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

Translator: Martin Polakovič Reviewer: Miroslav Čeliga

In the space that used to house one transistor,

Do priestoru, ktorý kedysi zaberal jeden tranzistor,

we can now fit one billion.

ich dnes dokážeme umiestniť miliardu.

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

To umožnilo, že počítač veľkosti celej miestnosti

now fits in your pocket.

sa dnes zmestí do vášho vrecka.

You might say the future is small.

Dalo by sa povedať, že budúcnosť je malá.

As an engineer,

Ako inžinierku

I'm inspired by this miniaturization revolution in computers.

ma táto revolúcia v miniaturizácii počítačov inšpiruje.

As a physician,

Ako lekárka

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

som zvedavá, či ju dokážeme využiť na zníženie počtu životov, ktoré strácame

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

v dôsledku jednej z najrýchlejšie rastúcich chorôb na Zemi:

cancer.

rakoviny.

Now when I say that,

Teraz keď to hovorím,

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

väčšina ľudí ma počuje hovoriť, že pracujeme na liečbe rakoviny.

And we are.

A my pracujeme.

But it turns out

Ale ukazuje sa,

that there's an incredible opportunity to save lives

že tu existuje neuveriteľná príležitosť zachrániť životy

through the early detection and prevention of cancer.

včasným odhalením a prevenciou rakoviny.

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

Celosvetovo sa dá viac ako 2/3 úmrtí na rakovinu úplne zabrániť

using methods that we already have in hand today.

použitím metód, ktoré máme práve teraz v rukách.

Things like vaccination, timely screening

Vecami ako očkovanie, včasné vyšetrenie

and of course, stopping smoking.

a samozrejme nefajčenie.

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

Ale aj s tými najlepšími prístrojmi a technológiami, ktoré dnes máme,

some tumors can't be detected

niektoré nádory nedokážeme zistiť

until 10 years after they've started growing,

skôr ako 10 rokov po tom, ako začali rásť,

when they are 50 million cancer cells strong.

kedy už obsahujú 50 miliónov rakovinových buniek.

What if we had better technologies

Čo keby sme mali lepšie technológie

to detect some of these more deadly cancers sooner,

na záchyt týchto smrtiacich rakovinových nádorov skôr,

keď ešte môžu byť odstránené,

when they could be removed,

when they were just getting started?

keď ešte iba začínajú rásť?

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

Dovoľte mi vám porozprávať o tom, ako nám to miniaturizácia môže umožniť.

This is a microscope in a typical lab

Toto je mikroskop v typickom laboratóriu,

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

ktorý používa patológ pri prezeraní vzorky tkaniva,

like a biopsy or a pap smear.

ako je biopsia či cytologický ster Pap.

This $7,000 microscope

Tento 7-tisíc dolárový mikroskop

would be used by somebody with years of specialized training

je používaný niekým s rokmi špecializovaného tréningu

to spot cancer cells.

na zachytenie nádorových buniek.

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

Toto je obrázok od mojej kolegyne z Rice University,

Rebecca Richards-Kortum.

menom Rebecca Richards-Kortum.

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

Ona a jej tím pracuje na miniaturizácii celého mikroskopu

into this $10 part,

do tejto 10-dolárovej časti,

and it fits on the end of an optical fiber.

ktorá pasuje na koniec optického vlákna.

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

Znamená to, že namiesto odobratia vzorky z pacienta

and sending it to the microscope,

a jej preskúmania pod mikroskopom,

you can bring the microscope to the patient.

môžete priniesť mikroskop do pacienta.

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

A potom, na rozdiel od potreby špecialistu, ktorý by si pozrel obrázky,

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

môžete naučiť počítač hodnotiť normálne a rakovinové bunky.

Now this is important,

Toto je dôležité;

because what they found working in rural communities,

pretože pri práci vo vidieckych oblastiach prišli na to,

is that even when they have a mobile screening van

že aj keď mali mobilnú skríningovú dodávku,

that can go out into the community and perform exams

s ktorou mohli vyraziť do oblasti vykonávať vyšetrenia,

and collect samples

odoberať vzorky

and send them to the central hospital for analysis,

a posielať ich do centrálnej nemocnice na analýzu,

that days later,

tak o niekoľko dní neskôr

women get a call with an abnormal test result

sa telefonovalo ženám s abnormálnymi výsledkami,

and they're asked to come in.

aby navštívili nemocnicu.

