Geraldine Hamilton: Body parts on a chip

Перекладач: Anastasia Kvilinskaya Утверджено: Hanna Leliv

We have a global health challenge

Cьогодні проблема світового здоров'я

in our hands today,

в наших руках,

and that is that the way we currently

і вона полягає в тому, що той спосіб, у який ми на даний момент

discover and develop new drugs

відкриваємо та розвиваємо нові ліки,

is too costly, takes far too long,

занадто дорогий та займає багато часу.

and it fails more often than it succeeds.

Найчастіше він підводить нас, а не дає успішних результатів.

It really just isn't working, and that means

Він зовсім не дієвий, а це означає,

that patients that badly need new therapies

що пацієнти, яким дуже потрібне нове лікування,

are not getting them,

не отримують його,

and diseases are going untreated.

і хвороби не лікуються.

We seem to be spending more and more money.

Здається, ми витрачаємо дедалі більше грошей.

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

Отже, з кожним мільярдом, витраченим на наукові дослідження,

we're getting less drugs approved into the market.

ми отримуємо менше ліків, які допускаються на ринок.

More money, less drugs. Hmm.

Більше грошей, менше ліків. Гмм.

So what's going on here?

То що ж відбувається?

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

Ну, тут роль грає величезна кількість факторів,

but I think one of the key factors

але я думаю, що один із ключових факторів ‒

is that the tools that we currently have

це інструментарій, який ми маємо на даний час

available to test whether a drug is going to work,

у доступі, щоб перевірити ефективність

whether it has efficacy,

лікарського засобу,

or whether it's going to be safe

або чи безпечний він

before we get it into human clinical trials,

перед проведенням клінічних перевірок,

are failing us. They're not predicting

і цей інструментарій нас підводить. Не можна передбачити,

what's going to happen in humans.

що станеться з людьми.

And we have two main tools available

Але у нашому розпорядженні є

at our disposal.

два головних знаряддя:

They are cells in dishes and animal testing.

клітини в посудинах та експерименти з тваринами.

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

Поговоримо про перший з них, про посудини з клітинами.

So, cells are happily functioning in our bodies.

Отже, клітини радісно функціонують у наших тілах.

We take them and rip them out

Ми беремо і вириваємо їх

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

з рідного середовища, викидаємо їх на посудини

and expect them to work.

і сподіваємось, що вони працюватимуть.

Guess what. They don't.

Вгадайте-но, що. Вони не працюють.

They don't like that environment

Їм не подобається це середовище,

because it's nothing like

тому що не існує для них нічого кращого за те,

what they have in the body.

що вони мають усередині тіла.

What about animal testing?

Що ж до експериментів над тваринами?

Well, animals do and can provide

Ну, тварини дійсно можуть надати

extremely useful information.

вкрай важливу інформацію.

They teach us about what happens

Вони показують нам, що відбувається

in the complex organism.

у складному організмі.

We learn more about the biology itself.

Ми більше вивчаємо біологію як таку.

However, more often than not,

Однак частіше за все

animal models fail to predict what will happen in humans

випадки з тваринами не допомагають передбачити того, що може статися з людьми,

when they're treated with a particular drug.

якщо їх лікують конкретним препаратом.

So we need better tools.

Отже, нам потрібні кращі знаряддя.

We need human cells,

Нам потрібні клітини людського організму,

but we need to find a way to keep them happy

але необхідно знайти спосіб зберігати їх у гарному настрої

outside the body.

поза межами тіла.

Our bodies are dynamic environments.

Наші тіла ‒ динамічні середовища.

We're in constant motion.

Ми постійно рухаємося.

Our cells experience that.

І наші клітини через це проходять.

They're in dynamic environments in our body.

Вони знаходяться в рухливих середовищах у нашому організмі.

They're under constant mechanical forces.

На них постійно діють механічні сили.

So if we want to make cells happy

Отож, якщо ми хочемо, щоб клітини були щасливі

outside our bodies,

поза нашим організмом,

we need to become cell architects.

нам потрібно стати клітинними архітекторами.

