכולים להביא את המיקרוסקופ לחולה.

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

ואז, במקום לדרוש ממומחה להביט בתמונות,

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

אתם יכולים לאמן את המחשב לדרג תאים נורמליים מול סרטניים.

Now this is important,

עכשיו זה חשוב,

because what they found working in rural communities,

בגלל מה שהם גילו בעבודה בקהילות כפריות,

is that even when they have a mobile screening van

זה שאפילו כשיש להם וואן סריקה נייד

that can go out into the community and perform exams

שיכול לצאת לקהילה ולבצע בדיקות

and collect samples

ולאסוף דוגמיות

and send them to the central hospital for analysis,

ולשלוח אותן לבית החולים המרכזי לבדיקה,

that days later,

שימים מאוחר יותר,

women get a call with an abnormal test result

נשים מקבלות טלפון עם תוצאות בדיקה חריגות

and they're asked to come in.

והן מתבקשות להגיע.

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

חצי מהן לא מגיעות בגלל שהן לא יכולות להרשות לעצמן את הנסיעה.

With the integrated microscope and computer analysis,

עם מיקרוסקופ משולב וניתוח ממוחשב,

Rebecca and her colleagues have been able to create a van

רבקה והקולגות שלה היו מסוגלים ליצור וואן

that has both a diagnostic setup and a treatment setup.

שיש לו גם את ציוד האבחון וגם את יכולת הטיפול.

And what that means is that they can do a diagnosis

ומה שזה אומר זה שהם יכולים לאבחן

and perform therapy on the spot,

ולבצע טיפול במקום,

so no one is lost to follow up.

כך שאף אחד לא אובד למעקב מאוחר.

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

זו רק דוגמה אחת לאיך הזערה יכולה להציל חיים.

Now as engineers,

עכשיו כמהנדסים,

we think of this as straight-up miniaturization.

אנחנו חושבים על זה כהזערה ישירה.

You took a big thing and you made it little.

אתם לוקחים דבר גדול ועושים אותו קטן.

But what I told you before about computers

אבל מה שאמרתי לכם לפני כן על מחשבים

was that they transformed our lives

היה שהם שינו את חיינו

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

כשהם הפכו לקטנים מספיק בשבילנו כדי לקחת אותם לכל מקום.

So what is the transformational equivalent like that in medicine?

אז מהי המקבילה משנת הסדרים כזו ברפואה?

Well, what if you had a detector

ובכן, מה אם היה לכם גלאי

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

שהיה כל כך קטן שהוא היה יכול לנוע בתוך גופכם,

find the tumor all by itself

למצוא את הגידול בעצמו

and send a signal to the outside world?

ולשלוח אות לעולם החיצוני?

It sounds a little bit like science fiction.

זה נשמע מעט כמו מדע בדיוני.

But actually, nanotechnology allows us to do just that.

אבל למעשה, ננו טכנולוגיה מאפשרת לנו לעשות בדיוק את זה.

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

ננו טכנולוגיה מאפשרת לנו לכווץ את החלקים שיוצרים את הגלאי

from the width of a human hair,

מרוחב של שערת אדם,

which is 100 microns,

שהיא 100 מיקרונים,

to a thousand times smaller,

לפי אלף קטן יותר,

which is 100 nanometers.

שזה 100 ננומטר.

And that has profound implications.

ויש לזה השלכות משמעותיות.

It turns out that materials actually change their properties

מסתבר שהחומרים למעשה משנים את התכונות שלהם

at the nanoscale.

בקנה המידה הננומטרי.

You take a common material like gold,

אתם לוקחים חומר רגיל כמו זהב,

and you grind it into dust, into gold nanoparticles,

וטוחנים אותו לאבק, לננו חלקיקים של זהב,

and it changes from looking gold to looking red.

וזה משתנה ממראה מוזהב למראה אדום.

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

אם אתם לוקחים חומר יותר אקזוטי כמו קדמיום סלנייד --

forms a big, black crystal --

שיוצר גביש גדול ושחור --

if you make nanocrystals out of this material

אם אתם לוקחים ננוקריסטלים של החומר הזה

and you put it in a liquid,

ואתם שמים אותם בנוזל,

and you shine light on it,

ואתם מאירים עליהם,

they glow.

הם זוהרים.

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

והם זוהרים בכחול, ירוק, צהוב, כתום, אדום,

depending only on their size.

תלוי רק בגודל שלהם.

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

זה מטורף! אתם יכולים לדמיין עצם כמו זה בעולם המאקרו?

