Joe DeRisi: Hunting the next killer virus

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TED


Por favor, faça duplo clique nas legendas em inglês abaixo para reproduzir o vídeo.

Tradutor: João Mestre Costa Revisora: Jeff Caponero
00:12
How can we investigate
0
12160
3000
Como é que podemos investigar
00:15
this flora of viruses that surround us, and aid medicine?
1
15160
5000
esta diversidade de vírus que nos rodeiam e ajudar a medicina?
00:20
How can we turn our cumulative knowledge of virology
2
20160
4000
Como podemos transformar o nosso conhecimento acumulado de virologia
00:24
into a simple, hand-held, single diagnostic assay?
3
24160
4000
num instrumento de diagnóstico simples que caiba numa mão?
00:28
I want to turn everything we know right now about detecting viruses
4
28160
3000
Quero transformar tudo o que sabemos neste momento sobre detetar vírus
00:31
and the spectrum of viruses that are out there
5
31160
2000
e sobre o espetro de vírus que por aí andam
00:33
into, let's say, a small chip.
6
33160
3000
num pequeno chip.
00:36
When we started thinking about this project --
7
36160
2000
Quando começámos a pensar neste projeto,
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how we would make a single diagnostic assay
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38160
3000
como construir um instrumento simples de diagnóstico
00:41
to screen for all pathogens simultaneously --
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41160
3000
para analisar em simultâneo todos os agentes patogénicos,
00:44
well, there's some problems with this idea.
10
44160
2000
surgiram alguns problemas com esta ideia.
00:46
First of all, viruses are pretty complex,
11
46160
4000
Em primeiro lugar, os vírus são bastante complexos,
00:50
but they're also evolving very fast.
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50160
4000
e também evoluem bastante depressa.
00:54
This is a picornavirus.
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54160
1000
Isto é um picornavírus.
00:55
Picornaviruses -- these are things that include
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55160
2000
Os picornavírus incluem a constipação comum e a poliomielite, coisas como estas.
00:57
the common cold and polio, things like this.
15
57160
3000
01:00
You're looking at the outside shell of the virus,
16
60160
2000
Estamos a observar a cápsula exterior do vírus.
01:02
and the yellow color here are those parts of the virus
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62160
3000
Esta cor amarela aqui são regiões do vírus
01:05
that are evolving very, very fast,
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65160
2000
que evoluem muito rapidamente,
01:07
and the blue parts are not evolving very fast.
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67160
2000
e as regiões azuis não evoluem muito depressa.
01:09
When people think about making pan-viral detection reagents,
20
69160
3000
Quando se tentam fazer reagentes de deteção pan-viral,
01:12
usually it's the fast-evolving problem that's an issue,
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72160
4000
geralmente o maior problema decorre da evolução rápida,
porque como podemos detetar estruturas se elas estão sempre a mudar?
01:16
because how can we detect things if they're always changing?
22
76160
2000
01:18
But evolution is a balance:
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78160
2000
Mas a evolução é um equilíbrio:
01:20
where you have fast change, you also have ultra-conservation --
24
80160
4000
onde ocorrem mudanças rápidas, também existe ultraconservação,
01:24
things that almost never change.
25
84160
2000
coisas que quase nunca mudam.
01:26
And so we looked into this a little more carefully,
26
86160
3000
Então olhámos para isto um pouco mais atentamente,
01:29
and I'm going to show you data now.
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89160
1000
e vou mostrar-vos alguns dados.
01:30
This is just some stuff you can do on the computer from the desktop.
28
90160
3000
Isto são coisas que podemos fazer no computador.
01:33
I took a bunch of these small picornaviruses,
29
93160
2000
Peguei nuns quantos destes pequenos picornavírus,
01:35
like the common cold, like polio and so on,
30
95160
2000
como a constipação comum, a pólio, etc.,
01:37
and I just broke them down into small segments.
31
97160
4000
e quebrei-os em pequenos segmentos.
01:41
And so took this first example, which is called coxsackievirus,
32
101160
3000
Peguei neste primeiro exemplo, que é chamado de coxsackievírus,
01:44
and just break it into small windows.
33
104160
2000
e parti-o em pequenas aberturas.
01:46
And I'm coloring these small windows blue
34
106160
2000
Estou a colorir essas pequenas aberturas de azul
01:48
if another virus shares an identical sequence in its genome
35
108160
5000
se outro vírus partilhar uma sequência idêntica no seu genoma com a desse vírus.
01:53
to that virus.
36
113160
1000
01:54
These sequences right up here --
37
114160
2000
Estas sequências aqui,
01:56
which don't even code for protein, by the way --
38
116160
2000
que, aliás, nem sequer codificam proteínas,
01:58
are almost absolutely identical across all of these,
39
118160
3000
são praticamente idêntica entre todos estes,
02:01
so I could use this sequence as a marker
40
121160
4000
então posso utilizar esta sequência como um marcador
02:05
to detect a wide spectrum of viruses,
41
125160
2000
para detetar um vasto espetro de vírus,
02:07
without having to make something individual.
42
127160
3000
sem ter que construir algo específico.
Ora bem, aqui existe grande diversidade:
02:10
Now, over here there's great diversity:
43
130160
2000
02:12
that's where things are evolving fast.
44
132160
2000
é onde tudo evolui rapidamente.
02:14
Down here you can see slower evolution: less diversity.
45
134160
4000
Aqui em baixo, observamos uma evolução mais lenta: menor diversidade.
