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

Tradutor: Carlos Espírito Santo Revisora: Margarida Ferreira

In the space that used to house one transistor,

No espaço que um transístor costumava ocupar,

we can now fit one billion.

podemos agora colocar 1000 milhões.

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

Isso fez com que um computador do tamanho de uma sala

now fits in your pocket.

caiba agora no nosso bolso.

You might say the future is small.

Podemos dizer que ser pequeno é o futuro.

As an engineer,

Como engenheira,

I'm inspired by this miniaturization revolution in computers.

inspiro-me nesta revolução de miniaturização dos computadores.

As a physician,

Como física,

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

pergunto-me se poderia ser usada para reduzir o número de vidas perdidas

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

por causa de uma das doenças que mais proliferam na Terra:

cancer.

o cancro.

Now when I say that,

Quando digo isto,

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

o que a maioria das pessoas ouve é que trabalhamos na cura do cancro.

And we are.

E é o que fazemos.

But it turns out

Acontece que existe

that there's an incredible opportunity to save lives

uma incrível oportunidade de salvar vidas,

through the early detection and prevention of cancer.

através da deteção e prevenção precoces do cancro.

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

No mundo inteiro, podem ser evitadas mais de dois terços das mortes por cancro,

using methods that we already have in hand today.

usando métodos de que dispomos atualmente.

Things like vaccination, timely screening

Coisas como a vacinação, análises atempadas

and of course, stopping smoking.

e, claro, deixar de fumar.

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

Mas, mesmo com as melhores ferramentas e tecnologias que temos atualmente,

some tumors can't be detected

alguns tumores não podem ser detetados

senão 10 anos após terem começado a crescer,

until 10 years after they've started growing,

when they are 50 million cancer cells strong.

quando têm a força de 50 milhões de células cancerígenas.

What if we had better technologies

E se tivéssemos melhores tecnologias

to detect some of these more deadly cancers sooner,

para detetar alguns destes cancros mais mortíferos, mais cedo,

quando pudessem ser removidos,

when they could be removed,

when they were just getting started?

quando estivessem apenas a começar?

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

Deixem-me dizer-vos como a miniaturização pode levar-nos lá.

This is a microscope in a typical lab

Isto é um microscópio num laboratório comum,

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

que um patologista usaria para observar uma amostra de tecido,

like a biopsy or a pap smear.

como uma biópsia ou um teste de Papanicolau.

This $7,000 microscope

Este microscópio de 7000 €

seria usado por alguém com anos de treino especializado

would be used by somebody with years of specialized training

to spot cancer cells.

na deteção de células cancerígenas.

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

Isto é uma imagem de uma colega minha na Universidade de Rice,

Rebecca Richards-Kortum.

Rebecca Richards-Kortum.

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

O que ela e a sua equipa fizeram foi miniaturizar aquele microscópio,

into this $10 part,

obtendo esta peça de 10 €,

and it fits on the end of an optical fiber.

que cabe na extremidade de uma fibra ótica.

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

O que isto significa é que, em vez de retirar uma amostra de um paciente,

and sending it to the microscope,

e a enviar para o microscópio,

you can bring the microscope to the patient.

podemos levar o microscópio até ao paciente.

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

Depois, em vez de se precisar de um especialista para observar as imagens,

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

podemos treinar o computador para comparar células normais e cancerígenas.

Now this is important,

Isto é importante,

because what they found working in rural communities,

porque o que se descobriu, ao trabalhar em comunidades rurais,

is that even when they have a mobile screening van

é que, mesmo com uma carrinha de rastreio móvel

that can go out into the community and perform exams

que pode deslocar-se até à comunidade, realizar exames,

and collect samples

recolher amostras

and send them to the central hospital for analysis,

e enviá-las para análise no hospital central,

that days later,

passados esses dias,

women get a call with an abnormal test result

as mulheres recebem uma chamada com um resultado de teste anormal,

and they're asked to come in.

e é-lhes pedido que vão ao hospital.

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

Metade delas não aparecem porque não podem pagar a viagem.

With the integrated microscope and computer analysis,

Com o microscópio integrado e a análise por computador,

Rebecca and her colleagues have been able to create a van

Rebecca e os seus colegas conseguiram criar uma carrinha

that has both a diagnostic setup and a treatment setup.

que tem equipamento de diagnóstico e de tratamento.

And what that means is that they can do a diagnosis

O que isso significa é que podem fazer um diagnóstico

and perform therapy on the spot,

e aplicar a terapia no local,

so no one is lost to follow up.

de modo que ninguém deixa de ser acompanhado.

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

É apenas um exemplo de como a miniaturização pode salvar vidas.

Now as engineers,

Como engenheiros,

we think of this as straight-up miniaturization.

consideramos isto verdadeira miniaturização.

You took a big thing and you made it little.

Pegamos numa coisa grande e tornamo-la pequena.

