Geraldine Hamilton: Body parts on a chip

Traducător: Doina Zamfirescu Corector: Daniela Dumitrascu

We have a global health challenge

Avem în domeniul sănătăţii globale,

in our hands today,

o problemă prezentă de rezolvat

and that is that the way we currently

şi anume modul în care

discover and develop new drugs

cercetăm şi dezvoltăm medicamente noi

is too costly, takes far too long,

e prea costisitor, durează prea mult

and it fails more often than it succeeds.

şi eşuează mai des decât reușește.

It really just isn't working, and that means

Chiar nu funcţionează şi asta înseamnă

that patients that badly need new therapies

că pacienţi care au nevoie de noi terapii

are not getting them,

nu le primesc

and diseases are going untreated.

şi bolile rămân netratate.

We seem to be spending more and more money.

Cheltuim din ce în ce mai mulţi bani.

So for every billion dollars we spend in R&D,

Pentru fiecare miliard de dolari cheltuiţi în Cercetare şi Dezvoltare,

we're getting less drugs approved into the market.

obţinem mai puţine medicamente pe piaţă.

More money, less drugs. Hmm.

Mai mulţi bani, mai puţine medicamente. Hmm...

So what's going on here?

Oare ce se întâmplă?

Well, there's a multitude of factors at play,

Există o mulţime de factori în joc,

but I think one of the key factors

dar cred că un aspect esențial

is that the tools that we currently have

e faptul că metodele disponibile în prezent

available to test whether a drug is going to work,

pentru a testa dacă un medicament va avea efect,

whether it has efficacy,

sau dacă este eficient

or whether it's going to be safe

sau sigur

before we get it into human clinical trials,

înainte de a trece la studiile clinice pe oameni,

are failing us. They're not predicting

nu sunt adecvate. Nu prezic

what's going to happen in humans.

ce se va întâmpla în cazul oamenilor.

And we have two main tools available

Avem două asemenea metode

at our disposal.

la dispoziţie.

They are cells in dishes and animal testing.

Celule umane în vase Petri şi testarea pe animale.

Now let's talk about the first one, cells in dishes.

Să vorbim despre prima, celule în cutii Petri.

So, cells are happily functioning in our bodies.

Celulele funcţionează corect în corpurile noastre.

We take them and rip them out

Le scoatem şi le îndepărtăm

of their native environment, throw them in one of these dishes,

din mediul lor, le punem în cutii Petri

and expect them to work.

şi aşteptăm să vedem ce se întâmplă.

Guess what. They don't.

Şi ce se întâmplă? Nu funcţionează.

They don't like that environment

Nu le place mediul

because it's nothing like

pentru că este diferit

what they have in the body.

de corp.

What about animal testing?

Dar testarea pe animale?

Well, animals do and can provide

Testarea pe animale ne oferă

extremely useful information.

informaţii extrem de utile.

They teach us about what happens

Ne învaţă ce se întâmplă

in the complex organism.

în organismele complexe.

We learn more about the biology itself.

Învăţăm mai multe despre biologie.

However, more often than not,

Însă, mult mai des,

animal models fail to predict what will happen in humans

modele pe animale nu prezic ce se întâmplă în cazul oamenilor

when they're treated with a particular drug.

când sunt trataţi cu un anumit medicament.

So we need better tools.

Avem deci nevoie de metode mai bune.

We need human cells,

E nevoie de celule umane,

but we need to find a way to keep them happy

dar cărora sa le oferim un mediu confortabil

outside the body.

în afara organismului.

Our bodies are dynamic environments.

Mediul corpului nostru este dinamic.

We're in constant motion.

Suntem în continuă transformare.

Our cells experience that.

Celulele noastre trec prin aceste procese.

They're in dynamic environments in our body.

Se află în mediul corporal dinamic.

They're under constant mechanical forces.

Sunt influențate continuu de forţe mecanice.

So if we want to make cells happy

Dacă vrem să avem celule fericite

outside our bodies,

în afara corpului,

we need to become cell architects.

trebuie să devenim arhitecţi de celule.

