To detect diseases earlier, let's speak bacteria's secret language | Fatima AlZahra'a Alatraktchi

Translator: Leslie Gauthier Reviewer: Camille Martínez

Tradutor: Maurício Kakuei Tanaka Revisor: Maricene Crus

You don't know them.

Vocês não as conhecem.

You don't see them.

Vocês não as veem.

But they're always around,

Mas elas estão sempre por perto,

whispering,

sussurrando,

making secret plans,

fazendo planos secretos,

building armies with millions of soldiers.

criando exércitos com milhões de soldados.

And when they decide to attack,

Quando decidem atacar,

they all attack at the same time.

todas elas atacam todas ao mesmo tempo.

I'm talking about bacteria.

Estou falando das bactérias.

(Laughter)

(Risos)

Who did you think I was talking about?

De quem achavam que eu estava falando?

Bacteria live in communities just like humans.

As bactérias vivem em comunidades, assim como os seres humanos.

They have families,

Elas têm famílias,

they talk,

conversam,

e planejam suas atividades.

and they plan their activities.

And just like humans, they trick, deceive,

Assim como os seres humanos,

elas enganam, iludem e algumas até enganam umas às outras.

and some might even cheat on each other.

What if I tell you that we can listen to bacterial conversations

E se eu disser a vocês que podemos escutar as conversas entre bactérias

and translate their confidential information into human language?

e traduzir esses informações confidenciais na língua humana?

And what if I tell you that translating bacterial conversations can save lives?

E se eu disser a vocês que traduzir essas conversas pode salvar vidas?

I hold a PhD in nanophysics,

Tenho doutorado em nanofísica

and I've used nanotechnology to develop a real-time translation tool

e tenho usado a nanotecnologia

para desenvolver uma ferramenta de tradução em tempo real

that can spy on bacterial communities

que pode espionar as comunidades de bactérias

and give us recordings of what bacteria are up to.

e nos fornecer registros do que elas estão tramando.

Bacteria live everywhere.

As bactérias vivem em toda a parte.

They're in the soil, on our furniture

Estão no solo, nos móveis e dentro de nosso corpo.

and inside our bodies.

In fact, 90 percent of all the live cells in this theater are bacterial.

De fato, 90% de todas as células vivas neste teatro são bacterianas.

Some bacteria are good for us;

Algumas bactérias nos fazem bem;

they help us digest food or produce antibiotics.

nos ajudam a digerir os alimentos ou produzem antibióticos.

And some bacteria are bad for us;

E outras nos causam mal;

they cause diseases and death.

provocam doenças e morte.

To coordinate all the functions bacteria have,

Para coordenar todas as funções das bactérias,

they have to be able to organize,

elas têm que saber se organizar

and they do that just like us humans --

e fazer isso assim como nós, seres humanos,

by communicating.

por meio da comunicação.

But instead of using words,

Mas, em vez de palavras,

they use signaling molecules to communicate with each other.

elas usam moléculas sinalizadoras para se comunicarem entre si.

When bacteria are few,

Quando as bactérias são poucas,

the signaling molecules just flow away,

as moléculas sinalizadoras se dispersam,

like the screams of a man alone in the desert.

como os gritos de um homem sozinho no deserto.

But when there are many bacteria, the signaling molecules accumulate,

Mas, quando há muitas bactérias, as moléculas sinalizadoras se acumulam,

and the bacteria start sensing that they're not alone.

e as bactérias começam a sentir que não estão sozinhas.

They listen to each other.

Elas escutam umas às outras.

In this way, they keep track of how many they are

Desse modo, sabem quantas são

and when they're many enough to initiate a new action.

e quando estão em número suficiente para iniciar uma nova ação.

And when the signaling molecules have reached a certain threshold,

Quando as moléculas sinalizadoras atingem um certo limite,

all the bacteria sense at once that they need to act

todas as bactérias sentem imediatamente que precisam agir da mesma forma.

with the same action.

So bacterial conversation consists of an initiative and a reaction,

A conversa entre bactérias consiste em uma iniciativa e uma reação,

a production of a molecule and the response to it.

a produção de uma molécula e a reação a ela.

In my research, I focused on spying on bacterial communities

Em minha pesquisa, eu me concentrei em espionar as comunidades de bactérias

inside the human body.

dentro do corpo humano.

How does it work?

Como isso funciona?

We have a sample from a patient.

Temos uma amostra de um paciente,

It could be a blood or spit sample.

que pode ser de sangue ou cuspe.

