Geraldine Hamilton: Body parts on a chip

Tłumaczenie: Paulina Szyszka Korekta: Rysia Wand

We have a global health challenge

Stoi przed nami

in our hands today,

wyzwanie zdrowotne na skalę światową:

and that is that the way we currently

obecnie używane sposoby

discover and develop new drugs

odkrywania i rozwoju nowych leków

is too costly, takes far too long,

są za drogie, za długo trwają

and it fails more often than it succeeds.

i zawodzą częściej, niż przynoszą sukcesy.

It really just isn't working, and that means

Po prostu nie działają,

that patients that badly need new therapies

więc pacjenci, którym potrzeba nowych terapii,

are not getting them,

nie otrzymują ich,

and diseases are going untreated.

a choroby pozostają nieleczone.

We seem to be spending more and more money.

Wydajemy coraz więcej pieniędzy.

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

Każdy miliard dolarów wydany na Badania i Rozwój

we're getting less drugs approved into the market.

przynosi na rynek coraz mniej leków.

More money, less drugs. Hmm.

Więcej pieniędzy, mniej leków. Hmm.

So what's going on here?

Co się tu dzieje?

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

Wiele czynników może tu odrywać rolę,

but I think one of the key factors

ale chyba najważniejsze jest to,

is that the tools that we currently have

że narzędzia, których obecnie używamy

available to test whether a drug is going to work,

do testowania skuteczności,

whether it has efficacy,

efektywności i bezpieczeństwa leków

or whether it's going to be safe

before we get it into human clinical trials,

przed rozpoczęciem badań klinicznych

are failing us. They're not predicting

zawodzą.

what's going to happen in humans.

Nie potrafią przewidzieć,

jak leki zadziałają w ludzkim organizmie.

And we have two main tools available

Mamy do dyspozycji dwie podstawowe techniki.

at our disposal.

They are cells in dishes and animal testing.

Są to komórki w naczyniach

i testy na zwierzętach.

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

Porozmawiajmy o komórkach w naczyniach.

So, cells are happily functioning in our bodies.

Komórki z powodzeniem działają w organizmie.

We take them and rip them out

Wyrywamy je z naturalnego środowiska,

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

wrzucamy do jednego z takich naczyń

i oczekujemy, że będą normalnie funkcjonować.

and expect them to work.

Guess what. They don't.

Wiecie co? Nie będą.

They don't like that environment

Nie lubią tego środowiska,

because it's nothing like

bo w niczym nie przypomina

what they have in the body.

warunków wewnątrz organizmu.

What about animal testing?

A testy na zwierzętach?

Well, animals do and can provide

Zwierzęta dostarczają nam

extremely useful information.

naprawdę przydatnych informacji.

They teach us about what happens

Uczą nas, co dzieje się

in the complex organism.

wewnątrz skomplikowanego organizmu.

We learn more about the biology itself.

Uczymy się więcej na temat samej biologii.

However, more often than not,

Jednak częściej niż rzadziej,

animal models fail to predict what will happen in humans

modele zwierzęce nie potrafią przewidzieć

reakcji u ludzi

when they're treated with a particular drug.

na leczenie danym lekiem.

So we need better tools.

Potrzebujemy lepszych narzędzi.

We need human cells,

Potrzebne są nam ludzkie komórki,

but we need to find a way to keep them happy

ale musimy znaleźć sposób, żeby były szczęśliwe,

outside the body.

nawet poza organizmem.

Our bodies are dynamic environments.

Nasze ciało to dynamiczne środowisko.

We're in constant motion.

Jesteśmy w ciągłym ruchu.

Our cells experience that.

Nasze komórki tego doświadczają.

They're in dynamic environments in our body.

Znajdują się w dynamicznym środowisku ciała.

They're under constant mechanical forces.

Ciągle podlegają siłom mechanicznym.

So if we want to make cells happy

Jeśli chcemy je uszczęśliwić

outside our bodies,

poza organizmem,

we need to become cell architects.

powinniśmy stać się komórkowymi architektami.

We need to design, build and engineer

Należy zaprojektować, skonstruować i zbudować

a home away from home for the cells.

dom z dala od domu dla komórek.