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

Polovica z nich neprišla, pretože si nemohli cestu dovoliť.

With the integrated microscope and computer analysis,

S integrovaným mikroskopom a počítačovou analýzou

Rebecca and her colleagues have been able to create a van

budú Rebecca a jej kolegovia schopní postaviť dodávku,

that has both a diagnostic setup and a treatment setup.

ktorá bude mať diagnostické aj liečebné vybavenie.

And what that means is that they can do a diagnosis

A to znamená, že budú schopní stanoviť diagnózu

and perform therapy on the spot,

a vykonať liečbu priamo na mieste,

so no one is lost to follow up.

takže každý si to bude môcť dovoliť.

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

To je iba jeden príklad toho, ako dokáže miniaturizácia zachraňovať životy.

Now as engineers,

Ako inžinieri

we think of this as straight-up miniaturization.

to vnímame ako priamu miniaturizáciu.

You took a big thing and you made it little.

Vezmeš veľkú vec a urobíš ju malou.

But what I told you before about computers

Ale o počítačoch som vám predtým povedala,

was that they transformed our lives

že zmenili naše životy

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

keď sa stali tak malými, že sme si ich mohli zobrať kamkoľvek.

So what is the transformational equivalent like that in medicine?

Takže čo je podobný transformačný ekvivalent v medicíne?

Well, what if you had a detector

Čo keby ste mali detektor,

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

ktorý by bol taký maličký, že by mohol cirkulovať vo vašom tele

find the tumor all by itself

a sám tam nájsť nádor

and send a signal to the outside world?

a vyslať o tom signál do vonkajšieho sveta?

It sounds a little bit like science fiction.

Znie to trochu ako science fiction.

But actually, nanotechnology allows us to do just that.

Ale v skutočnosti nám to nanotechnológia umožňuje urobiť presne takto.

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

Nanotechnológia nám umožňuje zmenšiť časti, ktoré tvoria detektor,

from the width of a human hair,

z hrúbky ľudského vlasu,

which is 100 microns,

čo je cca 100 mikrometrov,

to a thousand times smaller,

tisícnásobne,

which is 100 nanometers.

čo je 100 nanometrov.

And that has profound implications.

A to má závažné dôsledky.

It turns out that materials actually change their properties

Ukázalo sa, že materiály menia svoje vlastnosti

at the nanoscale.

pri rádoch nanometrov.

You take a common material like gold,

Vezmete bežný materiál ako zlato,

and you grind it into dust, into gold nanoparticles,

rozdrvíte ho na prach, do zlatých nanočastíc,

and it changes from looking gold to looking red.

a ono sa zmení zo zlatej na červenú farbu.

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

Ak vezmete exotickejší materiál, napríklad selenid kademnatý –

forms a big, black crystal --

– tvorí veľké, čierne kryštály –

if you make nanocrystals out of this material

ak urobíte z neho nanokryštály,

and you put it in a liquid,

vložíte ich do tekutiny

and you shine light on it,

a zasvietite na ne,

they glow.

začnú žiariť.

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

A žiaria modro, zeleno, žlto, oranžovo, červeno,

depending only on their size.

v závislosti iba na ich veľkosti.

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

Divočina! Dokážete si predstaviť podobný objekt v makrosvete?

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

Bolo by to akoby všetky vaše džínsy v skrini, vyrobené z bavlny,

but they are different colors depending only on their size.

mali rôznu farbu v závislosti iba od svojej veľkosti.

(Laughter)

(smiech)

So as a physician,

Z pohľadu lekára

what's just as interesting to me

je pre mňa rovnako zaujímavé,

is that it's not just the color of materials

že nielen farba materiálov

that changes at the nanoscale;

sa pri nanometrových rozmeroch mení;

the way they travel in your body also changes.

mení sa tiež spôsob, akým vo vašom tele cestujú.

