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

Tłumaczenie: Beata Wasylkiewicz-Jagoda Korekta: Rysia Wand

In the space that used to house one transistor,

Na powierzchni zajmowanej kiedyś przez jeden tranzystor

we can now fit one billion.

teraz mieści się ich miliard.

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

Dzięki temu komputer, który kiedyś zajmował cały pokój,

now fits in your pocket.

mieści się teraz w kieszeni.

You might say the future is small.

Można powiedzieć, że przyszłość jest mała.

As an engineer,

Jako inżyniera,

I'm inspired by this miniaturization revolution in computers.

fascynuje mnie ta rewolucyjna miniaturyzacja komputerów.

As a physician,

Jako fizyk,

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

zastanawiam się, czy da się jej użyć, żeby zmniejszyć liczbę ofiar

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

jednej z najszybciej rozwijających się chorób na świecie:

cancer.

raka.

Now when I say that,

Kiedy to mówię,

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

wielu ludzi myśli, że mówię o znalezieniu lekarstwa na raka.

And we are.

Szukamy go.

But it turns out

Ale okazuje się,

that there's an incredible opportunity to save lives

że dzięki profilaktyce i wczesnemu wykrywaniu

through the early detection and prevention of cancer.

można ocalić wiele istnień ludzkich.

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

Ponad 2/3 śmierci spowodowanych rakiem można by było uniknąć,

using methods that we already have in hand today.

korzystając z metod, które znamy obecnie.

Things like vaccination, timely screening

Chodzi o szczepienia, badania na czas

and of course, stopping smoking.

i, oczywiście, rzucenie palenia.

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

Ale mimo że dysponujemy obecnie najlepszymi narzędziami i technologiami,

some tumors can't be detected

niektóre nowotwory da się wykryć

until 10 years after they've started growing,

dopiero po 10 latach od ich pojawienia się,

when they are 50 million cancer cells strong.

kiedy składają się już z 50 milionów komórek.

What if we had better technologies

A jeśli mielibyśmy lepsze narzędzie

to detect some of these more deadly cancers sooner,

do wczesnego wykrywania tych nowotworów,

gdy można jeszcze je usunąć,

when they could be removed,

when they were just getting started?

zaraz na początku ich powstawania?

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

Pozwólcie, że powiem wam, jak miniaturyzacja może nam pomóc.

This is a microscope in a typical lab

To jest mikroskop z typowego laboratorium,

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

którego używa patolog, badając wycinek tkanki

like a biopsy or a pap smear.

podczas robienia biopsji lub cytologii.

This $7,000 microscope

Ten mikroskop za 7 tysięcy dolarów

would be used by somebody with years of specialized training

może służyć komuś doświadczonemu

to spot cancer cells.

w znajdywaniu komórek rakowych.

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

A to zdjęcie mojej koleżanki z uniwersytetu Rice,

Rebecca Richards-Kortum.

Rebbeki Richards-Kortum.

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

Wraz ze swoim zespołem zmniejszyła cały mikroskop

into this $10 part,

do części wartej 10 dolarów

and it fits on the end of an optical fiber.

i mieszczącej się na końcówce światłowodu.

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

To oznacza, że teraz zamiast pobierać materiał od pacjenta

and sending it to the microscope,

i badać go pod mikroskopem,

you can bring the microscope to the patient.

można przynieść mikroskop do pacjenta.

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

I zamiast wymagać od specjalisty oceny,

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

można zaprogramować komputer tak, żeby sam rozpoznawał komórki rakowe.

Now this is important,

To jest istotne.

because what they found working in rural communities,

Podczas pracy jej zespołu na obszarach wiejskich okazało się,

is that even when they have a mobile screening van

że nawet jeśli dysponują autobusem diagnostycznym,

that can go out into the community and perform exams

który pozwala dotrzeć do gmin, przeprowadzić badania,

and collect samples

zebrać próbki,

and send them to the central hospital for analysis,

wysłać je do analizy do centralnego szpitala,

that days later,

to jakiś czas później

women get a call with an abnormal test result

kobiety z negatywnymi wynikami

and they're asked to come in.

i tak są proszone o przyjazd.