02:18
Now, by the time we get out here to, let's say,
46
138160
2000
Quando nós aqui chegarmos,
02:20
acute bee paralysis virus --
47
140160
2000
ao vírus da paralisia aguda das abelhas,
02:22
probably a bad one to have if you're a bee ---
48
142160
2000
provavelmente um mau vírus para as abelhas,
02:24
this virus shares almost no similarity to coxsackievirus,
49
144160
5000
este vírus não partilha praticamente nenhuma semelhança com o coxsackievírus,
02:29
but I can guarantee you that the sequences that are most conserved
50
149160
4000
mas posso garantir-vos que as sequências que são mais conservadas
02:33
among these viruses on the right-hand of the screen
51
153160
2000
entre estes vírus no lado direito do ecrã
02:35
are in identical regions right up here.
52
155160
3000
encontram-se em regiões idênticas aqui.
02:38
And so we can encapsulate these regions of ultra-conservation
53
158160
3000
Então nós podemos encapsular estas regiões de ultraconservação
02:41
through evolution -- how these viruses evolved --
54
161160
3000
através da evolução, como estes vírus evoluíram,
02:44
by just choosing DNA elements or RNA elements
55
164160
3000
escolhendo somente elementos de ADN ou de ARN
02:47
in these regions to represent on our chip as detection reagents.
56
167160
4000
nestas regiões para representar no nosso chip como reagentes de deteção.
02:51
OK, so that's what we did, but how are we going to do that?
57
171160
3000
Foi isso que fizemos, mas como fomos fazer isso?
02:54
Well, for a long time, since I was in graduate school,
58
174160
2000
Durante muito tempo, desde que eu andava na faculdade,
02:56
I've been messing around making DNA chips --
59
176160
3000
tenho andado entretido a construir chips de ADN,
02:59
that is, printing DNA on glass.
60
179160
2000
isto é, a imprimir ADN em vidro.
03:01
And that's what you see here:
61
181160
1000
E é isso que veem aqui, estas pequenas manchas são apenas ADN impresso em vidro,
03:02
These little salt spots are just DNA tacked onto glass,
62
182160
3000
03:05
and so I can put thousands of these on our glass chip
63
185160
3000
e eu posso colocar milhares nos chips de vidro
e utilizá-las como reagentes de deteção.
03:08
and use them as a detection reagent.
64
188160
2000
03:10
We took our chip over to Hewlett-Packard
65
190160
2000
Levámos o nosso chip à Hewlett-Packard
03:12
and used their atomic force microscope on one of these spots,
66
192160
2000
e usámos o microscópio de força atómica num destes pontos,
03:14
and this is what you see:
67
194160
2000
e isto é o que é visível:
03:16
you can actually see the strands of DNA lying flat on the glass here.
68
196160
3000
vemos as cadeias de ADN estendidas sobre o vidro.
03:19
So, what we're doing is just printing DNA on glass --
69
199160
3000
Então, estamos a imprimir ADN em vidro,
03:22
little flat things -- and these are going to be markers for pathogens.
70
202160
4000
pequenas coisas achatadas, que vai servir de marcador para patogénios.
03:26
OK, I make little robots in lab to make these chips,
71
206160
3000
Assim, construí pequenos robôs no laboratório para montar os chips,
03:29
and I'm really big on disseminating technology.
72
209160
3000
e sou um adepto da disseminação da tecnologia.
03:32
If you've got enough money to buy just a Camry,
73
212160
3000
Se têm dinheiro suficiente para comprar uma Camry,
03:35
you can build one of these too,
74
215160
2000
também podem construir isto.
03:37
and so we put a deep how-to guide on the Web, totally free,
75
217160
4000
Disponibilizamos um manual de instruções completo na web, gratuitamente,
03:41
with basically order-off-the-shelf parts.
76
221160
2000
basicamente com a indicação das peças a encomendar.
03:43
You can build a DNA array machine in your garage.
77
223160
3000
Podem construir uma máquina de microarranjo de ADN na garagem.
03:46
Here's the section on the all-important emergency stop switch.
78
226160
3000
Esta é a secção dos imprescindíveis botões stop de emergência.
03:49
(Laughter)
79
229160
2000
(Risos)
03:51
Every important machine's got to have a big red button.
80
231160
3000
Qualquer máquina importante tem de ter um grande botão vermelho.
03:54
But really, it's pretty robust.
81
234160
2000
Agora a sério, é bastante resistente.
03:56
You can actually be making DNA chips in your garage
82
236160
3000
Podem fazer chips de ADN na garagem,
03:59
and decoding some genetic programs pretty rapidly. It's a lot of fun.
83
239160
4000
e descodificar alguns programas genéticos rapidamente.
É bastante divertido.
04:03
(Laughter)
84
243160
1000
(Risos)
04:04
And so what we did -- and this is a really cool project --
85
244160
4000
Este é um projeto muito interessante,
começámos por fazer um chip de vírus respiratórios.
04:08
we just started by making a respiratory virus chip.
86
248160
2000
04:10
I talked about that --
87
250160
2000
Já falei disto?
Uma situação em que se dirigem a uma clínica
04:12
you know, that situation where you go into the clinic
88
252160
2000
04:14
and you don't get diagnosed?
89
254160
2000
e não são diagnosticados?
Pusemos todos os vírus respiratórios humanos num chip
04:16
Well, we just put basically all the human respiratory viruses
90
256160
2000
04:18
on one chip, and we threw in herpes virus for good measure --
91
258160
3000
e pusemos também o vírus do herpes, por precaução, porque não?
04:21
I mean, why not?
