Tal Danino: We can use bacteria to detect cancer (and maybe treat it)

Translator: Sabina Idė Reviewer: Sigita Šimkutė-Macanko

You may not realize this,

Jūs galite nesuvokti to,

but there are more bacteria in your body than stars in our entire galaxy.

bet mūsų kūne bakterijų yra daugiau negu žvaigždžių visoje visatoje.

Ši žavi bakterijų visata mumyse

This fascinating universe of bacteria inside of us

is an integral part of our health,

yra mūsų sveikatos integrali dalis,

and our technology is evolving so rapidly

ir technologija vystosi taip sparčiai,

that today we can program these bacteria like we program computers.

kad šiandien galime programuoti bakterijas, kaip ir kompiuterius.

Matoma diagrama,

Now, the diagram that you see here,

I know it looks like some kind of sports play,

žinau - panaši į kažkokį sporto žaidimą,

but it is actually a blueprint of the first bacterial program I developed.

bet tai - pirmosios mano vystytos bakterinės programos brėžinys.

Kaip ir programinėje įrangoje, galime palikti pėdsaką ir įrašyti į DNR

And like writing software, we can print and write DNA

into different algorithms and programs inside of bacteria.

skirtingus algoritmus ir programas bakterijose.

What this program does is produces fluorescent proteins

Ši programa gamina liuminescencinius baltymus

in a rhythmic fashion

ritminiu būdu

and generates a small molecule

ir kuria mažą molekulę,

that allows bacteria to communicate and synchronize,

leidžiančią bakterijoms komunikuoti ir sinchronizuotis,

as you're seeing in this movie.

kaip matote šiame filme.

Čia matoma auganti bakterijų kolonija

The growing colony of bacteria that you see here

is about the width of a human hair.

yra maždaug žmogaus plauko pločio.

Now, what you can't see is that our genetic program

Regite, kad mūsų genetinė programa

instructs these bacteria to each produce small molecules,

duoda nurodymus šios bakterijoms, kiekvienai jų gaminti mažas molekules,

and these molecules travel between the thousands of individual bacteria

kurios keliauja tarp tūkstančių individualių bakterijų,

telling them when to turn on and off.

liepdamos, kada įsijungti ir išsijungti.

And the bacteria synchronize quite well at this scale,

Šioje skalėje bakterijos gan gerai sinchronizuoja.

Dėl to, kad sinchronizuojančios molekulės keliauja taip greitai,

but because the molecule that synchronizes them together can only travel so fast,

didesnėse bakterijų kolonijose jos sukelia keliaujančias bangas,

in larger colonies of bacteria, this results in traveling waves

between bacteria that are far away from each other,

tarp toli esančių bakterijų.

and you can see these waves going from right to left across the screen.

Matote šias bangas, keliaujančias per ekraną iš dešinės į kairę.

Mūsų genetinė programa kliaunasi gamtos reiškiniu,

Now, our genetic program relies on a natural phenomenon

kuris vadinamas „kvorumo jutimu",

called quorum sensing,

kai bakterijos sukelia koordinuotą ir kartais nuodingą elgseną,

in which bacteria trigger coordinated and sometimes virulent behaviors

once they reach a critical density.

joms pasiekus kritinį tankį.

You can observe quorum sensing in action in this movie,

Galite stebėti „kvorumo jutimą" veiksme šiame filme,

where a growing colony of bacteria only begins to glow

kur auganti bakterijų kolonija pradeda švytėti,

once it reaches a high or critical density.

kai pasiekia kritinį tankį.

Our genetic program

Mūsų genetinė programa

continues producing these rhythmic patterns of fluorescent proteins

tęsdama šių liuminescencinių baltymų raštų gamybą,

as the colony grows outwards.

kai kolonija auga išorėn.

This particular movie and experiment we call The Supernova,

Šis ypatingas filmas ir eksperimentas, kurį vadiname Supernova,

because it looks like an exploding star.

nes jis panašus į sprogstančią žvaigždę.

Be šių gražių raštų programavimo,

Now, besides programming these beautiful patterns,

I wondered, what else can we get these bacteria to do?

mąstau, ką dar galime priversti daryti šias bakterijas?