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

זה יהיה כאילו כל הג'ינסים הכחולים בארון שלכם עשויים כותנה,

but they are different colors depending only on their size.

אבל הם בצבעים שונים תלוי בגודל שלהם.

(Laughter)

(צחוק)

So as a physician,

אז כרופאה,

what's just as interesting to me

מה שמעניין אותי

is that it's not just the color of materials

זה שזה לא רק הצבע של החומר

that changes at the nanoscale;

שמשתנה בגדלי הננו;

the way they travel in your body also changes.

הדרך שהוא נע בגוף שלכם גם משתנה,

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

וזו האבחנה בה אנחנו עומדים להשתמש

to make a better cancer detector.

כדי ליצור זיהוי סרטן טוב יותר.

So let me show you what I mean.

אז תנו לי להראות לכם למה אני מתכוונת.

This is a blood vessel in the body.

זה כלי דם בגוף.

Surrounding the blood vessel is a tumor.

סביב כלי הדם יש גידול.

We're going to inject nanoparticles into the blood vessel

אנחנו עומדים להזריק ננו חלקיקים לתוך תא הדם

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

ולצפות איך הם נעים מזרם הדם לגידול.

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

עכשיו מסתבר שכלי הדם של הרבה גידולים דולפים,

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

וכך ננו חלקיקים יכולים לדלוף החוצה מזרם הדם לתוך הגידול.

Whether they leak out depends on their size.

הדליפה שלהם תלויה בגודל שלהם.

So in this image,

אז בתמונה הזו,

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

החלקיקים הכחולים בגודל 100 ננומטר דולפים,

and the larger, 500-nanometer, red nanoparticles

והחלקיקים האדומים בגודל 500 ננומטר

are stuck in the bloodstream.

תקועים במחזור הדם.

So that means as an engineer,

אז זה אומר שכמהנדסת,

depending on how big or small I make a material,

תלוי בכמה גדול או קטן אנחנו עושים את החלקיק,

I can change where it goes in your body.

אני יכולה לשנות את המיקום אליו הוא הולך בגוף.

In my lab, we recently made a cancer nanodetector

במעבדה שלי, לאחרונה יצרנו ננו גלאי סרטן

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

שהוא כל כך קטן שהוא יכול לנוע לתוך הגוף ולחפש גידולים.

We designed it to listen for tumor invasion:

אנחנו תכננו אותו להאזין לפלישות גידולים:

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

התזמורת של אותות כימיים שגידולים צריכים ליצור כדי להתפשט.

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

כדי שגידול יפרוץ מהרקמה בה הוא נולד,

it has to make chemicals called enzymes

הוא צריך ליצור כימיקלים שנקראים אנזימים

to chew through the scaffolding of tissues.

כדי לאכול דרך השלד של הרקמה.

We designed these nanoparticles to be activated by these enzymes.

תכננו את הננו חלקיקים להיות מופעלים על ידי האנזימים האלה.

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

אנזים אחד יכול להפעיל אלפים מהתגובות הכימיות האלו בשעה.

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

עכשיו בהנדסה, אנחנו קוראים לזה יחס של אחד לאלף

a form of amplification,

צורה של הגברה,

and it makes something ultrasensitive.

וזה יוצר משהו אולטרה רגיש.

So we've made an ultrasensitive cancer detector.

אז יצרנו גלאי סרטן אולטה רגיש.

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

אוקיי, אבל איך אנחנו מעבירים את האותות המופעלים האלה לעולם החיצון,

where I can act on it?

שם אני יכולה לפעול עליו?

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

בשביל זה, אנחנו עומדים להשתמש בפיסה נוספת של ביולוגיה בקנה מידה ננומטרי,

and that has to do with the kidney.

וזה קשור לכליות.

The kidney is a filter.

הכליות הן מסנן,

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

העבודה שלהן היא לסנן את הדם ולהעביר את הפסולת לשתן.

It turns out that what the kidney filters

מסתבר שמה שהכליות מסננות

is also dependent on size.

גם תלוי בגודל.

So in this image, what you can see

אז בתמונה הזו, מה שאתם יכולים לראות

is that everything smaller than five nanometers

זה שכל מה שקטן מחמישה ננומטרים

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

עובר מהדם, דרך הכליות, לשתן,

and everything else that's bigger is retained.

וכל השאר שגדול מזה נשאר.

