Nina Tandon: Could tissue engineering mean personalized medicine?

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

Перекладач: Anastasiia Hlivinska Утверджено: Anna Dziman

I'd like to show you a video of some of the models

Хочу вам показати відео деяких моделей,

I work with.

з якими я працюю.

They're all the perfect size, and they don't have an ounce of fat.

Вони всі мають ідеальні розміри і не мають ані грама жиру.

Did I mention they're gorgeous?

Я вже казала, що вони дивовижні?

And they're scientific models? (Laughs)

І всі вони - науково-дослідницькі моделі. (Сміється)

As you might have guessed, I'm a tissue engineer,

Як ви вже мабуть здогадалися, я займаюсь вирощуванням органів,

and this is a video of some of the beating heart

і це відео серця, яке б'ється,

that I've engineered in the lab.

яке я виростила у лабораторії.

And one day we hope that these tissues

І ми сподіваємося, що одного дня ці тканини

can serve as replacement parts for the human body.

використовуватимуться для заміни частин людського тіла.

But what I'm going to tell you about today

Але сьогодні я вам розповім про те,

is how these tissues make awesome models.

які чудові моделі виходять із цих тканин.

Well, let's think about the drug screening process for a moment.

Давайте на хвильку подумаємо про процес скрінінгу ліків.

You go from drug formulation, lab testing, animal testing,

Розпочинається все з технології приготування лікувального засобу, лабораторного тестування, тестування на тваринах

and then clinical trials, which you might call human testing,

далі клінічні випробування, які можна називати тестуваннями на людях,

before the drugs get to market.

і потім ліки надходять у продаж.

It costs a lot of money, a lot of time,

Це вимагає багато грошей та часу,

and sometimes, even when a drug hits the market,

й іноді, навіть коли ліки з'являються на ринку,

it acts in an unpredictable way and actually hurts people.

вони мають непередбачуваний ефект і шкодять людям.

And the later it fails, the worse the consequences.

І чим пізніше це стається, тим гірші наслідки.

It all boils down to two issues. One, humans are not rats,

Це все відбувається з двох причин. По-перше, люди - це не пацюки,

and two, despite our incredible similarities to one another,

а по-друге, попри нашу дивовижну схожість,

actually those tiny differences between you and I

маленькі відмінності між мною і вами

have huge impacts with how we metabolize drugs

мають великий вплив на те, як ми засвоюємо ліки

and how those drugs affect us.

і як вони на нас діють.

So what if we had better models in the lab

Що було б, якби ми мали кращі моделі у лабораторіях,

that could not only mimic us better than rats

які були б не лише схожі на нас, як пацюки,

but also reflect our diversity?

але також відображали наші відмінності?

Let's see how we can do it with tissue engineering.

Давайте поглянемо, як таке можна зробити за допомогою технології вирощування тканин.

One of the key technologies that's really important

Однією із ключових і дуже важливих технологій є,

is what's called induced pluripotent stem cells.

як їх називають, стимульовані плюрипотентні стовбурові клітини.

They were developed in Japan pretty recently.

Їх досить нещодавно винайшли в Японії.

Okay, induced pluripotent stem cells.

Тож істимульовані плюрипотентні стовбурові клітини...

They're a lot like embryonic stem cells

Вони дуже схожі на стовбурові клітини ембріонів,

except without the controversy.

за винятком розбіжності.

We induce cells, okay, say, skin cells,

Ми стимулюємо клітини, наприклад, клітини шкіри,

by adding a few genes to them, culturing them,

додаючи до них кілька генів, культивуємо їх,

and then harvesting them.

а потім збираємо.

So they're skin cells that can be tricked,

Тож це клитини шкіри, які можна привести

kind of like cellular amnesia, into an embryonic state.

в ембріональний стан, щось схоже до клітинної амнезії.

So without the controversy, that's cool thing number one.

Отож, відсутність розбіжності - це перевага номер один.

