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

Translator: Anh Pham Reviewer: Uyên Võ

In the space that used to house one transistor,

Trong không gian từng đủ chứa một tranzito,

we can now fit one billion.

giờ đủ để chứa một tỷ tranzito như thế.

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

Điều đó giúp một chiếc máy tính có kích thước bằng cả căn phòng

now fits in your pocket.

giờ có thể đựng vừa trong túi bạn.

You might say the future is small.

Bạn có thể nói tương lai thật nhỏ bé.

As an engineer,

Là một kĩ sư,

I'm inspired by this miniaturization revolution in computers.

tôi được truyền cảm hứng từ cuộc cách mạng thu nhỏ của máy tính.

As a physician,

Là một nhà vật lí học,

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

tôi tự hỏi liệu chúng ta có thể dùng nó để giảm số lượng người chết

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

vì một trong những căn bệnh lan rộng nhanh nhất trên Trái Đất:

cancer.

ung thư.

Now when I say that,

Khi tôi nói điều đó,

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

hầu hết mọi người nghĩ rằng chúng tôi đang nghiên cứu cách chữa trị ung thư.

And we are.

Và đúng vậy.

But it turns out

Nhưng hóa ra

that there's an incredible opportunity to save lives

có một cơ hội đáng kinh ngạc để cứu sống nhiều người

through the early detection and prevention of cancer.

nếu được phát hiện và phòng ngừa sớm ung thư.

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

Trên thế giới, hơn 2/3 số ca chết vì ung thư hoàn toàn có thể ngăn ngừa được

using methods that we already have in hand today.

bằng những phương pháp mà ta đã biết đến ngày nay.

Things like vaccination, timely screening

Những thứ như vắc xin, chụp chiếu thường xuyên,

and of course, stopping smoking.

và tất nhiên, ngừng hút thuốc.

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

Nhưng ngay cả khi có những công cụ và kĩ thuật tối tân nhất,

some tumors can't be detected

vài khối u không thể bị phát hiện

until 10 years after they've started growing,

đến khi chúng phát triển được 10 năm,

when they are 50 million cancer cells strong.

khi đã có đến 50 triệu tế bào ung thư.

What if we had better technologies

Sẽ ra sao nếu có công nghệ tốt hơn

to detect some of these more deadly cancers sooner,

để phát hiện những tế bào chết người này sớm hơn,

when they could be removed,

khi chúng có thể bị cắt bỏ,

when they were just getting started?

khi chúng mới bắt đầu phát triển?

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

Để tôi cho bạn biết kĩ thuật thu nhỏ sẽ đưa ta đến đâu.

This is a microscope in a typical lab

Đây là chiếc kính hiển vi trong phòng thí nghiệm

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

mà nhà giải phẫu bệnh dùng để xét nghiệm mẫu mô,

like a biopsy or a pap smear.

như sinh thiết hay xét nghiệm tế bào cổ tử cung.

This $7,000 microscope

Chiếc kính hiển vi trị giá 7000$ này

would be used by somebody with years of specialized training

phải được sử dụng bởi những người có nhiều năm được đào tạo

to spot cancer cells.

chuyên về phát hiện tế bào ung thư.

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

Đây là bức ảnh từ một đồng nghiệp của tôi ở trường đại học Rice,

Rebecca Richards-Kortum.

Rebecca Richards-Kortum.

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

Những gì cô ấy và cả đội đã thực hiện là thu nhỏ cả chiếc kính hiển vi

into this $10 part,

thành một bộ phận trị giá 10$,

and it fits on the end of an optical fiber.

và gắn ở đầu của một sợi quang.

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

Điều đó có nghĩa là thay vì lấy mẫu thử từ bệnh nhân

and sending it to the microscope,

và đem đi soi,

you can bring the microscope to the patient.

ta có thể đem chiếc kính đến chỗ bệnh nhân

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

Khi đó, thay vì cần một chuyên gia để xem xét ảnh chụp,

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

ta có thể thiết lập để máy tính có thể phân biệt tế bào bình thường và ung thư.

Now this is important,

Điều này rất quan trọng,

because what they found working in rural communities,

bởi vì điều họ phát hiện ra khi làm việc ở những vùng nông thôn

is that even when they have a mobile screening van

là ngay cả khi họ có thể chụp chiếu di động trên xe,

that can go out into the community and perform exams

có thể đến tận nơi đó thực hiện việc kiểm tra

and collect samples

và lấy mẫu thử

and send them to the central hospital for analysis,

gửi đến bệnh viện trung tâm để phân tích,

that days later,

vài ngày sau đó,

women get a call with an abnormal test result

người phụ nữ nhận được điện thoại báo kết quả bất thường

and they're asked to come in.

và được mời đến gặp.