We need to design, build and engineer

Ми повинні проектувати, будувати і споруджувати

a home away from home for the cells.

дім для клітин.

And at the Wyss Institute,

І в науково-дослідницькому інституті Wyss

we've done just that.

ми якраз так і зробили.

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

Ми називаємо цю річ "органом у чипі".

And I have one right here.

І в мене є один з собою.

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

Гарний, правда ж? Але він досить неймовірний.

Right here in my hand is a breathing, living

Прямо в мене в руці дихає жива

human lung on a chip.

людська легеня в чипі.

And it's not just beautiful.

І вона не просто гарна.

It can do a tremendous amount of things.

Вона може робити приголомшливі речі.

We have living cells in that little chip,

У цьому маленькому чипі живуть клітини,

cells that are in a dynamic environment

клітини, які знаходяться в динамічному середовищі,

interacting with different cell types.

яке взаємодіє з різними типами клітин.

There's been many people

Багато хто

trying to grow cells in the lab.

намагався виростити клітини в лабораторії.

They've tried many different approaches.

Люди випробовували різні підходи.

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

Намагалися навіть виростити маленькі міні-органи в лабораторії.

We're not trying to do that here.

Ми не намагаємось робити цього тут.

We're simply trying to recreate

Ми просто силкуємося відтворити

in this tiny chip

в цьому маленькому чипі

the smallest functional unit

найменшу функціональну одиницю,

that represents the biochemistry,

яка представляє біохімію,

the function and the mechanical strain

функціональну та механічну напругу,

that the cells experience in our bodies.

через яку проходять клітини нашого тіла.

So how does it work? Let me show you.

Отож, як це все працює? Зараз я вам покажу.

We use techniques from the computer chip

Ми запозичуємо прийоми, що їх використовують

manufacturing industry

під час виробництва комп'ютерних чипів,

to make these structures at a scale

щоб створити конструкції у масштабі

relevant to both the cells and their environment.

відносно клітин та їхнього середовища.

We have three fluidic channels.

Маємо три рідинні канали.

In the center, we have a porous, flexible membrane

У центрі – пориста гнучка мембрана,

on which we can add human cells

куди можемо додати людські клітини,

from, say, our lungs,

наприклад, з наших легенів,

and then underneath, they had capillary cells,

що знизу мають капілярні клітини –

the cells in our blood vessels.

клітини наших кровоносних судин.

And we can then apply mechanical forces to the chip

Потім можемо додати до чипу механічних сил,

that stretch and contract the membrane,

які розтягують та стискають мембрану.

so the cells experience the same mechanical forces

Таким чином клітини зазнають такого ж механічного впливу,

that they did when we breathe.

як і під час дихання.

And they experience them how they did in the body.

Вони почуваються так, як у тілі.

There's air flowing through the top channel,

По верхньому каналу спрямовується потік повітря,

and then we flow a liquid that contains nutrients

а потім ми спрямовуємо рідину, яка містить поживні речовини,

through the blood channel.

по кровоносному каналу.

Now the chip is really beautiful,

Чип – дійсно гарний.

but what can we do with it?

Що ми можемо з ним робити?

We can get incredible functionality

Ми отримуємо неймовірну функціональність

inside these little chips.

усередині даних маленьких чипів.

Let me show you.

Зараз покажу вам.

We could, for example, mimic infection,

Наприклад, ми змогли імітувати зараження.

where we add bacterial cells into the lung.

Ми додаємо клітини бактерій до легень,

then we can add human white blood cells.

а потім додаємо людські білі кров’яні тільця [лейкоцити].

White blood cells are our body's defense

Білі кров’яні тільця – це захист нашого тіла

against bacterial invaders,

від бактеріальних загарбників.

and when they sense this inflammation due to infection,

Коли вони відчувають, що запалення відбулося через зараження,

they will enter from the blood into the lung

вони ввійдуть з крові в легені

and engulf the bacteria.

та поглинуть бактерії.

Well now you're going to see this happening

Зараз побачите, як це відбувається

live in an actual human lung on a chip.

наживо у людській легені на чипі.