92
261160
1000
04:22
The first thing you do as a scientist is,
93
262160
2000
A primeira coisa a fazer como cientistas é: têm de se certificar que o teste funciona.
04:24
you make sure stuff works.
94
264160
1000
04:25
And so what we did is, we take tissue culture cells
95
265160
3000
Então fizemos uma cultura de células, infetámo-la com vários vírus,
04:28
and infect them with various viruses,
96
268160
2000
04:30
and we take the stuff and fluorescently label the nucleic acid,
97
270160
4000
pegámos na preparação e marcámos por fluorescência o ácido nucleico,
04:34
the genetic material that comes out of these tissue culture cells --
98
274160
3000
o material genético que obtivemos dessa cultura celular
04:37
mostly viral stuff -- and stick it on the array to see where it sticks.
99
277160
4000
— sobretudo material viral — e colocámo-lo sobre o chip para ver onde hibridava.
04:41
Now, if the DNA sequences match, they'll stick together,
100
281160
2000
Se as sequências de ADN corresponderem, ficam unidas,
04:43
and so we can look at spots.
101
283160
2000
e depois podemos ir ver os pontos.
04:45
And if spots light up, we know there's a certain virus in there.
102
285160
2000
Se houver pontos fluorescentes, existe ali um certo vírus.
04:47
That's what one of these chips really looks like,
103
287160
2000
Este é o aspeto de um desses chips.
04:49
and these red spots are, in fact, signals coming from the virus.
104
289160
3000
Os pontos vermelhos são um sinal proveniente do vírus.
04:52
And each spot represents a different family of virus
105
292160
3000
Cada ponto representa uma família ou uma espécie diferente de vírus.
04:55
or species of virus.
106
295160
1000
04:56
And so, that's a hard way to look at things,
107
296160
2000
Esta é uma forma complicada de ver o resultado.
04:58
so I'm just going to encode things as a little barcode,
108
298160
2000
Vou codificar a informação como um código de barras,
05:00
grouped by family, so you can see the results in a very intuitive way.
109
300160
4000
agrupado por famílias, para podermos ver o resultado de forma mais intuitiva.
05:04
What we did is, we took tissue culture cells
110
304160
2000
Pegámos em culturas de células de tecido e infetámo-las com adenovírus.
05:06
and infected them with adenovirus,
111
306160
2000
05:08
and you can see this little yellow barcode next to adenovirus.
112
308160
4000
Vemos este código de barras amarelo próximo do adenovírus.
05:12
And, likewise, we infected them with parainfluenza-3 --
113
312160
3000
Do mesmo modo, infetámos com parainfluenza-3 — um paramyxovírus.
05:15
that's a paramyxovirus -- and you see a little barcode here.
114
315160
2000
Vemos um código de barras aqui.
05:17
And then we did respiratory syncytial virus.
115
317160
3000
Depois fizemos o vírus sincicial respiratório.
05:20
That's the scourge of daycare centers everywhere --
116
320160
2000
É o flagelo dos centros de dia por todo o lado
05:22
it's like boogeremia, basically.
117
322160
2000
— é o "bicho papão".
05:24
(Laughter)
118
324160
1000
(Risos)
05:25
You can see that this barcode is the same family,
119
325160
4000
Vemos que este código de barras é da mesma família,
05:29
but it's distinct from parainfluenza-3,
120
329160
2000
mas é distinto do parainfluenza-3, que vos dá uma má constipação.
05:31
which gives you a very bad cold.
121
331160
2000
05:33
And so we're getting unique signatures, a fingerprint for each virus.
122
333160
3000
Assim obtemos assinaturas únicas, uma impressão digital para cada vírus.
05:36
Polio and rhino: they're in the same family, very close to each other.
123
336160
3000
O pólio e o rino estão ambas na mesma família, perto uma da outra.
05:39
Rhino's the common cold, and you all know what polio is,
124
339160
2000
Rino é a constipação comum.
05:41
and you can see that these signatures are distinct.
125
341160
3000
Verificarmos que estas assinaturas são diferentes.
05:44
And Kaposi's sarcoma-associated herpes virus
126
344160
3000
O vírus do herpes associado ao sarcoma de Kaposi
05:47
gives a nice signature down here.
127
347160
2000
dá-nos aqui uma bela assinatura.
05:49
And so it is not any one stripe or something
128
349160
2000
Não é uma risca qualquer ou assim
05:51
that tells me I have a virus of a particular type here;
129
351160
2000
que me diz que tenho aqui um vírus de um determinado tipo,
05:53
it's the barcode that in bulk represents the whole thing.
130
353160
4000
é o código de barras que, no seu todo, representa essa informação.
05:57
All right, I can see a rhinovirus --
131
357160
2000
Ok, eu posso ver um rinovírus
— e aqui está ampliado do código de barras do rinovírus —
05:59
and here's the blow-up of the rhinovirus's little barcode --
132
359160
2000
06:01
but what about different rhinoviruses?
133
361160
2000
mas então e diferentes rinovírus?
06:03
How do I know which rhinovirus I have?
134
363160
2000
Como sei que rinovírus tenho?
06:05
There're 102 known variants of the common cold,
135
365160
3000
Há 102 variantes conhecidas da constipação comum,
06:08
and there're only 102 because people got bored collecting them:
136
368160
3000
e são apenas 102 porque as pessoas fartaram-se de os catalogar:
06:11
there are just new ones every year.
137
371160
2000
surgem novos todos os anos.
