[SHAPE YOUR FUTURE]
[DAI FORMA AL TUO FUTURO]
(Slam) Ow!
(Colpo) Ahia!
As anyone who’s stubbed a toe in the dark or spent an hour searching for their keys knows we're often limited by what we can or cannot see. In fact, even our own bodies can be black boxes.
Se avete mai sbattuto il mignolo al buio o perso un’ora a cercare le chiavi, saprete che spesso siamo limitati da ciò che riusciamo o non riusciamo a vedere. Anche i nostri corpi possono essere scatole nere.
Today, I want to take you through a vision of health care that scientists and engineers, myself included, are building. We are creating a diagnostic lab inside your body that can provide a continuous analysis of your health so that we can better see what's happening in patients.
Oggi, voglio illustrarvi una concezione della medicina che scienziati e ingegneri come me stanno costruendo. Stiamo creando un laboratorio diagnostico all’interno del corpo che possa analizzare la salute in maniera continua, così da permetterci di capire meglio cosa accade nei pazienti.
Currently, if someone is sick, we may diagnose them by using a biopsy to bring disease tissue outside the body where we can see it. We do this if we suspect, for instance, that a growth might be cancerous. Unfortunately, this approach can't work all the time because of two major problems. First, some tissues, like brains or spinal cords, can't be routinely biopsied. And second, doctors often don't know which tissue is causing the problem, so they don't know what to biopsy. So far, we've dealt with these issues using external medical tests, like MRIs or blood tests. These provide a broad overview of the health of a patient, but they can't see the molecular and cellular changes that occur within tissues, and they certainly can't provide enough information to proactively treat patients before symptoms develop. This is unfortunate because it's these invisible changes that ultimately cause disease. Our inability to measure these changes results in a disparity between what we can see on a test and what we know is happening in patients.
Ora come ora, possiamo diagnosticare le malattie tramite una biopsia, asportando il tessuto malato dal corpo per poterlo osservare. Lo facciamo quando sospettiamo che una massa possa essere cancerosa. Sfortunatamente, questo approccio non sempre funziona a causa di due problemi principali. Primo, alcuni tessuti, come il cervello o il midollo spinale, non possono subire continue biopsie. Secondo, i dottori spesso non sanno quale tessuto causi il problema, quindi non sanno dove fare la biopsia. Finora, abbiamo affrontato questi problemi usando esami medici esterni, come la RMN e le analisi del sangue. Questi esami offrono una panoramica sulla salute del paziente, ma non riescono a rilevare i cambiamenti molecolari e cellulari che avvengono dentro i tessuti e non riescono a fornire abbastanza informazioni per trattare il paziente prima dell’insorgere dei sintomi. Questo è un peccato, perché sono questi cambiamenti invisibili che finiscono per causare le malattie. L’incapacità di rilevare questi cambiamenti causa una disparità tra ciò che è osservabile con un esame e ciò che sappiamo sta accadendo nei pazienti.
Let's take multiple sclerosis as an example. In MS, which is an autoimmune disease, the immune system attacks two specific tissues: the brain and the spinal cord, resulting in damage and in some cases, paralysis. Now, we obviously can't catch MS by routinely biopsying people's brains, where there would be abundant and active disease-inducing cells. And we can't catch it using a blood test because the MS-inducing cells are so rare and inactive in the blood that we simply can't see them. Even brain imaging technologies like MRI can't provide the information we need to be proactive about MS.
Pensiamo, ad esempio, alla sclerosi multipla. Nella SM, una malattia autoimmune, il sistema immunitario attacca due tessuti specifici, il cervello e il midollo spinale, causando danni e, in alcuni casi, paralisi. Ovviamente non possiamo rilevare la SM facendo biopsie regolari al cervello delle persone, dove ci sono numerose cellule che indurrebbero la malattia. E non possiamo rilevarla con le analisi del sangue, perché le cellule che causano la SM sono talmente rare e inattive nel sangue da risultare inosservabili. Anche tecnologie quali la RMI non riescono a fornire informazioni utili per la prevenzione della SM.
So we need to rethink how we see. My coworkers at the University of Michigan and I decided to do just that. Instead of taking an outside-in approach to diagnostics, we're taking an inside-out approach. We are creating implantable sites that have similarities to other sites in the body, and will improve our vision by giving us real-time access to molecular and cellular information about diseased tissues. These insights will enable us to predict the onset of disease and even identify therapies likely to work in an individual patient.
Pertanto, dobbiamo ripensare il nostro modo di guardare. Io e i miei colleghi dell’Università del Michigan abbiamo deciso di fare proprio questo: anziché adottare un approccio dall’esterno all’interno, adottiamo un approccio dall’interno all’esterno. Stiamo creando siti impiantabili che presentano analogie con altri siti nel corpo e che miglioreranno la nostra visuale garantendoci accesso in tempo reale a informazioni molecolari e cellulari sui tessuti malati. Queste informazioni ci consentiranno di predire l’insorgere di malattie e di identificare terapie potenzialmente efficaci per ogni singolo paziente.