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

אוקיי, אז יצרתי גלאי סרטן בגודל 100 ננומטר,

I inject it in the bloodstream,

אני מזריקה אותו למחזור הדם,

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

הוא יכול לדלוף לגידול שם הוא מופעל על ידי אנזימי הגידול

to release a small signal

כדי לשחרר אות קטן

that is small enough to be filtered out of the kidney

שהוא קטן מספיק כדי להיות מסונן מחוץ לכליות

and put into the urine,

ולתוך השתן,

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

יש לי אות בעולם החיצון שאני יכולה לזהות.

OK, but there's one more problem.

אוקיי, אבל יש עוד בעיה.

This is a tiny little signal,

זה אות קטן וזעיר,

so how do I detect it?

אז איך אנחנו מזהים אותו?

Well, the signal is just a molecule.

ובכן, האות הוא רק מולקולה.

They're molecules that we designed as engineers.

הן מולקולות שאנחנו תכננו כמהנדסים.

They're completely synthetic, and we can design them

הן סינטטיות לחלוטין, ואנחנו יכולים לתכנן אותן

so they are compatible with our tool of choice.

כך שהן יהיו מתאימות לכלי הבחירה שלנו.

If we want to use a really sensitive, fancy instrument

אם אנחנו רוצים להשתמש בכלי ממש רגיש

called a mass spectrometer,

שנקרא ספקטרומטר מאסה,

then we make a molecule with a unique mass.

אז אנחנו יוצרים מולקולה עם מאסה יחודית.

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

או אולי אנחנו רוצים משהו שיותר זול ונייד.

Then we make molecules that we can trap on paper,

אז אנחנו יוצרים מולקולות שיכולות להלכד על נייר,

like a pregnancy test.

כמו בדיקת הריון.

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

למעשה, יש עולם שלם של מבחני נייר

that are becoming available in a field called paper diagnostics.

שהופכים לזמינים בשדה שנקרא אבחון נייר.

Alright, where are we going with this?

בסדר, לאן אנחנו הולכים עם זה?

What I'm going to tell you next,

מה שאני עומדת לספר לכם עכשיו,

as a lifelong researcher,

כחוקרת לטווח ארוך,

represents a dream of mine.

מייצג חלום שלי.

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

אני לא יכולה להגיד שזו הבטחה;

it's a dream.

זה חלום.

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

אבל אני חושבת שכולנו צריכים חלומות להמשיך לדחוף אותנו קדימה,

even -- and maybe especially -- cancer researchers.

גם -- ואולי בעיקר -- חוקרי סרטן.

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

אני עומדת לספר לכם מה אני מקווה שיקרה לטכנולוגיה שלי,

that my team and I will put our hearts and souls

שהצוות שלי ואני נקדיש לכך את הלב והנשמה

into making a reality.

כדי להפוך אותה למציאות.

OK, here goes.

אוקיי, הנה זה.

I dream that one day,

אני חולמת שיום אחד,

instead of going into an expensive screening facility

במקום ללכת למתקן סריקה יקר

to get a colonoscopy,

לעבור קולונוסקופיה,

or a mammogram,

או ממוגרמה,

or a pap smear,

או משטח פאפ,

that you could get a shot,

תוכלו לקבל זריקה,

wait an hour,

לחכות שעה,

and do a urine test on a paper strip.

ולעשות בדיקת שתן על פיסת נייר.

I imagine that this could even happen

אני מדמיינת שזה יוכל להתרחש אפילו

without the need for steady electricity,

בלי הצורך לחשמל סדיר,

or a medical professional in the room.

או מומחה רפואי בחדר.

Maybe they could be far away

אולי הם יוכלו להיות מרוחקים

and connected only by the image on a smartphone.

ולהתחבר רק על ידי תמונה בטלפון החכם.

Now I know this sounds like a dream,

עכשיו אני יודעת שזה נשמע חלום,

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

אבל במעבדה שלי כבר יש לנו את זה עובד בעכברים,

where it works better than existing methods

שם זה עובד טוב יותר מהשיטות הקיימות

for the detection of lung, colon and ovarian cancer.

לגילוי סרטן ריאות, מעי ושחלות.

And I hope that what this means

ואני מקווה שמה שזה אומר

is that one day we can detect tumors in patients

זה שיום אחד נוכל לזהות גידולים בחולים

sooner than 10 years after they've started growing,

פחות מ 10 שנים אחרי שהם התחילו לגדול,

in all walks of life,

בכל תחומי החיים,

all around the globe,

מסביב לכל העולם,

and that this would lead to earlier treatments,

וזה יוביל לטיפול מוקדם יותר,

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

ושנוכל להציל יותר חיים משאנחנו יכולים היום,

with early detection.

עם זיהוי מוקדם.

Thank you.

תודה לכם.

(Applause)

(מחיאות כפיים)