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

Ми намітили білі кров’яні тільця, тому видно їхній потік.

and when they detect that infection,

Коли вони виявляють інфекцію,

they begin to stick.

починають липнути.

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

Вони липнуть, потім намагаються проникнути в легені

side from blood channel.

збоку кровоносного каналу.

And you can see here, we can actually visualize

Бачите, ми можемо зробити видимим

a single white blood cell.

біле кров'яне тільце.

It sticks, it wiggles its way through

Воно липне, просовується

between the cell layers, through the pore,

між шарами клітин, крізь пору

comes out on the other side of the membrane,

та виходить з іншого боку мембрани.

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

Саме там воно поглине бактерію,

labeled in green.

позначену зеленим кольором.

In that tiny chip, you just witnessed

Тільки що ви були свідками того, як у крихітному чипі

one of the most fundamental responses

відбувається одна з основних реакцій

our body has to an infection.

нашого тіла на зараження.

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

Так ми реагуємо. Це реакція імунної системи.

It's pretty exciting.

Дуже захоплююча мить.

Now I want to share this picture with you,

Я хочу поділитися з вами цим малюнком.

not just because it's so beautiful,

І не тільки тому, що він гарний.

but because it tells us an enormous amount of information

А тому, що він надає нам чимало інформації

about what the cells are doing within the chips.

про те, що клітини роблять усередині чипів.

It tells us that these cells

Ці клітини

from the small airways in our lungs,

з маленьких повітряних шляхів у наших легенях

actually have these hairlike structures

мають волосоподібну структуру,

that you would expect to see in the lung.

яку можна побачити в легенях.

These structures are called cilia,

Ці структури називаються війками.

and they actually move the mucus out of the lung.

Вони видаляють слиз із легенів.

Yeah. Mucus. Yuck.

Так. Слиз. Фу!

But mucus is actually very important.

Але слиз дуже важливий.

Mucus traps particulates, viruses,

Слиз втягує часточки, віруси,

potential allergens,

можливі алергени.

and these little cilia move

А ці маленькі війки рухаються

and clear the mucus out.

та очищують слиз.

When they get damaged, say,

Коли вони пошкоджені,

by cigarette smoke for example,

наприклад, димом цигарок,

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

вони не працюють належним чином та не очищують слиз.

And that can lead to diseases such as bronchitis.

Це може призвести до таких захворювань, як бронхіт.

Cilia and the clearance of mucus

Війки та очищення слизу

are also involved in awful diseases like cystic fibrosis.

також спричиняють страшні хвороби, наприклад, муковісцидоз.

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

Тепер за допомогою функціональності даних чипів

we can begin to look

ми починаємо пошук

for potential new treatments.

нових можливих видів лікування.

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

Ми не зупинилися на дослідженні легенів у чипі.

We have a gut on a chip.

Маємо кишку в чипі.

You can see one right here.

Подивіться на неї.

And we've put intestinal human cells

Ми вставили людські кишкові клітини

in a gut on a chip,

у такий чип.

and they're under constant peristaltic motion,

Вони знаходяться у постійному перистальтичному русі,

this trickling flow through the cells,

цьому тонкому струмочку крізь клітини.

and we can mimic many of the functions

Можна зімітувати багато функцій,

that you actually would expect to see

які спостерігаються

in the human intestine.

у людському кишечнику.

Now we can begin to create models of diseases

Можна моделювати хвороби,

such as irritable bowel syndrome.

наприклад, слизистий коліт.

This is a disease that affects

Це захворювання вражає

a large number of individuals.

багатьох людей.

It's really debilitating,

Воно дуже ослаблює організм.

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

Та не існує дійсно гарного лікування.

Now we have a whole pipeline

Зараз ми маємо цілу систему

of different organ chips

різних чипів з органами,

that we are currently working on in our labs.

робота над якими ведеться в наших лабораторіях.

Now, the true power of this technology, however,

Однак справжня сила даної технології

really comes from the fact

випливає з того,

that we can fluidically link them.

що ми з’єднуємо їх за допомогою рідини.