But what I told you before about computers

O que vos disse antes sobre os computadores

was that they transformed our lives

foi que transformaram as nossas vidas,

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

quando se tornaram pequenos para serem levados para todo o lado.

So what is the transformational equivalent like that in medicine?

Qual é o equivalente a isso na medicina?

Well, what if you had a detector

E se tivéssemos um detetor tão pequeno

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

que pudesse circular no nosso corpo,

find the tumor all by itself

encontrar sozinho um tumor

and send a signal to the outside world?

e enviar um sinal para o mundo exterior?

It sounds a little bit like science fiction.

Parece ficção científica.

But actually, nanotechnology allows us to do just that.

No entanto, a nanotecnologia permite-nos fazer isso mesmo.

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

Permite-nos encolher as peças que formam o detetor

from the width of a human hair,

do tamanho de um cabelo humano,

which is 100 microns,

cerca de 100 micrómetros,

to a thousand times smaller,

para mil vezes menor,

which is 100 nanometers.

ou seja 100 nanómetros.

And that has profound implications.

Isso tem implicações profundas.

It turns out that materials actually change their properties

Verifica-se que os materiais mudam as suas propriedades

at the nanoscale.

à nanoescala.

You take a common material like gold,

Pegamos em material comum como o ouro,

and you grind it into dust, into gold nanoparticles,

e reduzimo-lo a pó, em nanopartículas douradas,

and it changes from looking gold to looking red.

e ele muda o seu aspeto dourado para vermelho.

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

Se pegarmos em material mais exótico, como o seleneto de cádmio,

forms a big, black crystal --

— um cristal grande e negro —

if you make nanocrystals out of this material

se o transformarmos em nanocristais,

and you put it in a liquid,

os pusermos num líquido

and you shine light on it,

e os iluminarmos

they glow.

eles brilharão.

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

Eles terão um brilho azul, verde, amarelo, laranja ou vermelho,

depending only on their size.

dependendo apenas do seu tamanho.

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

É demais! Imaginam um objeto destes no mundo macroscópico?

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

É como se todas as calças de ganga nos nossos armários, feitas de algodão,

but they are different colors depending only on their size.

tivessem cores diferentes, dependendo apenas do seu tamanho.

(Laughter)

(Risos)

So as a physician,

Como física,

what's just as interesting to me

o que é igualmente interessante para mim

is that it's not just the color of materials

é que não é apenas a cor dos materiais

that changes at the nanoscale;

que muda numa nanoescala.

the way they travel in your body also changes.

A forma como viajam no nosso corpo também muda.

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

Este é o tipo de observação que vamos usar

to make a better cancer detector.

para construir um detetor de cancro melhor.

So let me show you what I mean.

Deixem-me mostrar-vos o que quero dizer.

This is a blood vessel in the body.

Isto é um vaso sanguíneo no corpo.

Surrounding the blood vessel is a tumor.

A rodeá-lo está um tumor.

We're going to inject nanoparticles into the blood vessel

Vamos injetar nanopartículas no vaso sanguíneo

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

e ver como viajam através da corrente sanguínea até ao tumor.

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

Os vasos sanguíneos de muitos tumores têm perdas

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

e por isso as nanopartículas podem passar da corrente para os tumores.

Whether they leak out depends on their size.

A sua passagem depende do seu tamanho.

So in this image,

Nesta imagem,

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

as nanopartículas mais pequenas, azuis, com centenas de nanómetros estão a passar,

and the larger, 500-nanometer, red nanoparticles

mas as maiores, de 500 nanómetros, vermelhas,

are stuck in the bloodstream.

ficam presas na corrente sanguínea.

So that means as an engineer,

Isso quer dizer que , como engenheira,

depending on how big or small I make a material,

consoante o tamanho dos materiais que construo,

I can change where it goes in your body.

posso determinar onde ele se desloca no nosso corpo.

In my lab, we recently made a cancer nanodetector

No meu laboratório, fizemos recentemente um nanodetetor de cancro,

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

tão pequeno que pode viajar pelo corpo e procurar tumores.

We designed it to listen for tumor invasion:

Desenhámo-lo para "escutar" a invasão dos tumores:

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

a orquestra de sinais químicos de que os tumores precisam para se espalharem.

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

Para um tumor se soltar do tecido onde nasceu,

it has to make chemicals called enzymes

tem que produzir químicos chamados enzimas,

to chew through the scaffolding of tissues.

para desfazer a estrutura dos tecidos.

We designed these nanoparticles to be activated by these enzymes.

Desenhámos estas nanopartículas para serem ativadas por essas enzimas.

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

Uma enzima pode ativar mil destas reações químicas por hora.

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

Em engenharia, consideramos esta razão de um para mil

a form of amplification,

uma forma de amplificação

and it makes something ultrasensitive.

e torna algo ultra sensível.

So we've made an ultrasensitive cancer detector.