06:13
And so, here are four different rhinoviruses,
138
373160
2000
Aqui estão quatro rinovírus diferentes,
06:15
and you can see, even with your eye,
139
375160
2000
e vemos, até a olho nu,
sem qualquer programa especial de reconhecimento
06:17
without any fancy computer pattern-matching
140
377160
2000
06:19
recognition software algorithms,
141
379160
2000
de padrões semelhantes através de algoritmos,
06:21
that you can distinguish each one of these barcodes from each other.
142
381160
3000
que é possível distinguir estes códigos de barras uns dos outros.
06:24
Now, this is kind of a cheap shot,
143
384160
2000
Este é uma espécie de exemplo base,
06:26
because I know what the genetic sequence of all these rhinoviruses is,
144
386160
3000
porque eu sei qual é a sequência genética de todos estes rinovírus,
06:29
and I in fact designed the chip
145
389160
1000
e desenhei o chip, propositadamente, para poder diferenciá-los.
06:30
expressly to be able to tell them apart,
146
390160
2000
06:32
but what about rhinoviruses that have never seen a genetic sequencer?
147
392160
4000
Mas então os rinovírus que nunca viram um sequenciador genético?
Não sabemos qual é a sequência, apenas os obtivemos.
06:36
We don't know what the sequence is; just pull them out of the field.
148
396160
2000
06:38
So, here are four rhinoviruses
149
398160
2000
Temos então quatro rinovírus dos quais nunca soubemos nada,
06:40
we never knew anything about --
150
400160
2000
06:42
no one's ever sequenced them -- and you can also see
151
402160
3000
nunca ninguém os sequenciou.
E vemos que obtêm padrões únicos e distinguíveis.
06:45
that you get unique and distinguishable patterns.
152
405160
2000
Podemos imaginar a construção de uma biblioteca, real ou virtual,
06:47
You can imagine building up some library, whether real or virtual,
153
407160
3000
06:50
of fingerprints of essentially every virus.
154
410160
2000
de impressões digitais de todos os vírus.
06:52
But that's, again, shooting fish in a barrel, you know, right?
155
412160
3000
Mas isso é, de novo, caçar galinhas na capoeira, percebem?
06:55
You have tissue culture cells. There are a ton of viruses.
156
415160
2000
Temos tecidos em cultura celular: há centenas de vírus.
06:57
What about real people?
157
417160
2000
E então com pessoas a sério?
06:59
You can't control real people, as you probably know.
158
419160
2000
Não podemos controlar pessoas a sério, como devem saber.
07:01
You have no idea what someone's going to cough into a cup,
159
421160
4000
Não fazemos ideia do que uma pessoa vai tossir para um copo,
07:05
and it's probably really complex, right?
160
425160
3000
e é decerto muito complexo, não é?
Pode ter inúmeras bactérias, mais do que um vírus,
07:08
It could have lots of bacteria, it could have more than one virus,
161
428160
3000
07:11
and it certainly has host genetic material.
162
431160
2000
certamente tem material genético do hospedeiro,
07:13
So how do we deal with this?
163
433160
1000
como lidar com isso?
07:14
And how do we do the positive control here?
164
434160
2000
Como fazemos o controlo positivo nesta situação?
07:16
Well, it's pretty simple.
165
436160
2000
É simples.
07:18
That's me, getting a nasal lavage.
166
438160
2000
Aqui, estou a fazer uma lavagem nasal.
07:20
And the idea is, let's experimentally inoculate people with virus.
167
440160
5000
A ideia é, experimentalmente, inocular pessoas com vírus.
07:25
This is all IRB-approved, by the way; they got paid.
168
445160
5000
A propósito tudo isto é aprovado pelo comité de ética IRB, foram pagos.
07:30
And basically we experimentally inoculate people
169
450160
3000
E basicamente, experimentalmente inoculámos pessoas
com o vírus da constipação comum.
07:33
with the common cold virus.
170
453160
1000
07:34
Or, even better, let's just take people
171
454160
2000
Ou, melhor ainda, fomos diretamente às urgências buscar pessoas
07:36
right out of the emergency room --
172
456160
1000
07:37
undefined, community-acquired respiratory tract infections.
173
457160
4000
com infeções do trato respiratório, adquiridas na comunidade e indefinidas.
07:41
You have no idea what walks in through the door.
174
461160
2000
Não fazemos ideia do que aparece.
07:43
So, let's start off with the positive control first,
175
463160
3000
Então, vamos começar primeiro pelo controlo positivo,
07:46
where we know the person was healthy.
176
466160
2000
onde sabemos que a pessoa estava saudável.
07:48
They got a shot of virus up the nose,
177
468160
2000
Elas recebem uma dose de vírus pelo nariz, vamos ver o que acontece.
07:50
let's see what happens.
178
470160
1000
07:51
Day zero: nothing happening.
179
471160
2000
Dia 0: nada acontece.
07:53
They're healthy; they're clean -- it's amazing.
180
473160
2000
Estão saudáveis, estão limpas, é fantástico.
07:55
Actually, we thought the nasal tract might be full of viruses
181
475160
2000
Pensámos que o trato nasal tivesse vírus, mesmo quando saudáveis.
07:57
even when you're walking around healthy.
182
477160
1000
07:58
It's pretty clean. If you're healthy, you're pretty healthy.
183
478160
2000
Está bastante limpo.
08:00
Day two: we get a very robust rhinovirus pattern,
184
480160
4000
Dia 2: surge um padrão consistente com rinovírus,
muito semelhante ao obtido em laboratório
08:04
and it's very similar to what we get in the lab
185
484160
2000
na experiência com tecidos em cultura celular.
08:06
doing our tissue culture experiment.