We shoot electrons into the sample,

Disparamos elétrons na amostra,

the electrons will interact with any communication molecules present,

que vão interagir com quaisquer moléculas de comunicação presentes.

and this interaction will give us information

Essa interação vai nos dar informações sobre a identidade das bactérias,

on the identity of the bacteria,

the type of communication

o tipo de comunicação

and how much the bacteria are talking.

e quanto as bactérias estão conversando.

But what is it like when bacteria communicate?

Mas como as bactérias se comunicam?

Before I developed the translation tool,

Antes de eu desenvolver a ferramenta de tradução,

my first assumption was that bacteria would have a primitive language,

eu supunha inicialmente que as bactérias tinham uma língua primitiva,

like infants that haven't developed words and sentences yet.

como os bebês, que ainda não desenvolveram palavras e frases.

When they laugh, they're happy; when they cry, they're sad.

Quando riem, estão felizes; quando choram, estão tristes.

Simples assim.

Simple as that.

But bacteria turned out to be nowhere as primitive as I thought they would be.

Mas acontece que as bactérias não são nada primitivas como eu pensava.

A molecule is not just a molecule.

Uma molécula não é apenas uma molécula.

It can mean different things depending on the context,

Pode significar várias coisas, dependendo do contexto,

just like the crying of babies can mean different things:

assim como o choro dos bebês pode significar coisas diferentes:

sometimes the baby is hungry,

às vezes, o bebê está com fome,

sometimes it's wet,

algumas vezes está molhado,

sometimes it's hurt or afraid.

outras vezes está machucado ou com medo.

Parents know how to decode those cries.

Os pais sabem interpretar esses choros.

And to be a real translation tool,

Para ser uma ferramenta de tradução real,

it had to be able to decode the signaling molecules

tinha que saber interpretar as moléculas sinalizadoras

and translate them depending on the context.

e traduzi-las dependendo do contexto.

And who knows?

E quem sabe?

Maybe Google Translate will adopt this soon.

Talvez o Google Tradutor adote isso em breve.

(Laughter)

(Risos)

Let me give you an example.

Vou dar a vocês um exemplo.

I've brought some bacterial data that can be a bit tricky to understand

Trouxe alguns dados de bactérias,

que podem ser difíceis de entender se vocês forem leigos,

if you're not trained,

but try to take a look.

mas tentem observar.

(Laughter)

(Risos)

Here's a happy bacterial family that has infected a patient.

Aqui está uma família bacteriana feliz que infectou um paciente.

Let's call them the Montague family.

Vamos chamá-la de família Montéquio.

They share resources, they reproduce, and they grow.

Ela compartilha recursos, se reproduz e cresce.

One day, they get a new neighbor,

Um dia, ela ganha um vizinho novo:

bacterial family Capulet.

a família bacteriana Capuleto.

(Laughter)

(Risos)

Everything is fine, as long as they're working together.

Tudo vai bem desde que trabalhem juntas.

But then something unplanned happens.

Mas, então, acontece algo inesperado.

Romeo from Montague has a relationship with Juliet from Capulet.

Romeu, dos Montéquios, se relaciona com Julieta, dos Capuletos.

(Laughter)

(Risos)

And yes, they share genetic material.

E, sim, eles trocam material genético.

(Laughter)

(Risos)

Now, this gene transfer can be dangerous to the Montagues

Essa transferência genética pode ser perigosa aos Montéquios

that have the ambition to be the only family in the patient they have infected,

que têm a ambição de ser a única família no paciente que infectaram

and sharing genes contributes

e o compartilhamento de genes

to the Capulets developing resistance to antibiotics.

contribui para que os Capuletos desenvolvam resistência a antibióticos.

So the Montagues start talking internally to get rid of this other family

Os Montéquios começam a conversar para se livrarem dessa outra família,

by releasing this molecule.

por meio da liberação dessa molécula.

(Laughter)

(Risos)

And with subtitles:

E com legendas:

[Let us coordinate an attack.]

[Vamos coordenar um ataque.]

(Risos)

(Laughter)

Let's coordinate an attack.

Vamos coordenar um ataque.

And then everybody at once responds

Então, todos reagem imediatamente

by releasing a poison that will kill the other family.

liberando um veneno que vai matar a outra família.

[Eliminate!]

[Eliminar!]

(Laughter)

(Risos)

The Capulets respond by calling for a counterattack.

Os Capuletos reagem ordenando um contra-ataque.

[Counterattack!]

[Contra-atacar!]

And they have a battle.

Eles travam uma batalha.

This is a video of real bacteria dueling with swordlike organelles,

Este é um vídeo sobre bactérias reais duelando com organelas do tipo espada,

where they try to kill each other

em que tentam matar umas às outras

by literally stabbing and rupturing each other.

literalmente se apunhalando e rompendo umas às outras.

Whoever's family wins this battle becomes the dominant bacteria.