Fizemos, assim, um detetor de cancro ultra sensível.

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

Mas como passar este sinal ativado para o mundo exterior,

where I can act on it?

onde podemos atuar sobre ele?

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

Para isso, vamos usar mais uma peça da nanobiologia,

and that has to do with the kidney.

relacionada com o rim.

The kidney is a filter.

O rim é um filtro.

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

A sua função é filtrar o sangue e passar as impurezas para a urina.

It turns out that what the kidney filters

O que o rim filtra

is also dependent on size.

depende do tamanho.

So in this image, what you can see

O que podemos ver nesta imagem

is that everything smaller than five nanometers

é que tudo o que é menor do que cinco nanómetros

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

passa do sangue, através do rim, para a urina.

and everything else that's bigger is retained.

Tudo o que é maior é retido.

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

Se fizermos um detetor de cancro de 100 nanómetros

I inject it in the bloodstream,

e o injetarmos na corrente sanguínea,

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

ele pode passar para o tumor onde é ativado pelas enzimas tumorais,

to release a small signal

para libertar um pequeno sinal,

that is small enough to be filtered out of the kidney

suficientemente pequeno para ser filtrado pelo rim

and put into the urine,

e colocado na urina,

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

e temos um sinal no mundo exterior que podemos detetar.

OK, but there's one more problem.

Mas há mais um problema.

This is a tiny little signal,

Trata-se de um sinal muito pequeno.

so how do I detect it?

Como podemos detetá-lo?

Well, the signal is just a molecule.

O sinal é apenas uma molécula.

They're molecules that we designed as engineers.

Trata-se de moléculas que desenhámos como engenheiros.

They're completely synthetic, and we can design them

São completamente sintéticas e podemos desenhá-las

so they are compatible with our tool of choice.

para serem compatíveis com uma ferramenta à nossa escolha.

If we want to use a really sensitive, fancy instrument

Se quisermos usar um instrumento muito sensível e aparatoso,

called a mass spectrometer,

chamado espectrómetro de massa,

then we make a molecule with a unique mass.

fazemos uma molécula com uma massa específica.

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

Ou talvez queiramos fazer algo mais barato e portátil.

Then we make molecules that we can trap on paper,

Nesse caso, fazemos moléculas que podemos captar com papel,

like a pregnancy test.

como um teste de gravidez.

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

De facto, há toda uma série de testes de papel

that are becoming available in a field called paper diagnostics.

que estão a ficar disponíveis, numa área chamada diagnósticos de papel.

Alright, where are we going with this?

Onde chegaremos com isto?

What I'm going to tell you next,

O que vou dizer a seguir

as a lifelong researcher,

como investigadora de longa data,

represents a dream of mine.

representa um sonho meu.

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

Não posso dizer que seja uma promessa.

it's a dream.

É um sonho.

Penso que todos temos que ter sonhos, que nos façam avançar,

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

even -- and maybe especially -- cancer researchers.

até mesmo — e especialmente — os investigadores do cancro.

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

Vou dizer o que espero que aconteça com a minha tecnologia,

that my team and I will put our hearts and souls

em que eu e a minha equipa colocaremos os nossos corações e almas,

into making a reality.

de forma a que se torne realidade.

OK, here goes.

Aqui vai.

Sonho que um dia,

I dream that one day,

instead of going into an expensive screening facility

em vez de se usar um equipamento de imagem caro,

to get a colonoscopy,

para fazer uma colonoscopia,

or a mammogram,

ou uma mamografia,

or a pap smear,

ou um teste de Papanicolau,

that you could get a shot,

se possa levar um injeção,

wait an hour,

esperar uma hora

e fazer um teste de urina numa folha de papel.

and do a urine test on a paper strip.

I imagine that this could even happen

Imagino que isto possa até ser feito

without the need for steady electricity,

sem necessidade de eletricidade

or a medical professional in the room.

ou de um profissional de saúde na sala.

Maybe they could be far away

Talvez possam estar à distância

and connected only by the image on a smartphone.

e ligados apenas através da imagem de um smartphone.

Now I know this sounds like a dream,

Sei que isto parece um sonho,

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

mas no laboratório já temos isto a funcionar com ratos,

where it works better than existing methods

funcionando melhor do que os métodos existentes

for the detection of lung, colon and ovarian cancer.

para a deteção do cancro do pulmão, do cólon e dos ovários.

And I hope that what this means

Espero que isto signifique

is that one day we can detect tumors in patients

que um dia possamos detetar tumores em pacientes

sooner than 10 years after they've started growing,

antes de passarem 10 anos do início do seu crescimento,

in all walks of life,

em todos os estilos de vida,

all around the globe,

em todo o mundo,

and that this would lead to earlier treatments,

e que isto conduza a tratamentos precoces

e que possamos salvar mais vidas do que conseguimos hoje,

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

with early detection.

com a deteção precoce.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)