And at the Wyss Institute,

W Instutycie Wyss

we've done just that.

udało się nam dokładnie tego dokonać.

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

Mówimy na to "organ na chipie".

And I have one right here.

I mam jeden ze sobą.

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

Piękny, prawda?

Na dodatek jest niesamowity.

Right here in my hand is a breathing, living

Trzymam w ręce oddychające, żywe

human lung on a chip.

ludzkie płuco na chipie.

And it's not just beautiful.

Nie dość, że jest piękne,

It can do a tremendous amount of things.

może także dokonywać wielkich rzeczy.

We have living cells in that little chip,

Na tym małym chipie znajdują się żywe komórki

cells that are in a dynamic environment

w dynamicznym środowisku,

interacting with different cell types.

współdziałające z innymi typami komórek.

There's been many people

Wielu ludzi próbuje

trying to grow cells in the lab.

hodować komórki w laboratorium

They've tried many different approaches.

na różne sposoby.

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

Próbowali nawet hodować małe mini-narządy.

We're not trying to do that here.

My tego nie robimy.

We're simply trying to recreate

Chcemy po prostu odtworzyć

in this tiny chip

na tym malutkim chipie

the smallest functional unit

najmniejszą funkcjonalną jednostkę,

that represents the biochemistry,

która zareprezentuje biochemię

the function and the mechanical strain

funkcjonowanie i mechaniczny stres,

that the cells experience in our bodies.

jakich komórki doświadczają w organizmie.

So how does it work? Let me show you.

Jak to działa? Pozwólcie, że pokażę.

We use techniques from the computer chip

Stosujemy technologie wytwarzania układów scalonych,

manufacturing industry

to make these structures at a scale

żeby uzyskać skalę odpowiednią

relevant to both the cells and their environment.

dla komórek i ich środowiska.

We have three fluidic channels.

Mamy tu trzy kanaliki z płynem.

In the center, we have a porous, flexible membrane

W środku jest elastyczna błona z otworkami,

on which we can add human cells

którą pokrywamy warstwą ludzkich komórek,

from, say, our lungs,

pochodzących na przykład z płuc.

and then underneath, they had capillary cells,

Pod spodem są komórki kapilarne,

the cells in our blood vessels.

które występują w naczyniach krwionośnych.

And we can then apply mechanical forces to the chip

Można teraz przyłożyć siły mechaniczne,

that stretch and contract the membrane,

które będą rozciągały i ściskały błonę,

so the cells experience the same mechanical forces

dokładnie tak samo jak w organizmie

that they did when we breathe.

podczas oddychania.

And they experience them how they did in the body.

Komórki mają te same warunki, co w organizmie.

There's air flowing through the top channel,

Przez górny kanalik płynie powietrze,

and then we flow a liquid that contains nutrients

a płyn ze składnikami odżywczymi

through the blood channel.

płynie przez kanalik krwionośny.

Now the chip is really beautiful,

Teraz dopiero chip jest naprawdę piękny,

but what can we do with it?

ale co właściwie można z nim zrobić?

We can get incredible functionality

Te niewielkie chipy oferują

inside these little chips.

niesamowite możliwości.

Let me show you.

Pokażę wam.

We could, for example, mimic infection,

Można przykładowo odwzorować zakażenie,

where we add bacterial cells into the lung.

gdy do płuc wpuścimy komórki bakteryjne,

then we can add human white blood cells.

a potem białe krwinki,

White blood cells are our body's defense

które stanowią barierę obronną ciała

against bacterial invaders,

przed bakteryjnymi agresorami.

and when they sense this inflammation due to infection,

Kiedy wyczują infekcję i stan zapalny,

they will enter from the blood into the lung

przejdą z krwi do płuca

and engulf the bacteria.

i pochłoną bakterie.

Well now you're going to see this happening

Zobaczmy, jak to przebiega

live in an actual human lung on a chip.

w "prawdziwym" ludzkim płucu na chipie.

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

Oznaczyliśmy białe krwinki,

żeby można było je śledzić.

and when they detect that infection,

Kiedy wykryją zakażenie,

they begin to stick.

przytwierdzą się do błony.