Nusprendžiau patyrinėti, kaip galėtume bakterijas programuoti

And I decided to explore how we can program bacteria

to detect and treat diseases in our bodies like cancer.

aptikti ir gydyti mūsų kūnuose ligas, tokias kaip vėžys.

Vienas iš stebinančių faktų apie bakterijas

One of the surprising facts about bacteria

is that they can naturally grow inside of tumors.

yra tai, kad jos natūraliai gali augti augliuose.

This happens because typically tumors

Taip nutinka, nes augliai

are areas where the immune system has no access,

yra sritys, kurios imuninė sistema negali pasiekti,

and so bacteria find these tumors

o bakterijos randa šiuos auglius

and use them as a safe haven to grow and thrive.

ir naudoja juos, kaip saugų prieglobstį, augti ir klestėti.

Pradėjome naudoti probiotines bakterijas,

We started using probiotic bacteria

which are safe bacteria that have a health benefit,

kurios yra saugiosios bakterijos, naudingos sveikatai,

and found that when orally delivered to mice,

ir atradome, kad vartojant per burną pelėms,

these probiotics would selectively grow inside of liver tumors.

šie probiotikai pasirinktinai auga auglių viduje.

We realized that the most convenient way

Suvokėme, kad patogiausias būdas

to highlight the presence of the probiotics,

išryškinti probiotikų buvimą,

and hence, the presence of the tumors,

tuo pačiu ir auglių,

was to get these bacteria to produce a signal

buvo priversti šias bakterijas gaminti signalą,

that would be detectable in the urine,

leidžiantį jas aptikti šlapime.

and so we specifically programmed these probiotics

Tad suprogramavome šias bakterijas konkrečiai

to make a molecule that would change the color of your urine

gaminti molekulę, leidžiančią keisti šlapimo spalvą,

to indicate the presence of cancer.

taip parodant vėžio buvimą.

We went on to show that this technology

Tęsėme rodyti, kad ši technologija

could sensitively and specifically detect liver cancer,

gali jautriai ir konkrečiai aptikti kepenų vėžį,

one that is challenging to detect otherwise.

kas yra sunkiai aptinkama.

Now, since these bacteria specifically localize to tumors,

Kadangi šios bakterijos konkrečiai lokalizuojasi augliuose,

we've been programming them to not only detect cancer

programuojame jas ne tik aptikti vėžį,

but also to treat cancer

bet ir gydyti vėžį,

by producing therapeutic molecules from within the tumor environment

gaminant gydomąsias molekules iš auglio vidaus aplinkos,

that shrink the existing tumors,

tai sutraukia egzistuojančius auglius;

and we've been doing this using quorum sensing programs

darome tai naudodami „kvorumo jutimo" programas

like you saw in the previous movies.

kaip matėte ankstesniuose filmuose.

Altogether, imagine in the future taking a programmed probiotic

Įsivaizduokite ateityje naudojant programuotus probiotikus,

that could detect and treat cancer,

kurie leistų aptikti ir gydyti vėžį,

or even other diseases.

ar net kitas ligas.

Mūsų gebėjimas programuoti bakterijas

Our ability to program bacteria

and program life

ir programuoti gyvenimą,

opens up new horizons in cancer research,

atveria naujus horizontus vėžio tyrimuose;

and to share this vision, I worked with artist Vik Muniz

kad pasidalinčiau šia vizija, dirbau su menininku Vik Muniz

to create the symbol of the universe,

siekiant sukurti visatos simbolį,

made entirely out of bacteria or cancer cells.

pilnai pagamintą vien iš bakterijų ar vėžio ląstelių.

Ultimately, my hope is that the beauty and purpose of this microscopic universe

Galiausiai mano viltis, kad šios mikroskopinės visatos grožis ir tikslas,

can inspire new and creative approaches for the future of cancer research.

gali įkvėpti naujus ir kūrybingus metodus ateities vėžio tyrimuose.

Thank you.

Ačiū.

(Applause)

(Plojimai.)