A família que ganhar essa batalha torna-se na bactéria dominante.

So what I can do is to detect bacterial conversations

Consigo detectar conversas entre bactérias

that lead to different collective behaviors

que levam a diferentes comportamentos coletivos

like the fight you just saw.

como a luta que acabaram de ver.

And what I did was to spy on bacterial communities

Meu trabalho era espionar as comunidades de bactérias

inside the human body

dentro do corpo humano

in patients at a hospital.

em pacientes de um hospital.

I followed 62 patients in an experiment,

Acompanhei 62 pacientes em um experimento,

where I tested the patient samples for one particular infection,

em que testei as amostras deles para uma infecção específica,

without knowing the results of the traditional diagnostic test.

sem saber os resultados do teste de diagnóstico tradicional.

Now, in bacterial diagnostics,

Em diagnósticos bacterianos,

a sample is smeared out on a plate,

uma amostra esfregaço é colocada numa placa.

and if the bacteria grow within five days,

Se as bactérias crescem dentro de cinco dias,

the patient is diagnosed as infected.

o paciente é diagnóstico como infectado.

When I finished the study and I compared the tool results

Quando concluí o estudo e comparei os resultados da ferramenta

to the traditional diagnostic test and the validation test,

com o teste de diagnóstico tradicional e o teste de validação, fiquei chocada.

I was shocked.

It was far more astonishing than I had ever anticipated.

Era muito mais supreendente do que eu havia previsto.

Mas, antes de dizer o que a ferramenta revelou,

But before I tell you what the tool revealed,

I would like to tell you about a specific patient I followed,

eu gostaria de falar de uma paciente específica que acompanhei,

a young girl.

uma moça.

She had cystic fibrosis,

Ela tinha fibrose cística,

a genetic disease that made her lungs susceptible to bacterial infections.

uma doença genética que torna os pulmões suscetíveis a infecções bacterianas.

This girl wasn't a part of the clinical trial.

Essa moça não fazia parte do ensaio clínico.

I followed her because I knew from her medical record

Eu a acompanhei porque sabia, por seu prontuário médico,

that she had never had an infection before.

que ela nunca tinha tido uma infecção antes.

Once a month, this girl went to the hospital

Uma vez por mês, essa moça ia ao hospital

to cough up a sputum sample that she spit in a cup.

para coletar uma amostra de expectoração que cuspia em um copo.

This sample was transferred for bacterial analysis

Essa amostra era transferida para análise bacteriana

at the central laboratory

no laboratório central

so the doctors could act quickly if they discovered an infection.

para que os médicos pudessem agir rapidamente se descobrissem uma infecção.

And it allowed me to test my device on her samples as well.

Isso me permitiu testar meu aparelho também nas amostras dela.

The first two months I measured on her samples, there was nothing.

Nos dois primeiros meses em que medi essas amostras, não havia nada,

But the third month,

mas, no terceiro mês,

I discovered some bacterial chatter in her sample.

descobri uma conversa entre bactérias na amostra dela.

The bacteria were coordinating to damage her lung tissue.

As bactérias estavam se coordenando para danificar o tecido dos pulmões.

But the traditional diagnostics showed no bacteria at all.

Mas o diagnóstico tradicional mostrava que não havia nenhuma bactéria.

I measured again the next month,

Voltei a avaliar no mês seguinte.

and I could see that the bacterial conversations became even more aggressive.

Pude ver que as conversas entre bactérias se tornaram ainda mais agressivas.

Still, the traditional diagnostics showed nothing.

No entanto, o diagnóstico tradicional não mostrava nada.

My study ended, but a half a year later, I followed up on her status

Meu estudo terminou,

mas, meio ano depois, verifiquei o estado dela,

para ver se as bactérias que só eu havia descoberto

to see if the bacteria only I knew about had disappeared

haviam desaparecido sem intervenção médica.

without medical intervention.

They hadn't.

Não haviam.

But the girl was now diagnosed with a severe infection

Mas a moça já havia sido diagnosticada com uma infecção grave

of deadly bacteria.

por bactérias mortais.

It was the very same bacteria my tool discovered earlier.

Eram as mesmas bactérias

que minha ferramenta havia descoberto antes.

And despite aggressive antibiotic treatment,

Apesar do tratamento agressivo com antibióticos,

it was impossible to eradicate the infection.

foi impossível erradicar a infecção.

Doctors deemed that she would not survive her 20s.

Os médicos estimaram que ela não passaria dos 20 anos.

When I measured on this girl's samples,

Quando avaliei as amostras daquela moça,

my tool was still in the initial stage.

minha ferramenta ainda estava na fase inicial.

