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

Translator: Leslie Gauthier Reviewer: Camille Martínez

Prevodilac: Alexandra Stevic Lektor: Ivana Krivokuća

You don't know them.

Не познајете их.

You don't see them.

Не видите их.

But they're always around,

Али су свуда око нас.

whispering,

Шапућу.

making secret plans,

Праве тајне планове.

building armies with millions of soldiers.

Граде армије од више милиона војника.

And when they decide to attack,

А када одлуче да нападну,

they all attack at the same time.

све нападају у исто време.

I'm talking about bacteria.

Говорим о бактеријама.

(Laughter)

(Смех)

Who did you think I was talking about?

O коме сте мислили да говорим?

Bacteria live in communities just like humans.

Бактерије живе у заједницама, као и људи.

They have families,

Имају породице,

they talk,

разговарају и планирају своје активности.

and they plan their activities.

And just like humans, they trick, deceive,

И баш као и људи, пуне су трикова,

and some might even cheat on each other.

а неке чак и варају једни друге.

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

Шта ако бих вам рекла да можемо да чујемо њихов разговор

and translate their confidential information into human language?

и преведемо њихове тајне податке на људски језик?

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

Шта ако бих вам рекла да превођење разговора батерија може да спаси животе?

I hold a PhD in nanophysics,

Имам докторат из нанофизике и искористила сам нанотехнологију

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

да бих направила метод за превођење у реалном времену

that can spy on bacterial communities

који може да шпијунира заједнице бактерија

and give us recordings of what bacteria are up to.

и покаже на шта су све бактерије спремне.

Bacteria live everywhere.

Бактерије живе свуда.

They're in the soil, on our furniture

Оне су на тлу, на нашем намештају

and inside our bodies.

и унутар наших тела.

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

Заправо, 90% свих живих ћелија у овом позоришту су бактеријске.

Some bacteria are good for us;

Неке су добре за нас.

they help us digest food or produce antibiotics.

Помажу варењу хране и стварају антитела.

And some bacteria are bad for us;

А неке су лоше за нас;

they cause diseases and death.

изазивају болест и смрт.

To coordinate all the functions bacteria have,

Да би бактерије ускладиле своје функције,

they have to be able to organize,

морају добро да се организују,

and they do that just like us humans --

и то раде као и ми, људи,

by communicating.

комуникацијом.

But instead of using words,

Уместо да користе речи,

they use signaling molecules to communicate with each other.

оне комуницирају молекулима.

When bacteria are few,

Када их је неколико,

the signaling molecules just flow away,

сигнални молекули само протеку

like the screams of a man alone in the desert.

као врисак усамљеног човека у пустињи.

But when there are many bacteria, the signaling molecules accumulate,

Али када их је много, ти се молекули множе

and the bacteria start sensing that they're not alone.

и бактерије осећају да нису саме.

They listen to each other.

Оне слушају једна другу.

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

Тако прате колико их је

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

и када их је довољно да би иницирале нову акцију.

And when the signaling molecules have reached a certain threshold,

Када сигнални молекули достигну одређену границу,

all the bacteria sense at once that they need to act

све одједном осете да треба да делују

with the same action.

истом активношћу.

So bacterial conversation consists of an initiative and a reaction,

Њихов разговор се састоји од иницијативе и реакције,

a production of a molecule and the response to it.

од производње молекула и одговора на исту.

In my research, I focused on spying on bacterial communities

У свом истраживању сам се фокусирала на шпијунирање заједнице бактерија

inside the human body.

унутар људског тела.

How does it work?

Како то функционише?

We have a sample from a patient.

Узмемо узорак од пацијента.

It could be a blood or spit sample.

То може бити крв или узорак пљувачке.

We shoot electrons into the sample,

Убризгамо електроне у узорак,

the electrons will interact with any communication molecules present,

они улазе у интеракцију са присутним молекулима за комуникацију,

and this interaction will give us information

и та међусобна реакција даје информације

on the identity of the bacteria,

о идентитету бактерија,

the type of communication

врсти комуникације

and how much the bacteria are talking.

и о томе колико бактерије комуницирају.

But what is it like when bacteria communicate?

Али како изгледа њихова комуникација?

Before I developed the translation tool,

Пре него што сам развила метод за превођење,

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

претпоставила сам да је њихов језик примитиван,

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

као код детета које још не влада речима и реченицама.

When they laugh, they're happy; when they cry, they're sad.

Кад се смеју, срећне су; кад плачу, тужне су.

Тако једноставно.

Simple as that.

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

Испоставило се да нису тако примитивне.

A molecule is not just a molecule.

Молекул није само молекул.

It can mean different things depending on the context,

Сваки контекст захтева другачије тумачење.

just like the crying of babies can mean different things:

Као што плач беба значи много тога.

sometimes the baby is hungry,

Некад је беба гладна,

sometimes it's wet,

некад мокра,

sometimes it's hurt or afraid.

некад повређена или уплашена.

Parents know how to decode those cries.

Родитељи знају како да протумаче плач.