186
486160
1000
08:07
So that's great, but again, cheap shot, right?
187
487160
3000
Fantástico, mas de novo, um tiro fácil, não é?
08:10
We put a ton of virus up this guy's nose. So --
188
490160
2000
Pusemos uma data de vírus no nariz dele, queríamos que funcionasse.
08:12
(Laughter)
189
492160
1000
08:13
-- I mean, we wanted it to work. He really had a cold.
190
493160
4000
(Risos)
Ele teve mesmo uma constipação.
E então com as pessoas apanhadas na rua?
08:17
So, how about the people who walk in off the street?
191
497160
4000
Temos aqui dois indivíduos anónimos representados por códigos.
08:21
Here are two individuals represented by their anonymous ID codes.
192
501160
2000
08:23
They both have rhinoviruses; we've never seen this pattern in lab.
193
503160
4000
Ambos têm rinovírus. Nunca vimos este padrão no laboratório.
08:27
We sequenced part of their viruses;
194
507160
2000
Sequenciámos partes dos seus vírus.
08:29
they're new rhinoviruses no one's actually even seen.
195
509160
3000
São rinovírus novos que nunca víramos.
As nossas sequências evolucionárias conservadas
08:32
Remember, our evolutionary-conserved sequences
196
512160
2000
08:34
we're using on this array allow us to detect
197
514160
2000
que usamos neste teste permitem-nos detetar
08:36
even novel or uncharacterized viruses,
198
516160
2000
vírus novos e não classificados,
08:38
because we pick what is conserved throughout evolution.
199
518160
4000
porque escolhemos o que é conservado durante a evolução.
Aqui está outro indivíduo. Podem tentar aqui o vosso diagnóstico.
08:42
Here's another guy. You can play the diagnosis game yourself here.
200
522160
3000
08:45
These different blocks represent
201
525160
2000
Estes diferentes blocos representam os diferentes vírus
08:47
the different viruses in this paramyxovirus family,
202
527160
2000
na família do paramixovírus.
08:49
so you can kind of go down the blocks
203
529160
1000
Podem percorrer os blocos e ver onde está o sinal.
08:50
and see where the signal is.
204
530160
2000
08:52
Well, doesn't have canine distemper; that's probably good.
205
532160
3000
Não tem cinomose canina, o que é bom sinal.
08:55
(Laughter)
206
535160
2000
(Risos)
08:57
But by the time you get to block nine,
207
537160
2000
Mas quando chegarem ao bloco nove, encontram o vírus sincicial respiratório.
08:59
you see that respiratory syncytial virus.
208
539160
2000
09:01
Maybe they have kids. And then you can see, also,
209
541160
3000
Talvez tenham filhos.
Vemos também o membro familiar relacionado:
09:04
the family member that's related: RSVB is showing up here.
210
544160
2000
o vírus sincicial respiratório aparece aqui.
09:06
So, that's great.
211
546160
1000
09:07
Here's another individual, sampled on two separate days --
212
547160
3000
Este é outro indivíduo. Recolhemos amostras em dois dias distintos
09:10
repeat visits to the clinic.
213
550160
2000
— visitas repetidas à clínica.
09:12
This individual has parainfluenza-1,
214
552160
3000
Este indivíduo tem parainfluenza-1,
09:15
and you can see that there's a little stripe over here
215
555160
2000
e verificamos que há aqui uma pequena risca
09:17
for Sendai virus: that's mouse parainfluenza.
216
557160
3000
para o vírus Sendai: a parainfluenza dos ratos.
09:20
The genetic relationships are very close there. That's a lot of fun.
217
560160
4000
As relações genéticas são muito próximas. É muito interessante.
Então, nós construímos o chip.
09:24
So, we built out the chip.
218
564160
1000
09:25
We made a chip that has every known virus ever discovered on it.
219
565160
4000
Criámos um chip com todos os vírus conhecidos.
Porque não? Todos os vírus das plantas, dos insetos, os vírus marinhos.
09:29
Why not? Every plant virus, every insect virus, every marine virus.
220
569160
3000
09:32
Everything that we could get out of GenBank --
221
572160
2000
Tudo o que conseguimos descobrir no GenBank,
09:34
that is, the national repository of sequences.
222
574160
2000
ou seja, no repositório nacional de sequências.
09:36
Now we're using this chip. And what are we using it for?
223
576160
3000
Atualmente estamos a utilizar este chip. E para quê?
09:39
Well, first of all, when you have a big chip like this,
224
579160
2000
Primeiro, quando há um grande chip como este,
09:41
you need a little bit more informatics,
225
581160
2000
é preciso mais informática.
09:43
so we designed the system to do automatic diagnosis.
226
583160
2000
Desenhámos um sistema para automatizar o diagnóstico.
09:45
And the idea is that we simply have virtual patterns,
227
585160
3000
A ideia é termos padrões virtuais,
porque nunca vamos conseguir arranjar amostras de todos os vírus.
09:48
because we're never going to get samples of every virus --
228
588160
2000
09:50
it would be virtually impossible. But we can get virtual patterns,
229
590160
3000
Seria impossível, mas podemos ter padrões virtuais,
e compará-los com o resultado observado,
09:53
and compare them to our observed result --
230
593160
2000
09:55
which is a very complex mixture -- and come up with some sort of score
231
595160
4000
que é uma mistura complexa e nos fornece uma espécie de pontuação
sobre quão provável é isto ser um rinovírus ou algo do género.
09:59
of how likely it is this is a rhinovirus or something.
232
599160
3000
10:02
And this is what this looks like.