I didn't even know if my method worked at all,

Eu nem sequer sabia se meu método funcionava mesmo.

therefore I had an agreement with the doctors

Então, eu tinha um acordo com os médicos

not to tell them what my tool revealed

para não dizer o que minha ferramenta revelava

in order not to compromise their treatment.

a fim de não comprometer o tratamento deles.

So when I saw these results that weren't even validated,

Quando vi os resultados que nem mesmo estavam validados,

I didn't dare to tell

não ousei falar,

because treating a patient without an actual infection

porque o tratamento de um paciente sem uma infecção real

also has negative consequences for the patient.

também tem consequências negativas para ele.

But now we know better,

Mas agora sabemos mais a respeito,

and there are many young boys and girls that still can be saved

e há muitos rapazes e moças que ainda podem ser salvos,

because, unfortunately, this scenario happens very often.

porque, infelizmente, esse cenário ocorre com muita frequência.

Patients get infected,

Os pacientes são infectados,

the bacteria somehow don't show on the traditional diagnostic test,

as bactérias não aparecem nos testes de diagnóstico tradicionais

and suddenly, the infection breaks out in the patient with severe symptoms.

e, de repente, a infecção começa no paciente com sintomas graves.

And at that point, it's already too late.

Nesse momento, já é tarde demais.

The surprising result of the 62 patients I followed

O resultado surpreendente dos 62 pacientes que acompanhei

was that my device caught bacterial conversations

foi que meu aparelho captou as conversas entre bactérias

in more than half of the patient samples

em mais da metade das amostras dos pacientes

that were diagnosed as negative by traditional methods.

que foram diagnosticados como negativos pelos métodos tradicionais.

In other words, more than half of these patients went home thinking

Em outras palavras, mais da metade desses pacientes iam para casa

achando que estavam livres da infecção,

they were free from infection,

although they actually carried dangerous bacteria.

embora, na verdade, fossem portadores de bactérias perigosas.

Inside these wrongly diagnosed patients,

Dentro desses pacientes diagnosticados incorretamente,

bacteria were coordinating a synchronized attack.

as bactérias estavam coordenando um ataque sincronizado.

They were whispering to each other.

Sussuravam entre si.

What I call "whispering bacteria"

Chamo de "bactérias sussurrantes"

are bacteria that traditional methods cannot diagnose.

aquelas que os métodos tradicionais não conseguem diagnosticar.

So far, it's only the translation tool that can catch those whispers.

Até o momento, é apenas a ferramenta de tradução

que consegue captar esses sussurros.

I believe that the time frame in which bacteria are still whispering

Creio que o período em que as bactérias ainda estão sussurrando

is a window of opportunity for targeted treatment.

é uma janela de oportunidades para um tratamento direcionado.

If the girl had been treated during this window of opportunity,

Se a moça tivesse sido tratada durante essa janela,

it might have been possible to kill the bacteria

teria sido possível matar as bactérias

in their initial stage,

na fase inicial, antes de a infecção ficar fora de controle.

before the infection got out of hand.

What I experienced with this young girl made me decide to do everything I can

Minha experiência com essa moça me fez decidir fazer tudo o que posso

to push this technology into the hospital.

para introduzir essa tecnologia no hospital.

Together with doctors,

Estou trabalhando com os médicos na implementação da ferramenta em clínicas

I'm already working on implementing this tool in clinics

to diagnose early infections.

para diagnosticar infecções precoces.

Although it's still not known how doctors should treat patients

Embora ainda não se saiba como os médicos devem tratar os pacientes

during the whispering phase,

durante a fase dos sussurros,

this tool can help doctors keep a closer eye on patients in risk.

essa ferramenta pode ajudar os médicos a observar de perto os pacientes em risco.

It could help them confirm if a treatment had worked or not,

Pode ajudá-los a confirmar se um tratamento funcionou ou não,

and it could help answer simple questions:

e pode ajudar a responder a perguntas simples:

Is the patient infected?

"O paciente está infectado?

And what are the bacteria up to?

O que as bactérias estão tramando?"

Bacteria talk,

As bactérias conversam,

they make secret plans,

fazem planos secretos

and they send confidential information to each other.

e trocam informações confidenciais entre si.

But not only can we catch them whispering,

Mas não só conseguimos pegá-las sussurrando,

we can all learn their secret language

como também podemos aprender a língua secreta delas

and become ourselves bacterial whisperers.

e nos tornarmos sussurradores bacterianos.

And, as bacteria would say,

E, como as bactérias diriam:

"3-oxo-C12-aniline."

"3-oxo-C12-anilina".

(Laughter)

(Risos)

(Applause)

(Aplausos)

Thank you.

Obrigada.