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

Một nửa số họ không đến vì không đủ kinh phí đi lại.

With the integrated microscope and computer analysis,

Với chiếc kính hiển vi được tích hợp và phân tích bằng máy tính,

Rebecca and her colleagues have been able to create a van

Rebecca và đồng nghiệp có thể tạo ra chiếc xe

that has both a diagnostic setup and a treatment setup.

được thiết lập cả chẩn đoán và chữa trị bệnh.

And what that means is that they can do a diagnosis

Điều đó có nghĩa là họ có thể chẩn đoán

and perform therapy on the spot,

và thực hiện liệu pháp ngay tại chỗ,

so no one is lost to follow up.

vì vậy không ai không thể theo kịp.

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

Đó chỉ là một ví dụ cho việc thu nhỏ có thể cứu sống nhiều người.

Now as engineers,

Là một kĩ sư,

we think of this as straight-up miniaturization.

chúng tôi nghĩ về nó như một sự thu nhỏ đúng nghĩa.

You took a big thing and you made it little.

Bạn lấy một vật lớn và làm cho nó nhỏ lại.

But what I told you before about computers

Nhưng những gì tôi nói với bạn về máy tính

was that they transformed our lives

là chúng làm thay đổi cuộc sống của ta

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

khi chúng trở nên nhỏ vừa đủ cho ta đem theo mọi nơi.

So what is the transformational equivalent like that in medicine?

Vậy sự thay đổi tương đương trong y học thì như thế nào?

Well, what if you had a detector

Tưởng tượng bạn có một máy dò tìm

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

nhỏ đến mức chúng có thể lưu thông trong cơ thể bạn,

find the tumor all by itself

tự tìm ra khối u

and send a signal to the outside world?

và phát tín hiệu ra bên ngoài?

It sounds a little bit like science fiction.

Nghe cứ như khoa học viễn tưởng.

But actually, nanotechnology allows us to do just that.

Nhưng thật sự công nghệ nano cho phép chúng ta làm được điều đó.

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

Công nghệ nano cho phép ta thu nhỏ bộ phận làm nên máy dò tìm

from the width of a human hair,

từ độ rộng của một sợi tóc

which is 100 microns,

là 100 micro mét

to a thousand times smaller,

nhỏ hơn 1000 lần

which is 100 nanometers.

chỉ còn 100 nano mét.

And that has profound implications.

Điều đó có mối quan hệ mật thiết sâu sắc.

It turns out that materials actually change their properties

Thì ra chất liệu có thể thay đổi đặc tính

at the nanoscale.

ở thước đo nano,

You take a common material like gold,

Bạn lấy một chất liệu thông dụng như vàng,

and you grind it into dust, into gold nanoparticles,

và nghiền nó ra thành bụi, thành những mẩu vàng nano,

and it changes from looking gold to looking red.

nó biến đổi từ màu vàng thành màu đỏ.

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

Nếu bạn lấy một chất hiếm hơn như cadimi selenua

forms a big, black crystal --

tạo thành một khối tinh thể lớn màu đen

if you make nanocrystals out of this material

nếu bạn tạo ra tinh thể nano từ chất liệu này

and you put it in a liquid,

bỏ vào trong chất lỏng,

and you shine light on it,

và chiếu sáng lên,

they glow.

chúng sẽ phát sáng.

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

Và chúng phát ra màu lam, lục, vàng, cam, đỏ,

depending only on their size.

chỉ tùy thuộc vào kích thước chúng.

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

Thật là điên rồ! Bạn có thể tượng tượng một vật như thế trong thế giới vĩ mô?

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

Như thể tất cả chiếc quần jeans trong tủ của bạn được làm hoàn toàn từ sợi bông,

but they are different colors depending only on their size.

nhưng chúng có màu khác nhau chỉ dựa vào kích cỡ của chúng

(Laughter)

(Cười)

So as a physician,

Là một nhà vật lý học,

what's just as interesting to me

điều thú vị không kém đối với tôi

is that it's not just the color of materials

là không chỉ màu sắc của chất liệu

that changes at the nanoscale;

thay đổi ở thước đo nano;

the way they travel in your body also changes.

cách chúng di chuyển trong cơ thể cũng thay đổi.