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

I ponad połowa z nich się nie pojawia, ponieważ nie stać ich na przejazd.

With the integrated microscope and computer analysis,

Dzięki zintegrowanemu mikroskopowi i analizie komputerowej

Rebecca and her colleagues have been able to create a van

Rebecca i jej koledzy zaprojektowali pojazd,

that has both a diagnostic setup and a treatment setup.

który daje możliwość diagnostyki i leczenia.

And what that means is that they can do a diagnosis

A to znaczy, że diagnozę można zrobić od ręki

and perform therapy on the spot,

i od razu rozpocząć leczenie,

so no one is lost to follow up.

dzięki czemu żaden pacjent nie umknie.

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

To tylko jeden przykład na to, jak miniaturyzacja może ocalić życie.

Now as engineers,

Inżynierowie

we think of this as straight-up miniaturization.

myślą o prawdziwej miniaturyzacji.

You took a big thing and you made it little.

O tworzeniu małej rzeczy z dużej.

But what I told you before about computers

Ale przed chwilą mówiłam,

was that they transformed our lives

że komputery zmieniły nasze życie,

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

bo stały się tak małe, że można je zabrać wszędzie.

So what is the transformational equivalent like that in medicine?

Co jest odpowiednikiem takiej zmiany w medycynie?

Well, what if you had a detector

A co, jeśli istniałby czujnik tak mały,

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

że mógłby krążyć po ciele,

find the tumor all by itself

znaleźć zmiany nowotworowe

and send a signal to the outside world?

i wysłać sygnał na zewnątrz?

It sounds a little bit like science fiction.

To brzmi trochę jak science fiction.

But actually, nanotechnology allows us to do just that.

Ale w zasadzie nanotechnologia pozwala nam na to już teraz.

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

Nanotechnologia pozwala zmniejszyć części takiego czujnika

from the width of a human hair,

ze 100 mikrometrów,

which is 100 microns,

czyli szerokości ludzkiego włosa,

to a thousand times smaller,

do 100 nanometrów,

which is 100 nanometers.

czyli tysiąc razy.

And that has profound implications.

A to niesie ze sobą daleko idące konsekwencje.

It turns out that materials actually change their properties

Okazuje się, że tworzywa zmieniają swoje właściwości

at the nanoscale.

w nanoskali.

You take a common material like gold,

Popularne złoto

and you grind it into dust, into gold nanoparticles,

po starciu na pył, na złote nanocząstki,

and it changes from looking gold to looking red.

zmienia kolor ze złotego na czerwony.

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

Bardziej egzotyczny materiał, taki jak selenek kadmu

forms a big, black crystal --

tworzy duże, czarne kryształy.

if you make nanocrystals out of this material

Nanocząstki tego materiału

and you put it in a liquid,

włożone do cieczy

and you shine light on it,

i oświetlone światłem

they glow.

świecą.

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

Świecą na niebiesko, zielono, żółto, pomarańczowo lub czerwono,

depending only on their size.

w zależności od rozmiaru.

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

To szalone! Wyobraźcie sobie taki przedmiot w świecie makro.

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

To tak, jakby wszystkie jeansy w szafie, zrobione z tego samego materiału,

but they are different colors depending only on their size.

miały różne kolory w zależności od rozmiaru.

(Laughter)

(Śmiech)

So as a physician,

Jako fizyka,

what's just as interesting to me

interesuje mnie to,

is that it's not just the color of materials

że nie tylko kolor różnych materiałów

that changes at the nanoscale;

zmienia się w nanoskali;

the way they travel in your body also changes.

ich sposób przemieszczania się w ludzkim ciele też się zmienia.

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

I to jest coś, co wykorzystamy

to make a better cancer detector.

do stworzenia lepszego detektora raka.