We need to design, build and engineer

Să creăm şi să construim

a home away from home for the cells.

un mediu adecvat pentru celule.

And at the Wyss Institute,

La Institutul Wyss,

we've done just that.

am făcut asta.

We call it an organ-on-a-chip.

O numim organ în cip.

And I have one right here.

Şi iată una dintre ele.

It's beautiful, isn't it? But it's pretty incredible.

Frumoasă, nu? Dar şi incredibilă.

Right here in my hand is a breathing, living

Aici este, traieşte şi respiră

human lung on a chip.

un plămân uman în cip.

And it's not just beautiful.

Nu este doar frumos.

It can do a tremendous amount of things.

Poate face o mulţime de lucruri.

We have living cells in that little chip,

Avem celule vii într-un mic cip,

cells that are in a dynamic environment

celule într-un mediu dinamic

interacting with different cell types.

care interacţionează cu diferite tipuri de celule.

There's been many people

Mulți cercetători

trying to grow cells in the lab.

au încercat să crească celule în laborator,

They've tried many different approaches.

folosind diferite abordări.

They've even tried to grow little mini-organs in the lab.

Au încercat chiar să crească mini-organe.

We're not trying to do that here.

Noi nu facem asta.

We're simply trying to recreate

Încercăm doar să recreăm

in this tiny chip

în acest mic cip

the smallest functional unit

cea mai mică unitate funcţională

that represents the biochemistry,

care reprezintă biochima,

the function and the mechanical strain

funcţia şi mecanismul

that the cells experience in our bodies.

pe care celulele le experimentează în corp.

So how does it work? Let me show you.

Cum funcţionează? Vă arăt.

We use techniques from the computer chip

Folosim tehnici ale cipului computerizat

manufacturing industry

din industrie

to make these structures at a scale

pentru a aduce aceste structuri la o scară

relevant to both the cells and their environment.

relevantă pentru celulele din mediul lor.

We have three fluidic channels.

Avem trei canale de fluid.

In the center, we have a porous, flexible membrane

În centru, o membrană poroasă, flexibilă

on which we can add human cells

pe care punem celule umane,

from, say, our lungs,

să spunem din plămâni,

and then underneath, they had capillary cells,

iar dedesubt există celule capilare,

the cells in our blood vessels.

celule din vasele sangvine.

And we can then apply mechanical forces to the chip

Apoi aplicăm forţe mecanice asupra cipului

that stretch and contract the membrane,

care întind şi contractă membrana,

so the cells experience the same mechanical forces

imitând aceleaşi forţe mecanice

that they did when we breathe.

din timpul respiraţiei.

And they experience them how they did in the body.

Astfel celulele se simt ca în corp.

There's air flowing through the top channel,

Vehiculăm aer prin canalul superior,

and then we flow a liquid that contains nutrients

şi apoi circulăm un lichid cu nutrienţi

through the blood channel.

prin canalul vaselor de sânge.

Now the chip is really beautiful,

Cipul este minunat

but what can we do with it?

dar ce putem face cu el?

We can get incredible functionality

Obținem o funcţionalitate incredibilă

inside these little chips.

în aceste cipuri.

Let me show you.

Să vă arăt.

We could, for example, mimic infection,

Am putea mima infecţia,

where we add bacterial cells into the lung.

adăugând bacterii în plămân

then we can add human white blood cells.

şi apoi adăugăm globule albe.

White blood cells are our body's defense

Leucocitele sunt mecanismul nostru defensiv

against bacterial invaders,

împotriva invaziei bacteriilor,

and when they sense this inflammation due to infection,

şi când simt inflamarea datorată infecţiei,

they will enter from the blood into the lung

intră din sânge în plămâni

and engulf the bacteria.

şi devorează bacteriile.

Well now you're going to see this happening

Veți vedea acum ce se întâmplă

live in an actual human lung on a chip.

într-un cip simulând plămânul uman.

We've labeled the white blood cells so you can see them flowing through,

Am marcat leucocitele pentru a fi vizibile,

and when they detect that infection,

cand detectează infecţia,

they begin to stick.

încep să se alipească.