There's fluid flowing across these cells,

Крізь ці клітини тече рідина.

so we can begin to interconnect

Тому ми можемо зв’язувати

multiple different chips together

різні численні чипи разом

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

і формувати так звану віртуальну людину на чипі.

Now we're really getting excited.

Ми справді перебуваємо в піднесеному настрої.

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

Ми не відтворимо усю людину в даних чипах.

but what our goal is is to be able to recreate

Наша мета – мати змогу відтворити

sufficient functionality

належну функціональність,

so that we can make better predictions

щоб краще передбачити те,

of what's going to happen in humans.

що відбуватиметься у людському організмі.

For example, now we can begin to explore

Наприклад, ми починаємо досліджувати

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

процеси від введення наркотику або розпилення аерозолю.

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

Хто з вас, як і я, хворий на астму, використовує інгалятор.

we can explore how that drug comes into your lungs,

Можемо дослідити процес проникнення ліків у легені,

how it enters the body,

проникнення в організм,

how it might affect, say, your heart.

вплив ліків, наприклад, на серце.

Does it change the beating of your heart?

Чи змінюється внаслідок цього серцебиття?

Does it have a toxicity?

Чи токсичні ліки?

Does it get cleared by the liver?

Чи відбувається очищення у печінці?

Is it metabolized in the liver?

Чи печінка засвоює ліки?

Is it excreted in your kidneys?

Чи нирки їх виділяють?

We can begin to study the dynamic

Ми починаємо вивчати активну

response of the body to a drug.

реакцію організму на ліки.

This could really revolutionize

Це може призвести до прориву

and be a game changer

та змінити

for not only the pharmaceutical industry,

не тільки фармацевтичну галузь,

but a whole host of different industries,

а цілу низку різних галузей,

including the cosmetics industry.

серед яких косметична галузь.

We can potentially use the skin on a chip

Можна використати шкіру в чипі,

that we're currently developing in the lab

який зараз ми розвиваємо в лабораторії,

to test whether the ingredients in those products

щоб перевірити склад цих продуктів

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

на безпечність для вашої шкіри,

without the need for animal testing.

не проводячи експерименти на тваринах.

We could test the safety

Можна перевірити безпечність

of chemicals that we are exposed to

хімічних препаратів, які впливають на нас

on a daily basis in our environment,

щодня у довкіллі,

such as chemicals in regular household cleaners.

як-от препарати, що їх зазвичай використовують у хатньому господарстві.

We could also use the organs on chips

Також можна використовувати органи на чипах

for applications in bioterrorism

під час біотероризму

or radiation exposure.

або радіоактивної загрози.

We could use them to learn more about

Можна використовувати їх, щоб краще вивчити

diseases such as ebola

захворювання на кшталт лихоманки Ебола,

or other deadly diseases such as SARS.

або інших смертельних хвороб, як САРС.

Organs on chips could also change

Органи на чипах можуть також змінити

the way we do clinical trials in the future.

у майбутньому спосіб проведення клінічних досліджень.

Right now, the average participant

Нині середня кількість учасників

in a clinical trial is that: average.

клінічного дослідження така: середня.

Tends to be middle aged, tends to be female.

То схиляється у бік людей середнього віку, то в бік жінок.

You won't find many clinical trials

Ви знайдете багато клінічних досліджень,

in which children are involved,

в яких задіяні діти.

yet every day, we give children medications,

Однак щодня ми даємо дітям ліки.

and the only safety data we have on that drug

Єдині безпечні дані щодо цих препаратів

is one that we obtained from adults.

ми отримали від тестів на дорослих.

Children are not adults.

Але діти – не дорослі.

They may not respond in the same way adults do.

Вони можуть не так реагувати, як дорослі.

There are other things like genetic differences

Є й інші особливості, наприклад, генетичні відмінності

in populations

населення,

that may lead to at-risk populations

що призводять до популяцій з підвищеним ризиком

that are at risk of having an adverse drug reaction.

щодо несприятливої реакції на ліки.

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

Уявіть собі, що ми взяли клітини різних популяцій,

put them on chips,

ввели їх у чипи

and create populations on a chip.

