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

Translator: Leslie Gauthier Reviewer: Camille Martínez

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Isabel Vaz Belchior

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 à nossa volta,

whispering,

sussurrando,

making secret plans,

fazendo planos secretos,

building armies with millions of soldiers.

organizando exércitos com milhões de soldados.

And when they decide to attack,

Quando decidem atacar,

they all attack at the same time.

atacam todas ao mesmo tempo.

I'm talking about bacteria.

Estou a falar das bactérias.

(Laughter)

(Risos)

Who did you think I was talking about?

De quem julgavam que eu estava a falar?

Bacteria live in communities just like humans.

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

They have families,

Têm famílias,

they talk,

conversam,

and they plan their activities.

e planeiam as suas atividades.

And just like humans, they trick, deceive,

Tal como os seres humanos, iludem, enganam,

and some might even cheat on each other.

e algumas até se enganam umas às outras.

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

E se eu vos disser que podemos escutar as conversas das bactérias

and translate their confidential information into human language?

e traduzir essas informações confidenciais em linguagem humana?

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

E se eu vos disser que essas conversas bacterianas traduzidas podem salvar vidas?

I hold a PhD in nanophysics,

Tenho um doutoramento em nanofísica

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

e usei a nanotecnologia

para desenvolver um instrumento de tradução em tempo real

that can spy on bacterial communities

que pode espiar as comunidades bacterianas

and give us recordings of what bacteria are up to.

e dar-nos registos do que as bactérias estão a preparar.

Bacteria live everywhere.

As bactérias vivem em toda a parte.

They're in the soil, on our furniture

Estão no solo, nos móveis

and inside our bodies.

e dentro do nosso corpo.

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

Com efeito, 90% de todas as células vivas neste teatro são bacterianas.

Some bacteria are good for us;

Algumas bactérias são-nos úteis;

they help us digest food or produce antibiotics.

ajudam-nos a digerir os alimentos ou produzem antibióticos.

And some bacteria are bad for us;

Algumas bactérias são-nos prejudiciais;

they cause diseases and death.

provocam doenças e morte.

To coordinate all the functions bacteria have,

Para coordenar todas as funções que as bactérias têm

they have to be able to organize,

elas precisam de se organizar

and they do that just like us humans --

e fazem o mesmo que nós, seres humanos,

by communicating.

através da comunicação.

But instead of using words,

Mas, em vez de usarem palavras,

they use signaling molecules to communicate with each other.

usam moléculas de sinalização para comunicarem entre si.

When bacteria are few,

Quando as bactérias são poucas,

the signaling molecules just flow away,

as moléculas de sinalização dispersam-se,

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 de sinalização acumulam-se

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.

Escutam-se umas às outras.

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

Deste modo, ficam a saber quantas são

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

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

And when the signaling molecules have reached a certain threshold,

Quando as moléculas de sinalização atingem um certo nível,

all the bacteria sense at once that they need to act

todas as bactérias sentem imediatamente que precisam de agir

with the same action.

numa ação comum.

So bacterial conversation consists of an initiative and a reaction,

Assim, a conversa bacteriana consiste numa iniciativa e numa reação,

a production of a molecule and the response to it.

a produção de uma molécula e a resposta a isso.

In my research, I focused on spying on bacterial communities

Na minha investigação, concentrei-me em espiar as comunidades bacterianas

inside the human body.

no interior do corpo humano.

How does it work?

Como é que isso funciona?

We have a sample from a patient.

Temos uma amostra de um doente

It could be a blood or spit sample.

que pode ser uma amostra de sangue ou de cuspo.

We shoot electrons into the sample,

Disparamos eletrões na amostra,

the electrons will interact with any communication molecules present,

os eletrões vão interagir com quaisquer moléculas de comunicação presentes

and this interaction will give us information

e essa interação vai dar-nos informações

on the identity of the bacteria,

sobre a identidade das bactérias,

the type of communication

o tipo de comunicação

and how much the bacteria are talking.

e até que ponto as bactérias estão a falar.

But what is it like when bacteria communicate?

Mas o que é que se passa quando as bactérias comunicam?

Before I developed the translation tool,

Antes de eu desenvolver o instrumento de tradução,

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

a minha suposição era que as bactérias teriam uma linguagem primitiva,

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

como bebés 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.

Simple as that.

Tão simples como isso.

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

Mas acontece que as bactérias não são tão primitivas como eu julgava.

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, consoante o contexto,

just like the crying of babies can mean different things:

tal como o choro dos bebés pode significar coisas diferentes:

sometimes the baby is hungry,

umas vezes o bebé tem fome,

sometimes it's wet,

outras vezes está molhado,

sometimes it's hurt or afraid.

outras vezes está magoado ou está assustado.

Parents know how to decode those cries.

Os pais sabem descodificar esses choros.

And to be a real translation tool,

Para o instrumento de tradução ser real,

it had to be able to decode the signaling molecules

tinha de poder descodificar as moléculas de sinalização

and translate them depending on the context.

e traduzi-las, consoante o contexto.

And who knows?

E quem sabe?

Maybe Google Translate will adopt this soon.