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

Następnie próbują dostać się do płuca

prosto z kanaliku krwionośnego.

side from blood channel.

And you can see here, we can actually visualize

Możemy więc zobaczyć

a single white blood cell.

pojedynczą białą krwinkę.

It sticks, it wiggles its way through

Przytwierdza się, szuka przejścia

between the cell layers, through the pore,

między warstwami komórek, przez otwór

comes out on the other side of the membrane,

przechodzi na drugą stronę błony.

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

Teraz pochłonie bakterię,

labeled in green.

oznakowaną na zielono.

In that tiny chip, you just witnessed

W tym małym chipie właśnie zobaczyliście

one of the most fundamental responses

jedną z najbardziej podstawowych reakcji

our body has to an infection.

organizmu na zakażenie.

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

Odpowiedź immunologiczną.

It's pretty exciting.

To fascynujące.

Now I want to share this picture with you,

Teraz pokażę wam zdjęcie.

not just because it's so beautiful,

Nie tylko dlatego, że jest piękne,

but because it tells us an enormous amount of information

ale dlatego, że przekazuje nam wiele o tym,

about what the cells are doing within the chips.

jak komórki zachowują się w chipie.

It tells us that these cells

Możemy zobaczyć, że komórki

from the small airways in our lungs,

z najmniejszych rozgałęzień dróg oddechowych

actually have these hairlike structures

mają strukturę podobną do włosów,

that you would expect to see in the lung.

jakiej można oczekiwać w płucach.

These structures are called cilia,

Takie struktury nazywamy rzęskami.

and they actually move the mucus out of the lung.

Są niezbędne do usuwania śluzu z płuc.

Yeah. Mucus. Yuck.

Tak, śluzu. Fuj.

But mucus is actually very important.

Jednak śluz jest bardzo istotny.

Mucus traps particulates, viruses,

Wychwytuje pyły, wirusy,

potential allergens,

potencjalne alergeny,

and these little cilia move

a ruch rzęsek

and clear the mucus out.

umożliwia usuwanie śluzu z płuc.

When they get damaged, say,

Kiedy zostaną uszkodzone,

by cigarette smoke for example,

na przykład przez palenie papierosów,

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

szwankują i nie umieją usuwać śluzu.

And that can lead to diseases such as bronchitis.

Może to prowadzić do zapalenia oskrzeli.

Cilia and the clearance of mucus

Rzęski i usuwanie śluzu grają też rolę

are also involved in awful diseases like cystic fibrosis.

w okropnej chorobie, jaką jest mukowiscydoza.

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

Dzięki możliwościom oferowanym przez chipy

we can begin to look

możemy zacząć szukać

for potential new treatments.

nowych terapii.

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

Płuco na chipie to nie wszystko.

We have a gut on a chip.

Mamy też jelito na chipie.

You can see one right here.

Można je właśnie tutaj zobaczyć.

And we've put intestinal human cells

W chipie umieściliśmy

in a gut on a chip,

komórki jelitowe,

and they're under constant peristaltic motion,

które podlegają ciągłym ruchom robaczkowym,

this trickling flow through the cells,

to ten powolny ruch komórek.

and we can mimic many of the functions

Dzięki temu możemy odtworzyć to,

that you actually would expect to see

co dzieje się w prawdziwym

in the human intestine.

ludzkim jelicie.

Now we can begin to create models of diseases

Można zacząć tworzyć modele chorób,

such as irritable bowel syndrome.

przykładowo zespołu jelita drażliwego.

This is a disease that affects

Ta dolegliwość dotyka

a large number of individuals.

wiele osób.

It's really debilitating,

Bardzo wycieńcza organizm,

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

a brakuje skutecznych metod leczenia.

Now we have a whole pipeline

Obecnie w naszych laboratoriach

of different organ chips

trwają prace nad stworzeniem

that we are currently working on in our labs.

kolejnych chipów z narządami.

Now, the true power of this technology, however,

Natomiast największy atut tej technologii

really comes from the fact

tkwi w możliwości

that we can fluidically link them.

swobodnego łączenia różnych chipów.