They stick, and then they try to go into the lung

Apoi încearcă să intre în plămâni

side from blood channel.

prin vasele de sânge.

And you can see here, we can actually visualize

Aici vedeți

a single white blood cell.

o singură leucocită.

It sticks, it wiggles its way through

Se lipeşte, îşi găseşte calea

between the cell layers, through the pore,

printre straturile de celule, prin pori,

comes out on the other side of the membrane,

şi iese pe cealaltă partea a membranei,

and right there, it's going to engulf the bacteria

iat-o, devorează bacteriile,

labeled in green.

marcate cu verde.

In that tiny chip, you just witnessed

În acel cip mic, aţi văzut

one of the most fundamental responses

unul dintre răspunsurile de bază

our body has to an infection.

ale corpului la infecţie.

It's the way we respond to -- an immune response.

E modul în care răspundem - răspunsul imunitar.

It's pretty exciting.

Este fascinant.

Now I want to share this picture with you,

Vă arăt această imagine,

not just because it's so beautiful,

nu pentru că este frumoasă,

but because it tells us an enormous amount of information

ci pentru că ne oferă multe informaţii

about what the cells are doing within the chips.

despre modul în care acţionează celulele din cip.

It tells us that these cells

Ne spune că aceste celule

from the small airways in our lungs,

din plămânii noştri

actually have these hairlike structures

au o structură ca firul de păr

that you would expect to see in the lung.

pe care te-ai aştepta să o vezi în plămâni.

These structures are called cilia,

Aceste structuri se numesc cilia

and they actually move the mucus out of the lung.

şi ele mişcă de fapt mucusul din plămâni.

Yeah. Mucus. Yuck.

Da, mucusul.

But mucus is actually very important.

Care este de fapt foarte important.

Mucus traps particulates, viruses,

Acest mucus reţine particulele, viruşii,

potential allergens,

potenţialii alergeni,

and these little cilia move

iar aceşti cili îndepărtează

and clear the mucus out.

şi curăţă mucusul.

When they get damaged, say,

Când sunt afectaţi

by cigarette smoke for example,

de fumul de ţigară, de exemplu,

they don't work properly, and they can't clear that mucus out.

nu funcţionează şi nu pot curăţa mucusul.

And that can lead to diseases such as bronchitis.

Şi asta conduce la afecţiuni ca bronşita.

Cilia and the clearance of mucus

Cilia şi curăţarea mucusului

are also involved in awful diseases like cystic fibrosis.

sunt implicate şi în boli ca fibroza chistică.

But now, with the functionality that we get in these chips,

Acum însă, cu aceste cipuri,

we can begin to look

putem căuta

for potential new treatments.

noi tratamente.

We didn't stop with the lung on a chip.

Nu ne-am oprit aici.

We have a gut on a chip.

Avem şi un intestin în cip.

You can see one right here.

Iată.

And we've put intestinal human cells

Am pus celule intestinale umane

in a gut on a chip,

într-un cip simulând intestinul

and they're under constant peristaltic motion,

şi ele sunt in continuă mişcare peristaltică,

this trickling flow through the cells,

acest flux de scurgere prin celule,

and we can mimic many of the functions

în care simulăm multe dintre funcţiile

that you actually would expect to see

pe care vă aşteptaţi sa le vedeţi

in the human intestine.

în intestinul uman.

Now we can begin to create models of diseases

Acum putem începe să creăm modele de afecţiuni

such as irritable bowel syndrome.

ca sindromul colonului iritabil,

This is a disease that affects

o boală are afectează

a large number of individuals.

multe persoane.

It's really debilitating,

Este debilitant

and there aren't really many good treatments for it.

şi nu există multe tratamente eficiente.

Now we have a whole pipeline

Avem acum o întreagă reţea

of different organ chips

de cipuri pentru diferite organe

that we are currently working on in our labs.

cu care lucrăm în laboratoare.

Now, the true power of this technology, however,

Adevărata putere a acestei tehnologii

really comes from the fact

vine din faptul că

that we can fluidically link them.

le putem conecta.