Talvez o Tradutor Google possa adaptar isso brevemente.

(Laughter)

(Risos)

Let me give you an example.

Vou dar-vos um exemplo.

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

Trouxe dados de algumas bactérias que podem ser difíceis de perceber

if you're not trained,

para quem não tem formação,

but try to take a look.

mas tentem dar uma olhadela.

(Laughter)

(Risos)

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

Esta é uma família bacteriana feliz que infetou um doente.

Let's call them the Montague family.

Chamemos-lhe a família Montague.

They share resources, they reproduce, and they grow.

Partilham recursos, reproduzem-se, crescem.

One day, they get a new neighbor,

Um dia, aparece um novo vizinho,

bacterial family Capulet.

a família bacteriana Capuleto.

(Laughter)

(Risos)

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

Tudo corre bem, enquanto trabalham em conjunto.

But then something unplanned happens.

Mas, depois, acontece uma coisa não programada.

Romeo from Montague has a relationship with Juliet from Capulet.

Romeo, dos Montagues, tem uma relação com Julieta, dos Capuletos.

(Laughter)

(Risos)

And yes, they share genetic material.

E, claro, trocam material genético.

(Laughter)

(Risos)

Now, this gene transfer can be dangerous to the Montagues

Esta transferência de genes pode ser perigosa para os Montagues

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

que têm a ambição de serem a única família no doente que infetaram

and sharing genes contributes

e os genes partilhados contribuem

to the Capulets developing resistance to antibiotics.

para que os Capuletos desenvolvam resistência aos anticorpos.

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

Assim, os Montagues começam a conspirar para se verem livres dessa outra família,

by releasing this molecule.

libertando esta molécula.

(Laughter)

(Risos)

And with subtitles:

E com legendas:

[Let us coordinate an attack.]

[Vamos coordenar um ataque]

(Laughter)

(Risos)

Let's coordinate an attack.

Vamos coordenar um ataque.

And then everybody at once responds

Então, toda a gente reage ao mesmo tempo

by releasing a poison that will kill the other family.

libertando um veneno que vai matar a outra família.

[Eliminate!]

[Eliminar!]

(Laughter)

(Risos)

The Capulets respond by calling for a counterattack.

Os Capuletos reagem apelando a um contra-ataque.

[Counterattack!]

[Contra-ataque]

And they have a battle.

E trava-se uma batalha.

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

Isto é um vídeo de bactérias reais num duelo com organelas tipo espadas,

where they try to kill each other

em que tentam matar-se umas às outras

by literally stabbing and rupturing each other.

literalmente apunhalando-se e rompendo-se umas às outras.

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

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

So what I can do is to detect bacterial conversations

Assim, o que eu posso fazer é detetar conversas bacterianas

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

O meu trabalho era espiar as comunidades bacterianas

inside the human body

no interior do corpo humano

in patients at a hospital.

em doentes num hospital.

I followed 62 patients in an experiment,

Acompanhei 62 doentes numa experiência

where I tested the patient samples for one particular infection,

em que testei as amostras dos doentes para uma determinada infeção,

without knowing the results of the traditional diagnostic test.

sem saber os resultados da tradicional análise de diagnóstico.

Now, in bacterial diagnostics,

Nos diagnósticos bacterianos,

a sample is smeared out on a plate,

coloca-se um esfregaço numa placa.

and if the bacteria grow within five days,

Se as bactérias crescem no prazo de cinco dias,

the patient is diagnosed as infected.

o doente é diagnóstico como infetado.

When I finished the study and I compared the tool results

Quando acabei o estudo e comparei os resultados do instrumento

to the traditional diagnostic test and the validation test,

com a tradicional análise de diagnóstico e a análise de validação,

I was shocked.

fiquei chocada.

It was far more astonishing than I had ever anticipated.

Era muito mais espantoso do que eu tinha previsto.

Mas, antes de vos dizer o que o instrumento revelara,

But before I tell you what the tool revealed,

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

gostava de vos falar de uma doente específica que acompanhei, uma rapariga.

a young girl.

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 infeções bacterianas.

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

Essa rapariga não fazia parte do teste clínico.

I followed her because I knew from her medical record

Acompanhei-a porque eu sabia pelo seu registo médico

that she had never had an infection before.

que ela nunca tinha tido uma infeção antes.

Once a month, this girl went to the hospital

Uma vez por mês, a rapariga ia ao hospital

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

cuspir para um copo uma amostra de expetoração.

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 os médicos poderem agir rapidamente se descobrissem uma infeção.

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

Isso permitiu-me testar o meu aparelho também naquelas amostras.

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

Nos dois primeiros meses em que medi as amostras dela, não havia nada.

But the third month,

mas, no terceiro mês.

I discovered some bacterial chatter in her sample.

descobri alguma conversa bacteriana na amostra dela.

The bacteria were coordinating to damage her lung tissue.

As bactérias estavam a coordenar-se para danificar o tecido dos pulmões.

But the traditional diagnostics showed no bacteria at all.

Mas o diagnóstico bacteriano tradicional não mostrava nenhumas bactérias.