So let me show you what I mean.

Pokażę, o co mi chodzi.

This is a blood vessel in the body.

To jest naczynie krwionośne.

Surrounding the blood vessel is a tumor.

Otacza je nowotwór.

We're going to inject nanoparticles into the blood vessel

Do tego naczynia wstrzykujemy nanocząstki

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

i obserwujemy, jak przemieszczają się z krwiobiegu do komórki rakowej.

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

Okazuje się, że naczynia krwionośne otoczone nowotworem są dziurawe,

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

więc nanocząsteczki mogą przedostać się z krwiobiegu do komórki rakowej.

Whether they leak out depends on their size.

To, czy się przedostaną, zależy od ich rozmiaru.

So in this image,

Na tej wizualizacji

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

mniejsze, 100-nanometrowe niebieskie nanocząstki wyciekają,

and the larger, 500-nanometer, red nanoparticles

a większe, 500-nanometrowe czerwone nanocząstki

are stuck in the bloodstream.

zostają w krwiobiegu.

So that means as an engineer,

To oznacza, że jako inżynier

depending on how big or small I make a material,

mam wpływ na to, czy jakiś materiał przeniknie do ciała ludzkiego,

I can change where it goes in your body.

w zależności od tego, jaki nadam mu rozmiar.

In my lab, we recently made a cancer nanodetector

Ostatnio w moim laboratorium stworzyliśmy nanodetektor raka,

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

który jest tak mały, że może podróżować po ciele w poszukiwaniu komórek rakowych.

We designed it to listen for tumor invasion:

Zaprojektowaliśmy go tak, aby wsłuchiwał się w nowotworową inwazję:

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

orkiestrę sygnałów chemicznych, którą rak uruchamia, aby rosnąć.

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

Aby nowotwór zniszczył tkankę, w której się tworzy,

it has to make chemicals called enzymes

musi stworzyć chemikalia zwane enzymami,

to chew through the scaffolding of tissues.

żeby przegryźć się przez rusztowanie tkanki.

We designed these nanoparticles to be activated by these enzymes.

Zaprojektowaliśmy nanocząstki, które są aktywowane przez te enzymy.

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

Jeden enzym może aktywować tysiąc reakcji chemicznych w godzinę.

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

W inżynierii nazywa się to amplifikacją w skali 1 do 1000,

a form of amplification,

która jest charakterystyczna dla ultraczułych materiałów.

and it makes something ultrasensitive.

So we've made an ultrasensitive cancer detector.

Stworzyliśmy więc ultraczuły detektor raka.

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

No dobrze, ale jak wydobyć ten sygnał na zewnątrz,

where I can act on it?

gdzie mogę coś z nim zrobić?

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

W tym celu użyliśmy jeszcze jednego elementu biologii w nanoskali,

and that has to do with the kidney.

który ma związek z nerkami.

The kidney is a filter.

Nerka to filtr.

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

Jej praca polega na oczyszczaniu krwi z zanieczyszczeń i wydalaniu ich w moczu.

It turns out that what the kidney filters

Okazuje się, że to, czy nerki coś przefiltrują,

is also dependent on size.

też zależy od wielkości.

So in this image, what you can see

Ta wizualizacja pokazuje,

is that everything smaller than five nanometers

że wszystko, co jest mniejsze niż 5 nanometrów,

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

przechodzi z krwi przez nerkę do moczu,

and everything else that's bigger is retained.

a wszystko, co jest większe, zostaje.

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

Czyli jeśli 100-nanometrowy detektor raka

I inject it in the bloodstream,

wstrzyknę do krwiobiegu,

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

on przeniknie do komórki nowotworowej, gdzie zostanie aktywowany przez enzymy

to release a small signal

i da sygnał,

that is small enough to be filtered out of the kidney

na tyle mały, żeby nerki go przefiltrowały

and put into the urine,

i przepuściły do moczu,

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

w ten sposób sygnał wyjdzie na zewnątrz, gdzie będę mogła go odebrać.