233
602160
2000
E é com isto que se parece.
Se, por exemplo, usámos uma cultura celular
10:04
If, for example, you used a cell culture
234
604160
2000
10:06
that's chronically infected with papilloma,
235
606160
2000
que está cronicamente infetada com papiloma
10:08
you get a little computer readout here,
236
608160
2000
recebemos uma notificação do computador,
10:10
and our algorithm says it's probably papilloma type 18.
237
610160
4000
e o nosso algoritmo diz que é provavelmente papiloma tipo 18.
De facto, é com o que estas culturas celulares, em particular,
10:14
And that is, in fact, what these particular cell cultures
238
614160
2000
10:16
are chronically infected with.
239
616160
2000
estão cronicamente infetadas.
10:18
So let's do something a little bit harder.
240
618160
2000
Vamos fazer algo um pouco mais complicado.
10:20
We put the beeper in the clinic.
241
620160
1000
Pusemos o beeper na clínica.
10:21
When somebody shows up, and the hospital doesn't know what to do
242
621160
3000
Quando alguém surge e o hospital não sabe o que fazer
10:24
because they can't diagnose it, they call us.
243
624160
2000
não o conseguem diagnosticar, contactam-nos.
10:26
That's the idea, and we're setting this up in the Bay Area.
244
626160
2000
Estamos a implementar isto na Bay Area.
10:28
And so, this case report happened three weeks ago.
245
628160
2000
Este caso foi-nos reportado há três semanas.
10:30
We have a 28-year-old healthy woman, no travel history,
246
630160
3000
Temos uma mulher de 28 anos saudável, sem historial de viagens,
10:33
[unclear], doesn't smoke, doesn't drink.
247
633160
3000
não fuma, não bebe.
10:36
10-day history of fevers, night sweats, bloody sputum --
248
636160
4000
Com febre há 10 dias, suores noturnos, sangue na expetoração
— tem tossido sangue — dores musculares.
10:40
she's coughing up blood -- muscle pain.
249
640160
2000
10:42
She went to the clinic, and they gave her antibiotics
250
642160
4000
Dirigiu-se à clínica, deram-lhe antibióticos
e mandaram-na para casa.
10:46
and then sent her home.
251
646160
1000
10:47
She came back after ten days of fever, right? Still has the fever,
252
647160
4000
Voltou após 10 dias de febre, ainda tem febre e está hipóxica
10:51
and she's hypoxic -- she doesn't have much oxygen in her lungs.
253
651160
3000
— não tem muito oxigénio nos pulmões.
10:54
They did a CT scan.
254
654160
1000
Fizeram uma TAC.
10:55
A normal lung is all sort of dark and black here.
255
655160
4000
Um pulmão normal é, por regra, escuro e preto aqui.
Esta coloração branca, não é boa.
10:59
All this white stuff -- it's not good.
256
659160
2000
11:01
This sort of tree and bud formation indicates there's inflammation;
257
661160
3000
Esta espécie de árvore e vesículas indica que existe inflamação,
11:04
there's likely to be infection.
258
664160
2000
é provável que exista uma infeção.
11:06
OK. So, the patient was treated then
259
666160
3000
Então, a doente foi depois tratada
com um antibiótico cefalosporina de terceira geração e doxiciclina.
11:09
with a third-generation cephalosporin antibiotic and doxycycline,
260
669160
4000
11:13
and on day three, it didn't help: she had progressed to acute failure.
261
673160
4000
No terceiro dia, sem se resolver: ela progrediu para falha aguda.
11:17
They had to intubate her, so they put a tube down her throat
262
677160
3000
Tiveram que entubá-la, colocaram-lhe um tubo na garganta
e começaram a ventilá-la mecanicamente.
11:20
and they began to mechanically ventilate her.
263
680160
1000
11:21
She could no longer breathe for herself.
264
681160
2000
Não conseguia respirar autonomamente.
11:23
What to do next? Don't know.
265
683160
2000
O que fazer a seguir? Não se sabe.
11:25
Switch antibiotics: so they switched to another antibiotic,
266
685160
3000
Mudaram-lhe os antibióticos. Tamiflu.
11:28
Tamiflu.
267
688160
2000
Não é claro porque é que pensaram que ela tinha gripe
11:30
It's not clear why they thought she had the flu,
268
690160
2000
11:32
but they switched to Tamiflu.
269
692160
2000
mas administraram-lhe Tamiflu.
11:34
And on day six, they basically threw in the towel.
270
694160
2000
Ao sexto dia, desistiram.
11:36
You do an open lung biopsy when you've got no other options.
271
696160
4000
Só se faz uma biópsia de pulmões abertos quando não há alternativa.
11:40
There's an eight percent mortality rate with just doing this procedure,
272
700160
2000
Há uma mortalidade de 8% associada a este procedimento,
11:42
and so basically -- and what do they learn from it?
273
702160
3000
e o que é que se aprende com isso?
11:45
You're looking at her open lung biopsy.
274
705160
2000
Estão a olhar para a biópsia de pulmão aberto.
11:47
And I'm no pathologist, but you can't tell much from this.
275
707160
2000
Não se pode dizer muito a partir disto.
11:49
All you can tell is, there's a lot of swelling: bronchiolitis.
276
709160
3000
Só podemos dizer que há uma grande inflamação: bronquiolite.
11:52
It was "unrevealing": that's the pathologist's report.
277
712160
3000
Inconclusivo. Foi o relatório do patologista.
11:55
And so, what did they test her for?
278
715160
3000
Então, a que é que a testaram?