There's fluid flowing across these cells,

Między komórkami w chipie przepływa płyn,

so we can begin to interconnect

więc możemy zacząć łączyć

multiple different chips together

różne chipy w całość,

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

którą nazywamy wirtualnym człowiekiem na chipie.

Now we're really getting excited.

To dopiero jest ekscytujące!

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

Nie zamierzamy odtwarzać całego człowieka,

but what our goal is is to be able to recreate

ale chcemy odwzorować funkcjonowanie tak,

sufficient functionality

żeby lepiej przewidywać reakcje ludzkiego organizmu.

so that we can make better predictions

of what's going to happen in humans.

For example, now we can begin to explore

Daje nam to szansę zbadać, przykładowo,

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

co dzieje się podczas przyjmowania leków wziewnych.

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

Dla astmatyków, takich jak ja,

we can explore how that drug comes into your lungs,

można sprawdzić, jak lek dostaje się do płuc

how it enters the body,

i do reszty organizmu,

how it might affect, say, your heart.

i, na przykład, jak wpływa na serce.

Does it change the beating of your heart?

Czy wpływa na zmianę rytmu serca?

Does it have a toxicity?

Czy ma działanie toksyczne?

Does it get cleared by the liver?

Czy jest usuwalny przez wątrobę?

Is it metabolized in the liver?

Czy też jest metabolizowany w wątrobie?

Is it excreted in your kidneys?

Czy jest wydalany z nerek?

We can begin to study the dynamic

Można zacząć badać

response of the body to a drug.

dynamiczną odpowiedź organizmu na lek.

This could really revolutionize

Takie podejście może zrewolucjonizować

and be a game changer

i całkowicie odmienić

for not only the pharmaceutical industry,

nie tylko przemysł farmaceutyczny,

but a whole host of different industries,

ale również szereg innych branż,

including the cosmetics industry.

w tym przemysł kosmetyczny.

We can potentially use the skin on a chip

Skóra na chipie, nad którą obecnie pracujemy,

that we're currently developing in the lab

mogłaby posłużyć do sprawdzania,

to test whether the ingredients in those products

czy składniki używanych kosmetyków

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

są bezpieczne do aplikacji na skórę

without the need for animal testing.

i to bez testów na zwierzętach.

We could test the safety

Moglibyśmy przetestować bezpieczeństwo

of chemicals that we are exposed to

substancji chemicznych, które napotykamy

on a daily basis in our environment,

w codziennym otoczeniu,

such as chemicals in regular household cleaners.

jak składniki domowych środków czyszczących.

We could also use the organs on chips

Narządy na chipach można też zastosować

for applications in bioterrorism

w przypadkach bioterroryzmu

or radiation exposure.

czy ekspozycji na promieniowanie.

We could use them to learn more about

Można dzięki nim poszerzyć wiedzę

diseases such as ebola

o śmiertelnych chorobach,

takich jak gorączka krwotoczna Ebola czy SARS.

or other deadly diseases such as SARS.

Organs on chips could also change

Narządy na chipach zmienią też być może

the way we do clinical trials in the future.

nasze podejście do badań klinicznych.

Right now, the average participant

Dziś przeciętny uczestnik

in a clinical trial is that: average.

badań klinicznych jest właśnie "przeciętny".

Tends to be middle aged, tends to be female.

Zwykle to osoba w średnim wieku, kobieta.

You won't find many clinical trials

Niewiele jest badań,

in which children are involved,

w których uczestniczą dzieci,

yet every day, we give children medications,

choć każdego dnia podajemy im leki,

and the only safety data we have on that drug

a dane dotyczące ich bezpieczeństwa

is one that we obtained from adults.

uzyskano od dorosłych.

Children are not adults.

Dzieci to nie dorośli.

They may not respond in the same way adults do.

Mogą inaczej reagować niż dorośli.

There are other things like genetic differences

Trzeba też wziąć pod uwagę różnice genetyczne

in populations

między populacjami,

that may lead to at-risk populations

co może pozwolić na wyizolowanie grup

that are at risk of having an adverse drug reaction.

zagrożonych niekorzystną reakcją na lek.

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

Wyobraźmy sobie pobieranie komórek

put them on chips,

z różnych populacji

and create populations on a chip.

i tworzenie populacji na chipie.