And to be a real translation tool,

Право преводилачко средство

it had to be able to decode the signaling molecules

мора да декодира сигналне молекуле

and translate them depending on the context.

и да их преведе зависно од контекста.

And who knows?

Ко зна?

Maybe Google Translate will adopt this soon.

Можда ће Гуглов преводилац ускоро то моћи.

(Laughter)

(Смех)

Let me give you an example.

Ево примера.

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

Донела сам податке о бактеријама који су незгодни за тумачење

if you're not trained,

ако нисте обучени за то,

but try to take a look.

али пробајте, погледајте.

(Laughter)

(Смех)

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

Срећна породица бактерија напада пацијента.

Let's call them the Montague family.

Хајде да је назовемо Монтеги.

They share resources, they reproduce, and they grow.

Оне деле ресурсе, множе се, расту.

One day, they get a new neighbor,

Једног дана добију новог суседа,

bacterial family Capulet.

породицу бактерија Капулети.

(Laughter)

(Смех)

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

Све је добро докле год раде заједно.

But then something unplanned happens.

А онда се деси нешто непланирано.

Romeo from Montague has a relationship with Juliet from Capulet.

Ромео из породице Монтеги уђе у везу са Јулијом из породице Капулети.

(Laughter)

(Смех)

And yes, they share genetic material.

И, да, они размене генетски материјал.

(Laughter)

(Смех)

Now, this gene transfer can be dangerous to the Montagues

Генетски трансфер је опасан за Монтегије

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

чија је жеља да буду једини у пацијенту,

and sharing genes contributes

а размена гена доприноси

to the Capulets developing resistance to antibiotics.

да Капулети пруже отпор антибиотицима.

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

Зато Монтеги разматрају како да се отарасе друге породице

by releasing this molecule.

ослобађајући овај молекул.

(Laughter)

(Смех)

And with subtitles:

Са преводом:

[Let us coordinate an attack.]

[Хајде да организујемо напад.]

(Laughter)

(Смех)

Let's coordinate an attack.

Хајде да организујемо напад.

And then everybody at once responds

Одједном сви одговарају

by releasing a poison that will kill the other family.

ослобађајући отров који ће убити Капулете.

[Eliminate!]

[Елиминиши!]

(Laughter)

(Смех)

The Capulets respond by calling for a counterattack.

Капулети узвраћају позивом на контранапад.

[Counterattack!]

[Контранапад!]

And they have a battle.

И битка почиње.

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

Ово је снимак борбе бактерија и органела налик на мачеве,

where they try to kill each other

где покушавају да се поубијају

by literally stabbing and rupturing each other.

убадајући и кидајући једни друге.

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

Фамилија која победи постаје доминантна бактерија.

So what I can do is to detect bacterial conversations

Могу да откријем разговор између бактерија

that lead to different collective behaviors

који води до различитог групног понашања

like the fight you just saw.

као битка коју сте сад видели.

And what I did was to spy on bacterial communities

Шпијунирала сам заједнице бактерија

inside the human body

унутар људског тела

in patients at a hospital.

у хоспитализованим пацијентима.

I followed 62 patients in an experiment,

Пратила сам 62 пацијента у експерименту,

where I tested the patient samples for one particular infection,

при чему сам тестирала узорке пацијента на одређену инфекцију,

without knowing the results of the traditional diagnostic test.

не знајући налазе традиционалних дијагностичких тестова.

Now, in bacterial diagnostics,

У дијагностици бактерија,

a sample is smeared out on a plate,

узорак се размазује на плочици,

and if the bacteria grow within five days,

и ако бактерија израсте у наредних 5 дана,

the patient is diagnosed as infected.

дијагностикује се да је пацијент заражен.

When I finished the study and I compared the tool results

Упоредивши резултате добијене превођењем

to the traditional diagnostic test and the validation test,

са традиционалном дијагнозом и тестом валидности,

I was shocked.

била сам шокирана

It was far more astonishing than I had ever anticipated.

више него што сам могла да претпоставим.

But before I tell you what the tool revealed,

Пре него вам кажем шта је метода открила,

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

рекла бих нешто о младој пацијенткињи коју сам пратила.

a young girl.

She had cystic fibrosis,

Имала је цистичну фиброзу,

a genetic disease that made her lungs susceptible to bacterial infections.

генетско обољење због којег су јој плућа била подложна бактеријским инфекцијама.

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

Она није била део клиничког третмана.

I followed her because I knew from her medical record

Пратила сам је јер сам из њеног досијеа

that she had never had an infection before.

сазнала да никад пре није имала инфекцију.

Once a month, this girl went to the hospital

Једном месечно, она је ишла у болницу

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

и искашљавала узорак у чашу.

This sample was transferred for bacterial analysis

Узорак је слат на бактеријску анализу

at the central laboratory

у централну лабораторију

so the doctors could act quickly if they discovered an infection.

да би доктори брзо реаговали ако се инфекција открије.

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

Тестирала сам свој метод на њеном узорку.

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

Прва два месеца се ништа није дешавало.