I measured again the next month,

Voltei a medir no mês seguinte,

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

e observei que as conversas bacterianas estavam ainda mais agressivas.

Still, the traditional diagnostics showed nothing.

Mas o diagnóstico tradicional não mostrava nada.

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

O meu estudo terminou mas, meio ano depois, verifiquei a situação,

to see if the bacteria only I knew about had disappeared

para ver se as bactérias que só eu conhecia tinham desaparecido

without medical intervention.

sem intervenção médica.

They hadn't.

Não tinham.

But the girl was now diagnosed with a severe infection

A rapariga já tinha sido diagnosticada com uma grave infeção

of deadly bacteria.

de bactérias mortíferas.

It was the very same bacteria my tool discovered earlier.

Eram as mesmas bactérias

que o meu aparelho tinha descoberto mais cedo.

And despite aggressive antibiotic treatment,

Apesar de um agressivo tratamento com antibióticos,

it was impossible to eradicate the infection.

foi impossível erradicar a infeção.

Doctors deemed that she would not survive her 20s.

Os médicos consideraram que ela não ultrapassaria os 20 anos.

When I measured on this girl's samples,

Quando eu medi as amostras daquela rapariga,

my tool was still in the initial stage.

o meu instrumento ainda estava numa fase inicial.

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

Eu nem sequer sabia se o meu método funcionava mesmo.

therefore I had an agreement with the doctors

Assim, tinha um acordo com os médicos

not to tell them what my tool revealed

para não dizer o que o meu instrumento revelava

in order not to compromise their treatment.

a fim de não comprometer o seu tratamento.

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

Assim, quando vi os resultados que ainda não estavam validados,

I didn't dare to tell

não me atrevi a revelá-los,

because treating a patient without an actual infection

porque tratar um doente sem haver uma infeção

also has negative consequences for the patient.

também tem consequências negativas para o doente.

But now we know better,

Mas agora, já sabemos mais,

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

e há muitos rapazes e raparigas que ainda podem ser salvos

because, unfortunately, this scenario happens very often.

porque, infelizmente, este cenário ocorre com muita frequência.

Patients get infected,

Os doentes ficam infetados,

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

as bactérias não aparecem nas análises de diagnóstico tradicionais

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

e, de repente, a infeção irrompe no doente com sintomas graves.

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

Nessa altura, já é tarde demais.

The surprising result of the 62 patients I followed

O resultado surpreendente dos 62 doentes que acompanhei

was that my device caught bacterial conversations

foi que o meu aparelho apanhou as conversas bacterianas

in more than half of the patient samples

em mais de metade das amostras dos doentes

that were diagnosed as negative by traditional methods.

que eram diagnosticados como negativas pelos métodos tradicionais.

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

Por outras palavras, mais de metade desses doentes iam para casa

pensando que estavam isentos duma infeção,

they were free from infection,

although they actually carried dangerous bacteria.

embora já contivessem bactérias perigosas.

Inside these wrongly diagnosed patients,

Dentro desses doentes, incorretamente diagnosticados,

bacteria were coordinating a synchronized attack.

as bactérias estavam a coordenar um ataque sincronizado.

They were whispering to each other.

Sussurravam entre si.

What I call "whispering bacteria"

Chamo "bactérias sussurrantes"

are bacteria that traditional methods cannot diagnose.

às bactérias que os métodos tradicionais não conseguem diagnosticar.

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

Até aqui, só o instrumento de tradução consegue captar esses sussurros.

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

Creio que a altura em que as bactérias ainda estão a sussurrar

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 rapariga tivesse sido tratada durante essa janela de oportunidade,

it might have been possible to kill the bacteria

teria sido possível matar as bactérias

in their initial stage,

na sua fase inicial,

before the infection got out of hand.

antes de a infeção ficar fora de controlo.

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

A experiência que tive com esta rapariga decidiu-me a fazer tudo o que posso

to push this technology into the hospital.

para introduzir esta tecnologia no hospital.

Together with doctors,

Juntamente com os médicos,

I'm already working on implementing this tool in clinics

já estou a trabalhar na implementação deste instrumento em clínicas

to diagnose early infections.

para diagnosticar infeções precoces.

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

Embora ainda não se saiba como é que os médicos devem tratar os doentes

during the whispering phase,

durante a fase dos sussurros,

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

este instrumento pode ajudar os médicos

a ter mais atenção a 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 doente está infetado?

And what are the bacteria up to?

O que é que as bactérias estão a preparar?

Bacteria talk,

As bactérias falam,

they make secret plans,

fazem planos secretos

and they send confidential information to each other.

e enviam informações confidenciais entre si.

But not only can we catch them whispering,

Mas não só podemos ouvi-las a sussurrar,

we can all learn their secret language

como podemos aprender a sua língua secreta

and become ourselves bacterial whisperers.

e participar nos sussurros bacterianos.

And, as bacteria would say,

E, como as bactérias diriam:

"3-oxo-C12-aniline."

"3-oxo-C12-anilina".

["Fim".]

(Laughter)

(Risos)

(Applause)

(Aplausos)

Thank you.

Obrigada.

(Aplausos)