Cool thing number two, you can grow any type of tissue

Перевага номер два - з них можна виростити

out of them: brain, heart, liver, you get the picture,

будь-який тип тканини: мозку, серця, печінки, ми отримуємо кілнічну картину,

but out of your cells.

але за межама вашої тканини.

So we can make a model of your heart, your brain

Тож, ми можемо отримати модель вашого серця, мозку

on a chip.

на чіпі.

Generating tissues of predictable density and behavior

Розробка тканин із прогнозованою щільністю та властивостями -

is the second piece, and will be really key towards

це друга перевага, і вона буде ключовою на шляху

getting these models to be adopted for drug discovery.

до того, щоб пристосувати ці моделі для винаходження ліків.

And this is a schematic of a bioreactor we're developing in our lab

А це схема біореактора, який ми розробляємо в нашій лабораторії,

to help engineer tissues in a more modular, scalable way.

для того щоб можна було розробляти тканини більш модульованим та шкалованим способом.

Going forward, imagine a massively parallel version of this

Забігаючи наперед, уявіть масово-паралельну версію цього,

with thousands of pieces of human tissue.

яка б містила тисячі зразків людської тканини.

It would be like having a clinical trial on a chip.

Це було б все одно, що провести клінічне випробовування на чіпі.

But another thing about these induced pluripotent stem cells

Ще однією особливістю стимульованих плюрипотентних стовбурових клітин

is that if we take some skin cells, let's say,

є те, що якщо взяти клітини шкіри, наприклад,

from people with a genetic disease

людей з генетичними хворобами,

and we engineer tissues out of them,

і розробити тканину з цих клітин,

we can actually use tissue-engineering techniques

то можна фактично використовувати технології культивації тканин,

to generate models of those diseases in the lab.

щоб розробляти моделі цих хвороб в лабораторії.

Here's an example from Kevin Eggan's lab at Harvard.

Ось приклад лабораторії Кевіна Еганса в Гарварді.

He generated neurons

Він розробив нейрони

from these induced pluripotent stem cells

зі стимульованих плюропотентних стовбурових клітин

from patients who have Lou Gehrig's Disease,

пацієнтів, з хворобою Лу Геріга.

and he differentiated them into neurons, and what's amazing

Він видозмінив їх у нейрони, і вражаючим є те,

is that these neurons also show symptoms of the disease.

що ці нейрони також мають симптоми цієї хвороби.

So with disease models like these, we can fight back

Отож, з такими моделями хвороб ми можемо

faster than ever before and understand the disease better

з ними боротися швидше, ніж коли-небудь, і розуміти ці хвороби

than ever before, and maybe discover drugs even faster.

краще, ніж коли-небудь, і можливо, навіть, швидше знайти ліки.

This is another example of patient-specific stem cells

Ось ще один приклад стовбурових клітин окремих пацієнтів,

that were engineered from someone with retinitis pigmentosa.

які ми виростили з клітин пацієнта з

This is a degeneration of the retina.

пігментною дистрофією сітківки ока.

It's a disease that runs in my family, and we really hope

Це хвороба, яка передається генетично, і ми дуже сподіваємося,

that cells like these will help us find a cure.

що такі клітини допоможуть нам знайти ліки.

So some people think that these models sound well and good,

Тож, дехто вважає, що ці моделі здаються хорошими,

but ask, "Well, are these really as good as the rat?"

але запитує: "А вони справді настільки хороші, як пацюки?"

The rat is an entire organism, after all,

Зрештою, пацюк - це цілий організм,

with interacting networks of organs.

у якого є взаємодіючі органи.

A drug for the heart can get metabolized in the liver,

Ліки для серця можуть засвоюватися печінкою,

and some of the byproducts may be stored in the fat.

а деякі побічні продукти залишаються в жирові.

Don't you miss all that with these tissue-engineered models?

Хіба це все не упускається під час використання цих моделей з розроблених тканин?

Well, this is another trend in the field.

Що ж, це ще одна тенденція у цій галузі.