This could really change the way

To naprawdę mogłoby zmienić sposób

we do clinical trials.

przeprowadzania badań klinicznych.

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

To jest właśnie zespół, który się tym zajmuje.

We have engineers, we have cell biologists,

Są tu inżynierowie, specjaliści biologii komórki,

we have clinicians, all working together.

klinicyści, wszyscy współpracują ze sobą.

We're really seeing something quite incredible

To niesamowite, co dzieje się

at the Wyss Institute.

w Instytucie Wyss.

It's really a convergence of disciplines,

To prawdziwe przenikanie się dziedzin nauki,

where biology is influencing the way we design,

gdzie biologia wpływa na sposób projektowania,

the way we engineer, the way we build.

konstruowania i budowania.

It's pretty exciting.

Fascynujące.

We're establishing important industry collaborations

Współpracujemy z ważnymi partnerami z branży,

such as the one we have with a company

na przykład z firmą specjalizującą się

that has expertise in large-scale digital manufacturing.

w cyfrowej produkcji na dużą skalę.

They're going to help us make,

Pomogą nam wytworzyć,

instead of one of these,

zamiast jednego,

millions of these chips,

miliony takich chipów,

so that we can get them into the hands

żeby udostępnić je

of as many researchers as possible.

jak największej liczbie naukowców.

And this is key to the potential of that technology.

To jest właśnie klucz do rozwoju tej technologii.

Now let me show you our instrument.

Pozwólcie, że pokażę nasze urządzenie.

This is an instrument that our engineers

Nasi inżynierowie pracują obecnie

are actually prototyping right now in the lab,

w laboratorium nad jego prototypem.

and this instrument is going to give us

To urządzenie pozwoli nam

the engineering controls that we're going to require

sterować systemem, który powstanie z połączenia

in order to link 10 or more organ chips together.

co najmniej 10 chipów z narządami.

It does something else that's very important.

Spełnia jeszcze jedną ważną rolę.

It creates an easy user interface.

Oferuje prosty interfejs użytkownika.

So a cell biologist like me can come in,

Dzięki temu cytolog, taki jak ja, może przyjść,

take a chip, put it in a cartridge

wziąć chip, umieścić go w nośniku,

like the prototype you see there,

jak prototyp, który widzicie,

put the cartridge into the machine

następnie wstawić nośnik do urządzenia,

just like you would a C.D.,

zupełnie jak płytę CD,

and away you go.

i już.

Plug and play. Easy.

Podłącz i używaj. Proste.

Now, let's imagine a little bit

Powyobrażajmy sobie,

what the future might look like

jak mogłaby wyglądać przyszłość,

if I could take your stem cells

gdyby można było wziąć komórki macierzyste

and put them on a chip,

dowolnej osoby i umieścić na chipie.

or your stem cells and put them on a chip.

It would be a personalized chip just for you.

Byłby to zindywidualizowany chip tylko dla ciebie.

Now all of us in here are individuals,

Każdy z nas jest inny,

and those individual differences mean

te indywidualne różnice oznaczają

that we could react very differently

różne, czasem nieprzewidywalne reakcje na leki.

and sometimes in unpredictable ways to drugs.

Parę lat temu dostałam strasznego bólu głowy,

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

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

nic nie pomagało, więc spróbowałam czegoś nowego.

I took some Advil. Fifteen minutes later,

Wzięłam Ibuprom. Piętnaście minut później,

I was on my way to the emergency room

zostałam zabrana na pogotowie

with a full-blown asthma attack.

z ostrym atakiem astmy.

Now, obviously it wasn't fatal,

Jak widać, nie umarłam od tego,

but unfortunately, some of these

ale niestety niektóre reakcje na leki

adverse drug reactions can be fatal.

mogą być śmiertelne.

So how do we prevent them?

Jak temu zapobiec?

Well, we could imagine one day

Może pewnego dnia uzyskamy

having Geraldine on a chip,

Geraldine na chipie,

having Danielle on a chip,

Paulinę na chipie.

having you on a chip.

Ciebie na chipie.

Personalized medicine. Thank you.

Medycyna spersonalizowana. Dziękuję.

(Applause)

(Brawa)