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

A toto je vlastnosť, ktorú sa chystáme využiť

to make a better cancer detector.

na výrobu lepšieho detektora rakoviny.

So let me show you what I mean.

Dovoľte mi ukázať, čo tým myslím.

This is a blood vessel in the body.

Toto je krvná cieva v tele.

Surrounding the blood vessel is a tumor.

Cievu obklopuje nádor.

We're going to inject nanoparticles into the blood vessel

Chystáme sa aplikovať nanočastice do krvnej cievy

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

a sledovať, ako budú cestovať z krvného obehu do nádoru.

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

Ukázalo sa, že krvné cievy väčšiny nádorov netesnia

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

a tak nanočastice môžu preniknúť z krvného obehu do nádoru.

Whether they leak out depends on their size.

Či sa tak stane, závisí od ich veľkosti.

So in this image,

Takže na tomto obrázku

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

menšie 100-nanometrové modré nanočastice prenikajú

and the larger, 500-nanometer, red nanoparticles

a väčšie 500-nanometrové červené nanočastice

zostávajú v krvnom obehu.

are stuck in the bloodstream.

So that means as an engineer,

To znamená, že ako inžinierka,

depending on how big or small I make a material,

v závislosti na tom, aký veľký či malý materiál vyrobím,

I can change where it goes in your body.

dokážem zmeniť to, kam sa vo vašom tele dostane.

In my lab, we recently made a cancer nanodetector

V mojom laboratóriu sme nedávno vyrobili rakovinový nanodetektor,

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

ktorý je taký malý, že dokáže cestovať v tele a hľadať nádory.

We designed it to listen for tumor invasion:

Vytvorili sme ho tak, aby „počúval“ nádorové prerastanie;

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

orchestru chemických signálov, ktorý nádor potrebuje na to, aby sa šíril.

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

Aby sa nádor vymanil z tkaniva, v ktorom vznikol,

it has to make chemicals called enzymes

musí vyrábať látky nazývané enzýmy,

to chew through the scaffolding of tissues.

aby sa „prehrýzol“ cez „lešenie“ tkanív, ktoré ho obklopuje.

We designed these nanoparticles to be activated by these enzymes.

Vytvorili sme tieto nanočastice tak, aby ich tieto enzýmy aktivovali.

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

Jeden enzým dokáže aktivovať tisíc týchto chemických reakcií za hodinu.

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

Ako inžinieri voláme tento pomer

spôsob zosilnenia jedna ku tisíc

a form of amplification,

and it makes something ultrasensitive.

a znamená to, že robí niečo veľmi citlivým.

So we've made an ultrasensitive cancer detector.

Takže sme vyrobili extrémne citlivý rakovinový detektor.

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

V poriadku, a ako teda dostanem tento signál do vonkajšieho sveta,

where I can act on it?

kde môžem potom konať?

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

Na to sa chystáme použiť iný druh nanobiológie,

and that has to do with the kidney.

ktorý má niečo do činenia s obličkami.

The kidney is a filter.

Obličky sú filter.

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

Ich úlohou je filtrovať krv a vylučovať odpad do moču.

It turns out that what the kidney filters

Ukázalo sa, že to, čo obličky filtrujú

is also dependent on size.

je takisto závislé od veľkosti.

So in this image, what you can see

Takže na tomto obrázku môžete vidieť

is that everything smaller than five nanometers

ako všetko menšie ako 5 nanometrov

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

odchádza z krvi cez obličky do moču

and everything else that's bigger is retained.

a všetko väčšie je zachytené.

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

Takže ak vyrobím 100-nanometrový rakovinový detektor

I inject it in the bloodstream,

a vstreknem ho do krvného obehu,

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

dokáže vniknúť do nádoru, kde bude aktivovaný jeho enzýmami

to release a small signal

a vyšle malý signál,

that is small enough to be filtered out of the kidney

ktorý je dostatočne malý, aby bol odfiltrovaný obličkami

and put into the urine,

do moču.