OK, but there's one more problem.

Ale jest jeszcze jeden problem.

This is a tiny little signal,

Ten sygnał jest naprawdę mały,

so how do I detect it?

jak można go wykryć?

Well, the signal is just a molecule.

Sygnał to tylko molekuła.

They're molecules that we designed as engineers.

Te molekuły są zaprojektowane przez nas, inżynierów.

They're completely synthetic, and we can design them

Są całkowicie sztuczne i zaprojektowaliśmy je tak,

so they are compatible with our tool of choice.

żeby były kompatybilne z narzędziem, którego chcemy użyć.

If we want to use a really sensitive, fancy instrument

Jeżeli chcemy użyć naprawdę czułego narzędzia,

called a mass spectrometer,

zwanego spektrometrem mas,

then we make a molecule with a unique mass.

tworzymy molekułę o unikalnej masie.

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

Ale czasem chcemy skorzystać z czegoś tańszego i poręcznego.

Then we make molecules that we can trap on paper,

Wtedy tworzymy molekuły, które możemy przechwycić na papierze,

like a pregnancy test.

jak w teście ciążowym.

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

Właściwie istnieje cała masa papierowych testów,

that are becoming available in a field called paper diagnostics.

które są teraz dostępne jako szybkie testy diagnostyczne.

Alright, where are we going with this?

Dokąd to wszystko zmierza?

What I'm going to tell you next,

Teraz zamierzam opowiedzieć

as a lifelong researcher,

o moim marzeniu

represents a dream of mine.

zdeklarowanego naukowca.

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

To nie jest żadna obietnica.

it's a dream.

To jest marzenie.

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

Ale myślę, że wszyscy powinniśmy marzyć, żeby iść naprzód,

even -- and maybe especially -- cancer researchers.

nawet, a może przede wszystkim, ludzie zajmujący się badaniem nowotworów.

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

Opowiem wam, co mam nadzieję stanie się z moją technologią,

that my team and I will put our hearts and souls

ja i mój zespół dołożymy wszelkich starań,

into making a reality.

żeby to urzeczywistnić.

OK, here goes.

Do rzeczy.

I dream that one day,

Marzy mi się, że pewnego dnia

instead of going into an expensive screening facility

zamiast iść do drogiego centrum diagnostycznego

to get a colonoscopy,

na kolonoskopię,

or a mammogram,

mammografię

or a pap smear,

lub cytologię,

that you could get a shot,

będzie można dostać zastrzyk,

wait an hour,

poczekać godzinę,

and do a urine test on a paper strip.

a potem wykonać badanie moczu papierowym testem paskowym.

I imagine that this could even happen

Wyobrażam sobie, że to się może dziać

without the need for steady electricity,

bez użycia elektryczności

or a medical professional in the room.

czy obecności lekarza.

Maybe they could be far away

Lekarz może być bardzo daleko,

and connected only by the image on a smartphone.

obecny tylko na ekranie smartfona.

Now I know this sounds like a dream,

Wiem, że to brzmi nieprawdopodobnie,

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

ale w laboratorium to działa u myszy,

where it works better than existing methods

działa nawet lepiej niż obecne metody

for the detection of lung, colon and ovarian cancer.

wykrywania nowotworów płuc, okrężnicy i jajników.

And I hope that what this means

Mam nadzieję,

is that one day we can detect tumors in patients

że kiedyś będziemy umieli wykryć raka

sooner than 10 years after they've started growing,

szybciej niż po 10 latach od momentu jego pojawienia się u pacjenta,

in all walks of life,

bez względu na pozycję społeczną,

all around the globe,

w każdym zakątku na świecie,

and that this would lead to earlier treatments,

a to doprowadzi do szybszego podjęcia leczenia

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

i ocalenia większej liczby ludzi niż teraz

with early detection.

poprzez wczesne wykrywanie.

Thank you.

Dziękuję.

(Applause)

(Brawa)