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

Và đó là sự quan sát chúng tôi đang thực hiện

to make a better cancer detector.

để tạo ra máy dò tìm ung thư tốt hơn.

So let me show you what I mean.

Để tôi chỉ cho bạn thấy điều này.

This is a blood vessel in the body.

Đây là một mạch máu trong cơ thể.

Surrounding the blood vessel is a tumor.

Bao quanh mạch máu là một khối u.

We're going to inject nanoparticles into the blood vessel

Chúng tôi sẽ tiêm các phần tử nano vào mạch máu

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

và xem cách chúng di chuyển từ dòng máu vào khối u.

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

Hóa ra mạch máu của nhiều khối u có lỗ hở

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

hở để phần tử nano có thể lọt ra khỏi dòng máu để vào khối u.

Whether they leak out depends on their size.

Chúng có lọt ra hay không phụ thuộc vào kích thước của chúng.

So in this image,

Nên trong ảnh này,

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

cái nhỏ hơn, 100 nano mét, phần tử nano màu xanh đang lọt ra ngoài,

and the larger, 500-nanometer, red nanoparticles

và cái lớn hơn, 500 nano mét, phần tử nano màu đỏ

are stuck in the bloodstream.

đang bị mắc kẹt trong dòng máu.

So that means as an engineer,

Nó có nghĩa là với tư cách một kĩ sư,

depending on how big or small I make a material,

tùy thuộc vào cách tôi làm một vật liệu to hay nhỏ,

I can change where it goes in your body.

tôi có thể thay đổi nơi nó đi đến trong cơ thể bạn.

In my lab, we recently made a cancer nanodetector

Trong phòng thí nghiệm của tôi, gần đây chúng tôi tạo ra máy dò tìm ung thư nano

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

nhỏ đến mức nó có thể di chuyển trong cơ thể và tìm kiếm khối u.

We designed it to listen for tumor invasion:

Chúng tôi thiết kế chúng để lắng nghe sự xâm nhập của khối u;

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

âm thanh của sự truyền tín hiệu hóa học khối u cần để lan rộng.

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

Để một khối u thoát khỏi phần mô nó được sinh ra,

it has to make chemicals called enzymes

nó cần tạo ra chất hóa học gọi là enzim

to chew through the scaffolding of tissues.

để làm mòn khung mô.

We designed these nanoparticles to be activated by these enzymes.

Chúng tôi thiết kế các phần tử nano này có thể được kích hoạt bởi enzim.

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

Một enzim có thể kích hoạt 1000 phản ứng hóa học trong một giờ.

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

Trong ngành kĩ thuật, chúng tôi gọi nó là sự khuếch đại

a form of amplification,

tỉ lệ 1/1000,

and it makes something ultrasensitive.

khiến cho nó cực nhạy.

So we've made an ultrasensitive cancer detector.

Nên chúng tôi đã làm được một máy dò tìm ung thư cực nhạy.

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

Nhưng làm sao để tôi gửi tín hiệu đã kích hoạt này ra thế giới bên ngoài,

where I can act on it?

nơi tôi có thể thao tác được?

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

Để làm vậy, chúng tôi sử dụng một bộ phận nữa của sinh học phân tử nano,

and that has to do with the kidney.

có liên quan đến quả thận.

The kidney is a filter.

Thận là một bộ lọc.

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

Công việc của nó là lọc máu và đưa chất thải ra nước tiểu.

It turns out that what the kidney filters

Hóa ra những gì thận lọc được

is also dependent on size.

cũng phụ thuộc vào kích thước

So in this image, what you can see

Trong bức ảnh này, bạn có thể thấy

is that everything smaller than five nanometers

thấy mọi thứ nhỏ hơn 5 nano mét

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

đi từ máu, qua thận, vào trong nước tiểu,

and everything else that's bigger is retained.

và mọi thứ lớn hơn đều được giữ lại.

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

Nếu tôi làm một máy dò tìm ung thư 100 nano mét,

I inject it in the bloodstream,

tiêm vào trong máu,

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

nó có thể lọt vào khối u và được kích hoạt bởi enzim khối u

to release a small signal

để phát ra dấu hiệu

that is small enough to be filtered out of the kidney

đủ nhỏ để được lọc ra khỏi thận

and put into the urine,

và đi vào nước tiểu,

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

tôi có được một dấu hiệu ra bên ngoài để tôi có thể phát hiện.

OK, but there's one more problem.