By combining tissue engineering techniques with microfluidics,

Поєднуючи технології культивації тканин із мікрогідродинамікою

the field is actually evolving towards just that,

сфера фактично розвивається в тому напрямку,

a model of the entire ecosystem of the body,

коли модель цілої екосистеми тіла,

complete with multiple organ systems to be able to test

разом із різноманітними системами органів, можна було перевірити

how a drug you might take for your blood pressure

на те, як ліки для зниження тиску

might affect your liver or an antidepressant might affect your heart.

впливають на вашу печінку, чи антидепресант - на серце.

These systems are really hard to build, but we're just starting to be able to get there,

Ці системи дуже важко побудувати, але ми зараз намагаємося це зробити,

and so, watch out.

тож пильнуйте.

But that's not even all of it, because once a drug is approved,

Але це ще не все, адже як тільки ліки затверджують,

tissue engineering techniques can actually help us develop more personalized treatments.

технології культивації тканин можуть допомогти розробляти більш індивідуальні ліки.

This is an example that you might care about someday,

Наведу приклад, який може вас колись зацікавити,

and I hope you never do,

але я сподіваюся, що цього не станеться,

because imagine if you ever get that call

адже уявіть, що коли-небудь вам зателефонують

that gives you that bad news that you might have cancer.

і повідомлять погану звістку про те, що у вас може бути рак.

Wouldn't you rather test to see if those cancer drugs

Хіба б ви не протестували ліки від раку,які прийматимите,

you're going to take are going to work on your cancer?

щоб побачити, чи вони діють?

This is an example from Karen Burg's lab, where they're

Ось приклад з лабораторії Карен Берг, де працівники вони використовують

using inkjet technologies to print breast cancer cells

струминні технології, щоб надрукувати клітини раку молочної залози

and study its progressions and treatments.

і вивчати їх розвиток і лікування.

And some of our colleagues at Tufts are mixing models

І деякі наші колеги в Тафтс поєднують такі

like these with tissue-engineered bone to see how cancer

моделі з кістками із культивованих тканин, щоб подивитися, як рак

might spread from one part of the body to the next,

може поширюватися з однієї частини тіла на іншу,

and you can imagine those kinds of multi-tissue chips

і можете собі уявити, що такі мультитканинні чіпи

to be the next generation of these kinds of studies.

будуть наступним поколінням таких досліджень.

And so thinking about the models that we've just discussed,

Отож, беручи до уваги моделі, про які ми щойно говорили,

you can see, going forward, that tissue engineering

можна побачити, забігаючи наперед, що культивація тканин

is actually poised to help revolutionize drug screening

фактично стане революцією в тестуванні ліків

at every single step of the path:

на кожному кроці процесу:

disease models making for better drug formulations,

моделювання хвороб для кращої розробки ліків,

massively parallel human tissue models helping to revolutionize lab testing,

масово-паралельні моделі людських тканин, які допомагатимуть змінити тестування в лабораторіях,

reduce animal testing and human testing in clinical trials,

зменшуть тестування на тваринах та людях під час клінічних випробувань,

and individualized therapies that disrupt

і індивідуалізують лікування, які підривають те, що

what we even consider to be a market at all.

ми вважаємо ринком.

Essentially, we're dramatically speeding up that feedback

По суті, ми значно пришвидшуємо появу результатів

between developing a molecule and learning about

від розробки молекули та дослідження

how it acts in the human body.

її поведінки в людському тілі.

Our process for doing this is essentially transforming

Те, чим ми займаємося, по суті, перетворює

biotechnology and pharmacology into an information technology,

біотехнологію і фармакологію в інформаційну технологію,

helping us discover and evaluate drugs faster,

що допомагає нам відкривати і визначати якість ліків швидше,

more cheaply and more effectively.

дешевше і ефективніше.

It gives new meaning to models against animal testing, doesn't it?

Все це надає більшого значення моделям у порівнянні з тестуванням на тваринах, чи не так?

Thank you. (Applause)

Дякую. (Оплески)