But the third month,

Али трећег месеца,

I discovered some bacterial chatter in her sample.

открила сам бактеријско ћаскање у узорку.

The bacteria were coordinating to damage her lung tissue.

Оне су се удружиле да оштете плућно ткиво.

But the traditional diagnostics showed no bacteria at all.

Традиционална дијагноза уопште није открила постојање бактерија.

I measured again the next month,

Посматрала сам и следећег месеца

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

и открила агресивнији разговор међу њима.

Still, the traditional diagnostics showed nothing.

Опет, традиционална дијагноза није ништа показала.

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

Моје истраживање се завршило,

али сам пола године касније проверила њен статус

to see if the bacteria only I knew about had disappeared

да видим да ли су бактерије за које сам само ја знала нестале

without medical intervention.

без медицинске интервенције.

They hadn't.

Нису.

But the girl was now diagnosed with a severe infection

Девојка је тада имала озбиљну инфекцију

of deadly bacteria.

смртоносном бактеријом.

It was the very same bacteria my tool discovered earlier.

Исту ту бактерију открила је моја метода.

And despite aggressive antibiotic treatment,

Упркос агресивном третману антибиотицима,

it was impossible to eradicate the infection.

било је немогуће искоренити инфекцију.

Doctors deemed that she would not survive her 20s.

Лекари су сматрали да неће преживети 20-те.

When I measured on this girl's samples,

Када сам разматрала њене узорке,

my tool was still in the initial stage.

још увек сам била у почетној фази.

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

Нисам знала да ли моја метода делује,

therefore I had an agreement with the doctors

па сам имала договор са лекарима

not to tell them what my tool revealed

да не кажем шта сам открила

да не бих угрозила њихов третман.

in order not to compromise their treatment.

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

Видевши резултате који нису потврђени,

I didn't dare to tell

нисам се усудила да кажем,

because treating a patient without an actual infection

јер лечити пацијента без инфекције

also has negative consequences for the patient.

има негативне последице по пацијента.

But now we know better,

Али сада знамо више,

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

и има пуно младих који могу бити спашени,

because, unfortunately, this scenario happens very often.

јер се ова прича, нажалост, често понавља.

Patients get infected,

Пацијенти се инфицирају,

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

бактерија се не открије на дијагностици

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

и одједном избије са озбиљним симптомима.

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

И већ је сувише касно.

The surprising result of the 62 patients I followed

Резултат је изненађујући - код 62 пацијента које сам пратила,

was that my device caught bacterial conversations

моја метода је ухватила разговор

in more than half of the patient samples

у више од половине узорака

that were diagnosed as negative by traditional methods.

који су традиционалном методом дијагностиковани као негативни.

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

Значи да је више од половине пацијената

отпуштено мислећи да нема инфекцију,

they were free from infection,

although they actually carried dangerous bacteria.

иако су у ствари носиоци опасне бактерије.

Inside these wrongly diagnosed patients,

Унутар пацијената са погрешном дијагнозом,

bacteria were coordinating a synchronized attack.

бактерије организују усклађен напад.

They were whispering to each other.

Оне шапућу једна другој.

What I call "whispering bacteria"

„Бактерије које шапућу“

are bacteria that traditional methods cannot diagnose.

су бактерије које знане методе не налазе.

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

Засад само преводилачки метод региструје те шапате.

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

Верујем да временски оквир док бактерије још шапућу

is a window of opportunity for targeted treatment.

отвара шансу за циљано лечење.

If the girl had been treated during this window of opportunity,

Да је она девојка лечена за време тог оквира,

it might have been possible to kill the bacteria

можда би било могуће убити бактерију

in their initial stage,

у њеној почетној фази,

before the infection got out of hand.

пре него што се отргне контроли.

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

Искуство са њом ме је навело да учиним све

to push this technology into the hospital.

да ову технологију унесем у болницу.

Together with doctors,

Заједно са докторима

I'm already working on implementing this tool in clinics

радим на примени ове методе на клиници

to diagnose early infections.

да бисмо открили ране инфекције.

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

Не зна се како би се лечили пацијенти

during the whispering phase,

за време фазе шапутања,

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

али би помогло да се прате они ризични.

It could help them confirm if a treatment had worked or not,

Помогло би да се потврди успешност лечења

and it could help answer simple questions:

и да се одговори на једноставна питања:

Is the patient infected?

да ли је пацијент заражен

And what are the bacteria up to?

и шта бактерије спремају.

Bacteria talk,

Бактерије причају,

they make secret plans,

праве тајне планове,

and they send confidential information to each other.

и шаљу поверљиве информације једна другој.

But not only can we catch them whispering,

Не само да можемо да ухватимо њихов шапат,

we can all learn their secret language

можемо да научимо и њихов тајни језик

and become ourselves bacterial whisperers.

и да сами постанемо шаптачи.

And, as bacteria would say,

И као што би бактерије рекле:

"3-oxo-C12-aniline."

„3-оксо-C12-анилин“.

(Laughter)

(Смех)

(Applause)

(Аплауз)

Thank you.

Хвала вам.