11:58
They have their own tests, of course,
279
718160
1000
Eles tinham os seus testes, claro.
11:59
and so they tested her for over 70 different assays,
280
719160
3000
Testaram-na para mais de 70 ensaios diferentes,
12:02
for every sort of bacteria and fungus and viral assay
281
722160
3000
para todos os tipos de bactérias e fungos e vírus
12:05
you can buy off the shelf:
282
725160
2000
cujos ensaios se podem encomendar:
12:07
SARS, metapneumovirus, HIV, RSV -- all these.
283
727160
3000
SARS, metapneumovírus, VIH, RSV — isso tudo.
12:10
Everything came back negative, over 100,000 dollars worth of tests.
284
730160
4000
Todos deram negativos. Testes no valor de mais de 100 000 dólares.
12:14
I mean, they went to the max for this woman.
285
734160
3000
Isto é, foram aos limites por esta mulher.
12:17
And basically on hospital day eight, that's when they called us.
286
737160
3000
Só ao oitavo dia de internamento é que nos contactaram.
12:20
They gave us endotracheal aspirate --
287
740160
2000
Forneceram-nos um aspirado endotraqueal
12:22
you know, a little fluid from the throat,
288
742160
2000
ou seja, um pouco de fluido da garganta,
12:24
from this tube that they got down there -- and they gave us this.
289
744160
2000
do tubo que lá inseriram.
12:26
We put it on the chip; what do we see? Well, we saw parainfluenza-4.
290
746160
5000
Pusemo-lo no chip; o que vemos? Vemos parainfluenza-4.
12:31
Well, what the hell's parainfluenza-4?
291
751160
2000
Mas, que diabo é parainfluenza-4?
12:33
No one tests for parainfluenza-4. No one cares about it.
292
753160
3000
Ninguém faz testes para parainfluenza-4. Ninguém lhe liga nenhuma.
12:36
In fact, it's not even really sequenced that much.
293
756160
3000
Nem sequer é sequenciada frequentemente.
12:39
There's just a little bit of it sequenced.
294
759160
2000
Só há uma porção sequenciada.
12:41
There's almost no epidemiology or studies on it.
295
761160
2000
Quase não existe epidemiologia ou estudos sobre ela.
12:43
No one would even consider it,
296
763160
2000
Ninguém ia sequer considerá-la,
12:45
because no one had a clue that it could cause respiratory failure.
297
765160
3000
porque ninguém sabia que ela podia causar falha respiratória.
12:48
And why is that? Just lore. There's no data --
298
768160
3000
Porquê? Apenas senso comum.
Não há informação que indique se ela causa doenças moderadas ou graves.
12:51
no data to support whether it causes severe or mild disease.
299
771160
4000
12:55
Clearly, we have a case of a healthy person that's going down.
300
775160
3000
Temos o caso de uma pessoa saudável que está a desfalecer.
12:58
OK, that's one case report.
301
778160
3000
É um caso de estudo.
Vou contar uma última coisa nos últimos dois minutos
13:01
I'm going to tell you one last thing in the last two minutes
302
781160
2000
13:03
that's unpublished -- it's going to come out tomorrow --
303
783160
3000
que ainda não foi publicada — vai ser divulgada amanhã.
É um caso interessante de uma aplicação para este chip
13:06
and it's an interesting case of how you might use this chip
304
786160
3000
13:09
to find something new and open a new door.
305
789160
2000
para encontrar algo novo e abrir uma nova porta.
13:11
Prostate cancer. I don't need to give you many statistics
306
791160
4000
Cancro da próstata.
Não necessito de dar muitas estatísticas sobre o cancro da próstata.
13:15
about prostate cancer. Most of you already know it:
307
795160
3000
São conhecidas: terceira causa de morte por cancro nos EUA.
13:18
third leading cause of cancer deaths in the U.S.
308
798160
2000
13:20
Lots of risk factors,
309
800160
2000
Inúmeros fatores de risco,
13:22
but there is a genetic predisposition to prostate cancer.
310
802160
4000
mas há uma predisposição genética para o cancro da próstata.
Em cerca de 10% dos cancros da próstata,
13:26
For maybe about 10 percent of prostate cancer,
311
806160
2000
há indivíduos que apresentam uma predisposição genética.
13:28
there are folks that are predisposed to it.
312
808160
2000
13:30
And the first gene that was mapped in association studies
313
810160
4000
E o primeiro gene que foi mapeado em estudos de associação,
13:34
for this, early-onset prostate cancer, was this gene called RNASEL.
314
814160
4000
para cancro da próstata de ocorrência prematura, foi um gene designado RNASEL.
13:38
What is that? It's an antiviral defense enzyme.
315
818160
3000
O que é? É uma enzima de defesa antivírica.
13:41
So, we're sitting around and thinking,
316
821160
2000
Então podemos pensar:
porque é que os indivíduos que têm a mutação,
13:43
"Why would men who have the mutation --
317
823160
2000
13:45
a defect in an antiviral defense system -- get prostate cancer?
318
825160
5000
uma deficiência no sistema de defesa antiviral, vão contrair este cancro?
13:50
It doesn't make sense -- unless, maybe, there's a virus?"
319
830160
3000
Não faz sentido, a não ser que talvez haja um vírus.
13:53
So, we put tumors --- and now we have over 100 tumors -- on our array.
320
833160
6000
Então, colocámos tumores no nosso chip — e temos agora mais de 100 tumores.
13:59
And we know who's got defects in RNASEL and who doesn't.
321
839160
3000
Sabemos quem tem deficiências em RNASEL e quem não tem.