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

Tak mám signál vo vonkajšom svete, ktorý dokážem detegovať.

OK, but there's one more problem.

Ale je tu ešte jeden problém.

This is a tiny little signal,

Je to veľmi malý a slabý signál,

so how do I detect it?

takže ako ho dokážem zachytiť?

Well, the signal is just a molecule.

Signál je iba molekula.

They're molecules that we designed as engineers.

Existujú molekuly, ktoré sme ako inžinieri vyrobili.

They're completely synthetic, and we can design them

Sú kompletne syntetické a môžeme ich navrhnúť tak,

so they are compatible with our tool of choice.

že sú kompatibilné s nástrojom, ktorý si zvolíme.

If we want to use a really sensitive, fancy instrument

Ak chceme použiť skutočne citlivý špičkový prístroj,

called a mass spectrometer,

nazývaný hmotnostný spektrometer,

then we make a molecule with a unique mass.

tak vyrobíme molekulu s jedinečnou hmotnosťou.

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

Alebo možno chceme vyrobiť niečo, čo je lacnejšie a prenosné.

Then we make molecules that we can trap on paper,

Vtedy vyrobíme molekuly, ktoré môžme zachytiť „na papier“,

like a pregnancy test.

podobne ako tehotenský test.

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

Existuje obrovské množstvo rôznych detekčných testov,

that are becoming available in a field called paper diagnostics.

ktoré začínajú byť dostupné v odbore známom ako „papierová diagnostika“.

Alright, where are we going with this?

V poriadku, kam sa týmto dostávame?

What I'm going to tell you next,

Teraz vám poviem o niečom,

as a lifelong researcher,

čo je pre mňa ako celoživotného vedca

represents a dream of mine.

snom.

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

Nemôžem povedať, že je to sľub;

it's a dream.

je to sen.

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

Ale myslím si, že všetci musíme mať sny, ktoré nás posúvajú dopredu,

even -- and maybe especially -- cancer researchers.

dokonca – a možno najmä – výskumníci rakoviny.

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

Poviem vám, v čo dúfam, že sa stane s našou technológiou,

that my team and I will put our hearts and souls

do čoho ja a môj tým vložíme naše srdcia a duše,

into making a reality.

aby sa to stalo realitou.

OK, here goes.

O.k., tu to je.

I dream that one day,

Snívam, že jedného dňa,

instead of going into an expensive screening facility

na rozdiel od absolvovania drahej diagnostiky,

to get a colonoscopy,

kolonoskopie,

or a mammogram,

mamografie

or a pap smear,

alebo steru z krčka maternice,

that you could get a shot,

dostanete injekciu,

wait an hour,

hodinu počkáte

and do a urine test on a paper strip.

a urobíte si test s prúžkom papiera zo vzorky vášho moču.

I imagine that this could even happen

Predstavujem si, že by to bolo možné

without the need for steady electricity,

dokonca bez elektriny

or a medical professional in the room.

alebo zdravotníckeho profesionála v miestnosti.

Maybe they could be far away

Možno by mohli byť ďaleko

and connected only by the image on a smartphone.

a spojení iba obrázkom na smartfóne.

Now I know this sounds like a dream,

Viem, že to teraz znie ako sen,

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

ale v laboratóriu už máme tento postup u myší,

where it works better than existing methods

kde funguje lepšie ako existujúce metódy

for the detection of lung, colon and ovarian cancer.

na detekciu rakoviny pľúc, hrubého čreva a vaječníkov.

And I hope that what this means

A ja dúfam, že to znamená,

is that one day we can detect tumors in patients

že jedného dňa dokážeme detegovať nádory u pacientov

sooner than 10 years after they've started growing,

skôr ako 10 rokov po tom, čo začnú rásť.

in all walks of life,

U všetkých spoločenských vrstiev,

all around the globe,

všade na planéte,

and that this would lead to earlier treatments,

že to povedie k včasnejšej liečbe

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

a že včasnou detekciou dokážeme zachrániť viac životov než dnes.

with early detection.

Thank you.

Ďakujem vám.

(Applause)

(potesk)