There's fluid flowing across these cells,

Prin fluidul ce curge prin aceste celule,

so we can begin to interconnect

putem conecta

multiple different chips together

mai multe cipuri

to form what we call a virtual human on a chip.

pentru a forma un om virtual într-un cip.

Now we're really getting excited.

Sună interesant.

We're not going to ever recreate a whole human in these chips,

Nu vom re-crea un om întreg în aceste cipuri,

but what our goal is is to be able to recreate

scopul nostru este să re-creăm

sufficient functionality

o funcţionalitate suficientă

so that we can make better predictions

pentru a putea prezice

of what's going to happen in humans.

ce se întâmplă în corpul uman.

For example, now we can begin to explore

Putem începe să explorăm

what happens when we put a drug like an aerosol drug.

ce se întămplă cu un medicament de tip aerosol.

Those of you like me who have asthma, when you take your inhaler,

Pentru cei care aveţi astm ca mine - când folosiţi inhalatorul,

we can explore how that drug comes into your lungs,

putem explora cum ajunge medicamentul în plămâni,

how it enters the body,

cum intră în corp,

how it might affect, say, your heart.

cum poate afecta inima.

Does it change the beating of your heart?

Modifică bătăile inimii?

Does it have a toxicity?

Este toxic?

Does it get cleared by the liver?

Este eliminat de ficat?

Is it metabolized in the liver?

Sau metabolizat de ficat?

Is it excreted in your kidneys?

Este eliminat prin rinichi?

We can begin to study the dynamic

Putem studia dinamica

response of the body to a drug.

răspunsului corpului la medicament.

This could really revolutionize

Asta ar putea revoluţiona

and be a game changer

şi îmbunătăți potențialul

for not only the pharmaceutical industry,

nu doar în industria farmaceutică,

but a whole host of different industries,

ci şi în alte industrii,

including the cosmetics industry.

inclusiv industria cosmetică.

We can potentially use the skin on a chip

Putem folosi pielea simulată pe un cip,

that we're currently developing in the lab

cercetată actualmente în laborator

to test whether the ingredients in those products

pentru a testa dacă ingredientele din produsele

that you're using are actually safe to put on your skin

le care le punem pe piele sunt sigure,

without the need for animal testing.

fără a le mai testa pe animale.

We could test the safety

Am putea testa siguranţa

of chemicals that we are exposed to

substanţelor la care suntem expuşi

on a daily basis in our environment,

zilnic în mediu cotidian,

such as chemicals in regular household cleaners.

de exemplu produsele casnice de curăţenie.

We could also use the organs on chips

Am putea folosi organele din cipuri

for applications in bioterrorism

ca aplicaţii în bioterorism

or radiation exposure.

sau expunerea la radiaţii.

We could use them to learn more about

Am putea învăţa mai mult despre

diseases such as ebola

infecții cu Ebola

or other deadly diseases such as SARS.

sau alți viruși fatali ca SARS.

Organs on chips could also change

Organele din cipuri schimbă

the way we do clinical trials in the future.

modul în care vom efectua studiile clinice în viitor.

Right now, the average participant

Acum participantul obişnuit

in a clinical trial is that: average.

în studiul clinic este chiar aşa: obişnuit.

Tends to be middle aged, tends to be female.

Tinde să fie vârsta de mijloc, femeie.

You won't find many clinical trials

Sunt puţine studii clinice

in which children are involved,

în care sunt implicaţi copii –

yet every day, we give children medications,

care însă iau zilnic medicamente,

and the only safety data we have on that drug

pentru care singurele cercetări de siguranță

is one that we obtained from adults.

sunt obţinute pe adulţi.

Children are not adults.

Copiii nu sunt adulţi.

They may not respond in the same way adults do.

Ei poate nu reacţionează ca adulţii.

There are other things like genetic differences

Există şi diferenţe genetice

in populations

în populaţii,

that may lead to at-risk populations

conducând la populaţii de risc

that are at risk of having an adverse drug reaction.

care prezintă riscul de a avea reacţii adverse.

Now imagine if we could take cells from all those different populations,

Dacă am putea lua celule de la polulaţii diferite

put them on chips,

și le-am pune în cipuri,

and create populations on a chip.

am crea populaţii într-un cip.