та створили популяції на чипах.

This could really change the way

Це могло б повністю змінити

we do clinical trials.

спосіб проведення клінічних досліджень.

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

А це команда людей, яка працює над цим.

We have engineers, we have cell biologists,

У нас є інженери, клітинні біологи,

we have clinicians, all working together.

клінічні лікарі, які працюють разом.

We're really seeing something quite incredible

Ми спостерігаємо щось досить неймовірне

at the Wyss Institute.

в Інституті Wyss.

It's really a convergence of disciplines,

Це зближення дисциплін,

where biology is influencing the way we design,

серед яких біологія впливає на способи проектування,

the way we engineer, the way we build.

спорудження та будування.

It's pretty exciting.

Це дуже захоплююча справа.

We're establishing important industry collaborations

Ми налагоджуємо важливу співпрацю з виробничими підприємствами.

such as the one we have with a company

Наприклад, ми співпрацюємо з компанією,

that has expertise in large-scale digital manufacturing.

яка займається експертизою у великих масштабах цифрового виробництва.

They're going to help us make,

Вони допоможуть нам зробити

instead of one of these,

замість одного

millions of these chips,

мільйони таких чипів,

so that we can get them into the hands

які можна надати

of as many researchers as possible.

якомога більшій кількості дослідників.

And this is key to the potential of that technology.

Це ключ до можливостей даної технології.

Now let me show you our instrument.

Покажу вам наш інструмент.

This is an instrument that our engineers

Це прилад, експериментальну модель якого

are actually prototyping right now in the lab,

зараз створюють наші інженери в лабораторії.

and this instrument is going to give us

Цей прилад забезпечить нас

the engineering controls that we're going to require

технічним управлінням, яке дасть нам змогу

in order to link 10 or more organ chips together.

з’єднати разом 10 або більше чипів з органами.

It does something else that's very important.

Він робить щось украй важливе.

It creates an easy user interface.

Він створює легкий інтерфейс для користувачів.

So a cell biologist like me can come in,

Тому клітинний біолог, як я, може зайти,

take a chip, put it in a cartridge

взяти чип, вставити його в картридж,

like the prototype you see there,

як видно на моделі,

put the cartridge into the machine

вставити картридж у машину,

just like you would a C.D.,

наче компакт-диск,

and away you go.

і почати роботу.

Plug and play. Easy.

"Вмикай та працюй". Це легко.

Now, let's imagine a little bit

Уявімо собі,

what the future might look like

яким могло б бути майбутнє,

if I could take your stem cells

якби я взяла ваші стовбурові клітини

and put them on a chip,

та вставила б їх у чип,

or your stem cells and put them on a chip.

або ваші стовбурові клітини та вставила б їх у чип.

It would be a personalized chip just for you.

Це був би персоналізований чип тільки для вас.

Now all of us in here are individuals,

Усі ми – індивідууми.

and those individual differences mean

Індивідуальні відмінності означають,

that we could react very differently

що ми реагуємо по-різному,

and sometimes in unpredictable ways to drugs.

а іноді непередбачено, на ліки.

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

Кілька років тому в мене був дуже сильний головний біль.

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

Не могла з ним впоратися, думала: "Спробую щось інше".

I took some Advil. Fifteen minutes later,

Прийняла "Адвіл". Та через 15 хвилин

I was on my way to the emergency room

я вже була в відділенні екстреної медичної допомоги

with a full-blown asthma attack.

з різким нападом астми.

Now, obviously it wasn't fatal,

Як бачите, це було не смертельно,

but unfortunately, some of these

але, на жаль, деякі

adverse drug reactions can be fatal.

побічні реакції на ліки можуть призвести до смерті.

So how do we prevent them?

Як цьому запобігти?

Well, we could imagine one day

Ми можемо уявити, що колись

having Geraldine on a chip,

матимемо організм Джеральдін на чипі

having Danielle on a chip,

або організм Даніели на чипі,

having you on a chip.

або ваш організм на чипі.

Personalized medicine. Thank you.

Індивідуальна медицина. Дякую.

(Applause)

(Оплески)