Nhưng có một vấn đề nữa.

This is a tiny little signal,

Đó là một dấu hiệu rất nhỏ,

so how do I detect it?

vậy làm sao tôi phát hiện được?

Well, the signal is just a molecule.

Thật ra, dấu hiệu cũng chỉ là một phân tử.

They're molecules that we designed as engineers.

Đó là những phân tử tôi tạo ra với tư cách là kĩ sư.

They're completely synthetic, and we can design them

Chúng hoàn toàn nhân tạo, và được thiết kế

so they are compatible with our tool of choice.

để tương thích với công cụ được lựa chọn.

If we want to use a really sensitive, fancy instrument

Nếu chúng tôi muốn dùng một công cụ đắt tiền cực nhạy

called a mass spectrometer,

gọi là là khối phổ kế,

then we make a molecule with a unique mass.

chúng tôi sẽ tạo một phân tử lớn nhất định

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

Hay nếu chúng tôi muốn làm thứ gì đó rẻ và di động.

Then we make molecules that we can trap on paper,

Chúng tôi tạo phân tử có thể lấy được trên giấy

like a pregnancy test.

như que thử thai.

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

Trên thực tế, có rất nhiều bài kiểm tra trên giấy

that are becoming available in a field called paper diagnostics.

đang dần trở nên có giá trị trong lĩnh vực gọi là chẩn đoán trên giấy.

Alright, where are we going with this?

Điều đó sẽ dẫn chúng ta đến đâu?

What I'm going to tell you next,

Những gì tôi sắp nói tiếp theo,

as a lifelong researcher,

với tư cách một nhà nghiên cứu lâu năm

represents a dream of mine.

thể hiện giấc mơ của tôi.

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

Tôi không nói đó là một lời hứa,

it's a dream.

đó là một giấc mơ.

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

Nhưng tôi nghĩ chúng ta cần có giấc mơ để luôn phấn đấu,

even -- and maybe especially -- cancer researchers.

ngay cả, và đặc biệt, với nhà nghiên cứu ung thư.

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

Những gì tôi sắp nói với bạn là điều tôi hi vọng xảy ra với công nghệ,

that my team and I will put our hearts and souls

mà cả đội tôi và tôi luôn tận tâm tận lực

into making a reality.

để biến nó thành hiện thực.

OK, here goes.

Đây,

I dream that one day,

tôi ước rằng một ngày nào đó,

instead of going into an expensive screening facility

thay vì phải dùng nhiều phương tiện chụp chiếu đắt tiền

to get a colonoscopy,

để nội soi đại tràng,

or a mammogram,

chụp nhũ ảnh,

or a pap smear,

hay xét nghiệm tế bào cổ tử cung,

that you could get a shot,

chỉ cần một mũi tiêm,

wait an hour,

chờ trong một giờ,

and do a urine test on a paper strip.

và thử nước tiểu trên một mẩu giấy.

I imagine that this could even happen

Tưởng tượng điều đó có thể thực hiện

without the need for steady electricity,

mà không cần sự ổn định của nguồn điện,

or a medical professional in the room.

hay chuyên gia y tế ở đó.

Maybe they could be far away

Họ có thể ở cách xa

and connected only by the image on a smartphone.

và được kết nối bằng hình ảnh trên điện thoại thông minh

Now I know this sounds like a dream,

Tôi biết điều này như một giấc mơ

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

nhưng trong phòng thí nghiệm chúng tôi đã thử nghiệm trên chuột,

where it works better than existing methods

cho kết quả tốt hơn phương pháp hiện hữu

for the detection of lung, colon and ovarian cancer.

trong việc chẩn đoán ung thư phổi, ung thư đại tràng và ung thư buồng trứng.

And I hope that what this means

Và tôi hi vọng điều này có nghĩa là

is that one day we can detect tumors in patients

một ngày nào đó chúng ta có thể phát hiện khối u ở bệnh nhân

sooner than 10 years after they've started growing,

sớm hơn 10 năm sau khi chúng bắt đầu phát triển,

in all walks of life,

ở mọi tầng lớp xã hội,

all around the globe,

ở mọi nơi trên toàn thế giới

and that this would lead to earlier treatments,

dẫn tới việc được điều trị sớm hơn,

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

và ta có thể cứu được nhiều sinh mạng hơn bây giờ,

with early detection.

nếu được phát hiện sớm hơn.

Thank you.

Cảm ơn.

(Applause)

(Vỗ tay)