This could really change the way

Asta ar schimba modul

we do clinical trials.

în care facem studiile clinice.

And this is the team and the people that are doing this.

Iată echipa şi oamenii care fac asta.

We have engineers, we have cell biologists,

Avem ingineri, biologi,

we have clinicians, all working together.

clinicieni, lucrând împreună.

We're really seeing something quite incredible

Este ceva incredibil

at the Wyss Institute.

la institutul Wyss.

It's really a convergence of disciplines,

Este un cumul de discipline

where biology is influencing the way we design,

în care biologia influenţează modul în care

the way we engineer, the way we build.

creăm, modelăm, construim.

It's pretty exciting.

Foarte incitant.

We're establishing important industry collaborations

Stabilim colaborări cu industrii importante

such as the one we have with a company

ca cea pe care o avem cu o companie

that has expertise in large-scale digital manufacturing.

specializată în produse digitale de masă.

They're going to help us make,

Ei ne vor ajuta să facem

instead of one of these,

în loc de un cip,

millions of these chips,

milioane de cipuri,

so that we can get them into the hands

pe care sa le folosească

of as many researchers as possible.

cât mai mulţi cercetători.

And this is key to the potential of that technology.

Asta-i cheia spre potenţialul acestei tehnologii.

Now let me show you our instrument.

Să vă arăt instrumentele noastre.

This is an instrument that our engineers

Iată unul pe care inginerii noştri

are actually prototyping right now in the lab,

îl testează acum în laborator.

and this instrument is going to give us

Acesta ne va conferi

the engineering controls that we're going to require

controlul de care avem nevoie

in order to link 10 or more organ chips together.

pentru a conecta zece sau mai multe cipuri.

It does something else that's very important.

Şi mai face ceva important.

It creates an easy user interface.

Creează o interfaţă uşor de folosit,

So a cell biologist like me can come in,

astfel încât un biolog ca mine poate

take a chip, put it in a cartridge

să ia un cip, să-l pună într-un cartuş

like the prototype you see there,

ca în acest prototip.

put the cartridge into the machine

Cartușul se introduce în aparat

just like you would a C.D.,

ca un C.D

and away you go.

şi e gata de analiză.

Plug and play. Easy.

Conectăm şi funcţionează. Uşor.

Now, let's imagine a little bit

Acum, să ne imaginăm

what the future might look like

cum ar arăta viitorul

if I could take your stem cells

dacă am lua celule stem

and put them on a chip,

să le punem în cip,

or your stem cells and put them on a chip.

sau celulele voastre stem pe un cip.

It would be a personalized chip just for you.

Un cip personalizat.

Now all of us in here are individuals,

Fiecare dintre noi suntem diferiţi,

and those individual differences mean

iar diferenţele înseamnă

that we could react very differently

că reacţionăm foarte diferit

and sometimes in unpredictable ways to drugs.

şi uneori imprevizibil la medicamente.

I myself, a couple of years back, had a really bad headache,

Acum câţiva ani am avut o durere acută de cap,

just couldn't shake it, thought, "Well, I'll try something different."

de care nu puteam scăpa şi m-am gândit să fac ceva diferit.

I took some Advil. Fifteen minutes later,

Am luat Advil. După 50 de minute,

I was on my way to the emergency room

mă aflam în drum spre camera de gardă

with a full-blown asthma attack.

cu un atac acut de astmă.

Now, obviously it wasn't fatal,

Nu a fost fatal, după cum vedeţi,

but unfortunately, some of these

dar, câteodată

adverse drug reactions can be fatal.

reacţiile adverse pot fi fatale.

So how do we prevent them?

Cum le prevenim?

Well, we could imagine one day

Ne putem imagina că, într-o zi,

having Geraldine on a chip,

o avem pe Geraldine pe un cip,

having Danielle on a chip,

sau pe Danielle

having you on a chip.

pe un cip.

Personalized medicine. Thank you.

Medicină personalizată. Mulţumesc.

(Applause)

(Aplauze)