14:02
And I'm showing you the signal from the chip here,
322
842160
3000
Estou a mostrar aqui o sinal proveniente do chip,
14:05
and I'm showing you for the block of retroviral oligos.
323
845160
4000
e estou a mostrá-lo para o bloco de oligorretrovirais.
O que vos posso dizer sobre o sinal é que
14:09
And what I'm telling you here from the signal, is
324
849160
2000
14:11
that men who have a mutation in this antiviral defense enzyme,
325
851160
4000
homens com mutações neste sistema de defesa antiviral,
e que têm um tumor, frequentemente têm — 40% das vezes —
14:15
and have a tumor, often have -- 40 percent of the time --
326
855160
4000
14:19
a signature which reveals a new retrovirus.
327
859160
4000
uma assinatura que revela um novo retrovírus.
14:23
OK, that's pretty wild. What is it?
328
863160
3000
Isto é bastante misterioso. O que é?
Clonámos o vírus inteiro.
14:26
So, we clone the whole virus.
329
866160
1000
14:27
First of all, I'll tell you that a little automated prediction told us
330
867160
4000
Antes de mais, informo que uma previsão automática avisou-nos
que era bastante semelhante a um vírus de rato.
14:31
it was very similar to a mouse virus.
331
871160
2000
14:33
But that doesn't tell us too much,
332
873160
1000
Mas isso não nos diz muito, por isso acabámos por o clonar todo.
14:34
so we actually clone the whole thing.
333
874160
2000
14:36
And the viral genome I'm showing you right here?
334
876160
2000
O genoma viral que eu estou a mostrar aqui
14:38
It's a classic gamma retrovirus, but it's totally new;
335
878160
3000
é um clássico gama retrovírus, mas é totalmente novo;
14:41
no one's ever seen it before.
336
881160
1000
nunca ninguém o tinha observado.
14:42
Its closest relative is, in fact, from mice,
337
882160
3000
O seu parente mais próximo é, de facto, de um rato.
14:45
and so we would call this a xenotropic retrovirus,
338
885160
4000
Por isso podemos designá-lo como um retrovírus xenotrópico,
porque está a infetar outras espécies que não os ratos.
14:49
because it's infecting a species other than mice.
339
889160
3000
14:52
And this is a little phylogenetic tree
340
892160
2000
Isto é uma pequena árvore filogenética
14:54
to see how it's related to other viruses.
341
894160
2000
para vermos como está relacionado com outros vírus.
14:56
We've done it for many patients now,
342
896160
3000
Já o fizemos para muitos doentes
14:59
and we can say that they're all independent infections.
343
899160
3000
e podemos afirmar que são todos infeções independentes.
Todos eles têm o mesmo vírus,
15:02
They all have the same virus,
344
902160
1000
15:03
but they're different enough that there's reason to believe
345
903160
3000
mas são suficientemente distintos para acreditarmos
15:06
that they've been independently acquired.
346
906160
2000
que foram adquiridos de forma independente.
15:08
Is it really in the tissue? And I'll end up with this: yes.
347
908160
2000
Estará realmente no tecido? Sim.
15:10
We take slices of these biopsies of tumor tissue
348
910160
3000
Tirámos amostras destas biópsias de tecido tumoral
15:13
and use material to actually locate the virus,
349
913160
2000
e usámos material para detetar a localização do vírus,
15:15
and we find cells here with viral particles in them.
350
915160
4000
e encontrámos aqui células com partículas virais.
15:19
These guys really do have this virus.
351
919160
2000
Estas pessoas têm de facto este vírus.
15:21
Does this virus cause prostate cancer?
352
921160
2000
Causará este vírus cancro da próstata?
15:23
Nothing I'm saying here implies causality. I don't know.
353
923160
4000
Nada do que eu disse aqui o implica enquanto causa. Não sei.
15:27
Is it a link to oncogenesis? I don't know.
354
927160
2000
Será um fator que condicione oncogénese? Não sei.
15:29
Is it the case that these guys are just more susceptible to viruses?
355
929160
4000
Dar-se-á o caso de estes indivíduos serem mais suscetíveis ao vírus?
15:33
Could be. And it might have nothing to do with cancer.
356
933160
3000
Pode ser. E até pode não ter nada a ver com o cancro.
15:36
But now it's a door.
357
936160
1000
Mas agora é uma porta.
15:37
We have a strong association between the presence of this virus
358
937160
3000
Temos uma forte associação entre a presença deste vírus
15:40
and a genetic mutation that's been linked to cancer.
359
940160
3000
e a mutação genética que tem estado associada ao cancro.
15:43
That's where we're at.
360
943160
1000
É onde nós estamos.
15:44
So, it opens up more questions than it answers, I'm afraid,
361
944160
4000
Tudo isto levanta mais perguntas do que respostas.
Mas, como sabem, é nisso que a ciência é boa.
15:48
but that's what, you know, science is really good at.
362
948160
2000
15:50
This was all done by folks in the lab --
363
950160
2000
Foi tudo feito por colegas no laboratório,
15:52
I cannot take credit for most of this.
364
952160
1000
não é mérito só meu, é fruto da colaboração entre mim e o Don.
15:53
This is a collaboration between myself and Don.
365
953160
1000
15:54
This is the guy who started the project in my lab,
366
954160
3000
Este iniciou o projeto no meu laboratório,
15:57
and this is the guy who's been doing prostate stuff.
367
957160
2000
e este tem andado a investigar a próstata.
15:59
Thank you very much. (Applause)
368
959160
3000
Muito obrigado a todos.
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