So what does this inside-out approach look like? Step one is to engineer new tissues just under the skin. These tissues have similarities to other inaccessible sites in the body, like the brain or the lungs. By implanting a porous plastic disk made of FDA-approved biomaterials, I can harness the body's natural responses to allow cells to migrate into the disk, survive at the site and form a tissue. Eventually, we're left with an engineered tissue with integrated immune cells, just the cells we need for diagnosis. Although these tissues are complex and chronically inflamed, they're also innocuous and after a few weeks, nearly imperceptible. Our engineered tissues contain information not present in the blood, and they can help bridge the gap between what we can see on a traditional test and cellular changes we know occur in disease.
Quindi, come funziona questo approccio dall’interno all’esterno? La fase uno è progettare nuovi tessuti sotto pelle. Tali tessuti presentano analogie con altri siti inaccessibili nel corpo, quali il cervello e i polmoni. Impiantando un disco di plastica porosa fatto di biomateriali approvati dall’FDA, si possono sfruttare le risposte naturali del corpo per permettere alle cellule di migrare sul disco, sopravvivere nel sito e formare un tessuto. Col tempo, si ottiene un tessuto artificiale con cellule immunitarie integrate, ovvero le cellule che ci servono per la diagnosi. Sebbene questi tessuti siano complessi e cronicamente infiammati, sono anche innocui e dopo qualche settimana, quasi impercettibili. I nostri tessuti artificiali contengono informazioni che non sono presenti nel sangue e che possono aiutare a colmare il divario tra ciò che rilevano esami tradizionali e i cambiamenti cellulari che sappiamo verificarsi nelle malattie. La fase due è leggere quel segnale.
Step two is to read this signal. Currently, I could take a biopsy of my engineered site and analyze it because I made them accessible just under the skin. But it would certainly be better if we could incorporate and read a sensor noninvasively. Within the next decade, rapidly converging technologies could enable diagnosis at such an implant by harnessing simple detectors, like a blood pressure cuff or smartwatch does now. The mechanisms for diagnosing and monitoring disease could be as simple as opening an app, like Candy Crush on your phone.
Adesso, potrei fare una biopsia del mio sito artificiale e analizzarlo, perché è sotto la mia pelle. Ma sarebbe indubbiamente meglio se potessimo incorporare un sensore e leggerlo in maniera non invasiva. Nel prossimo decennio, il rapido convergere di varie tecnologie potrebbe permettere la diagnosi a livello dell’impianto grazie a dei semplici rilevatori, come avviene per gli sfigmomanometri e gli smartwatch. Diagnosticare e monitorare le malattie potrebbe essere semplice come aprire un’app come Candy Crush sul cellulare.
Step three is to harness the huge array of knowledge in fields like engineering and material science to improve these implants and our ability to read their data. Eventually, tens, if not hundreds of individual engineered tissues with integrated sensors may be implantable with a single application.
La fase tre è sfruttare la vasta gamma di conoscenze in campi quali l’ingegneria e la scienza dei materiali per migliorare questi impianti e la nostra capacità di leggere i dati. Col tempo, decine, se non centinaia di singoli tessuti artificiali con sensori integrati potrebbero venire impiantati in una sola applicazione.
Now, this approach to diagnosis is unconventional, to be sure, but it is robust. So far, my colleagues and I have used it to diagnose models of metastatic cancer, type 1 diabetes, multiple sclerosis and organ transplant rejection. But this is just the beginning of what we can see. With continuous improvements, we will be able to truly create a diagnostic lab inside your body that provides a continuous analysis of your health. By changing how we see what's going wrong in patients, we will be able to diagnose and treat diseases better and faster than ever before. If you're willing to rethink how you see, you may be surprised what comes into view.
Ora, questo approccio alla diagnosi è senza dubbio poco convenzionale, ma è efficace. Finora, io e i miei colleghi lo abbiamo usato per diagnosticare modelli di tumori metastatici, diabete di tipo 1, sclerosi multipla e rigetto degli organi trapiantati. E questo è solo l’inizio. Con miglioramenti continui, saremo in grado di creare un laboratorio diagnostico all’interno del corpo che analizzi la salute in modo continuo. Cambiando il nostro modo di vedere cosa non va nei pazienti, riusciremo a diagnosticare e a curare meglio le malattie e più tempestivamente che mai. Se siete disposti a ripensare il vostro modo di guardare, potreste sorprendervi di quello che riuscirete a vedere.
Thank you.
Grazie.