Спрете за момент и помислете за вирус. Какво ви идва на ум? Болест? Страх? Най-вероятно нещо много неприятно. Не всички вируси са еднакви. Вярно е, че някои от тях причиняват ужасни заболявания. Но други могат да правят точно обратното - могат да лекуват болести. Тези вируси се наричат „бактериофаги“.
Take a moment and think about a virus. What comes to your mind? An illness? A fear? Probably something really unpleasant. And yet, viruses are not all the same. It's true, some of them cause devastating disease. But others can do the exact opposite -- they can cure disease. These viruses are called "phages."
За пръв път чух за бактериофагите през 2013. Тъстът ми, който е хирург, ми разказваше за жена, която лекува. Имала травма на коляното, трябвало да ѝ направят няколко операции и по време на тях развила хронична бактериална инфекция на крака. За нейно нещастие, бактериите причиняващи инфекцията не се повлиявали от никой от наличните антибиотици. В такъв случай единствената възможност би била ампутация на крака, за да бъде спряно разпространението на инфекцията. Тъстът ми отчаяно се нуждаеше от различен вид решение и подаде молба за експериментално лечение с бактериофаги като последна надежда. И познайте какво стана - то беше успешно! След триседмична терапия с бактериофагите хроничната инфекция беше излекувана, докато преди това нито един антибиотик не беше помогнал. Бях запленен от тази странна идея - вируси, които лекуват инфекция. До ден днешен съм запленен от потенциала на бактериофагите в медицината. И миналата година напуснах работа, за да създам компания в тази област.
Now, the first time I heard about phages was back in 2013. My father-in-law, who's a surgeon, was telling me about a woman he was treating. The woman had a knee injury, required multiple surgeries, and over the course of these, developed a chronic bacterial infection in her leg. Unfortunately for her, the bacteria causing the infection also did not respond to any antibiotic that was available. So at this point, typically, the only option left is to amputate the leg to stop the infection from spreading further. Now, my father-in-law was desperate for a different kind of solution, and he applied for an experimental, last-resort treatment using phages. And guess what? It worked. Within three weeks of applying the phages, the chronic infection had healed up, where before, no antibiotic was working. I was fascinated by this weird conception: viruses curing an infection. To this day, I am fascinated by the medical potential of phages. And I actually quit my job last year to build a company in this space.
Така, какво е бактериофаг? Изображението, което виждате на екрана беше заснето с електронен микроскоп. И това означава,че това на екрана, в действителност е извънредно малко. Зърнестото нещо по средата с главата, издълженото тяло и краката - това е изображението на типичен бактериофаг. Сладуран е.
Now, what is a phage? The image that you see here was taken by an electron microscope. And that means what we see on the screen is in reality extremely tiny. The grainy thing in the middle with the head, the long body and a number of feet -- this is the image of a prototypical phage. It's kind of cute.
(Смях)
(Laughter)
Сега погледнете ръката си. Нашият екип установи, че имате над 10 милиарда бактериофаги на всяка ръка. Какво правят там?
Now, take a look at your hand. In our team, we've estimated that you have more than 10 billion phages on each of your hands. What are they doing there?
(Смях)
(Laughter)
Ами, вирусите са добри в заразяването на клетки. А бактериофагите -- в заразяването на бактерии. А ръката ви, също като голяма част от тялото ни, е развъдник на бактерии, което я превръща в идеална ловна територия за бактериофагите. Защото, в крайна сметка, бактериофагите ловят бактерии. Също така е важно да се знае, че бактериофагите са много избирателни ловци. Обикновено, един бактериофаг заразява само един единствен вид бактерия. На това изображение тук, бактериофагът, който виждате лови бактерия наречена стафилококус ауреус, която е известна като МРС в резистентната си на лекарства форма. Тя причинява инфекции на кожата или на рани.
Well, viruses are good at infecting cells. And phages are great at infecting bacteria. And your hand, just like so much of our body, is a hotbed of bacterial activity, making it an ideal hunting ground for phages. Because after all, phages hunt bacteria. It's also important to know that phages are extremely selective hunters. Typically, a phage will only infect a single bacterial species. So in this rendering here, the phage that you see hunts for a bacterium called Staphylococcus aureus, which is known as MRSA in its drug-resistant form. It causes skin or wound infections.
Бактериофагът ловува с краката си. Краката му са всъщност силно чувствителни рецептори, които търсят подходящата повърхност върху бактериалната клетка. Когато я намери, бактериофагът се закача към клетъчната стена на бактерията и инжектира ДНК-то си. ДНК-то се намира в главата на бактериофага и навлиза в бактерията по издълженото тяло. В този момент бактериофагът репрограмира бактерията да произвежда много нови бактериофаги. Бактерията се превръща във фабрика за бактериофаги. Когато в бактериалната клетка се съберат около 50-100 бактериофага, Те отделят протеин, който нарушава клетъчната стена на бактерията. При пръсването на бактерията бактериофагите излизат и тръгват на лов за нови бактерии, които да заразят.
The way the phage hunts is with its feet. The feet are actually extremely sensitive receptors, on the lookout for the right surface on a bacterial cell. Once it finds it, the phage will latch on to the bacterial cell wall and then inject its DNA. DNA sits in the head of the phage and travels into the bacteria through the long body. At this point, the phage reprograms the bacteria into producing lots of new phages. The bacteria, in effect, becomes a phage factory. Once around 50-100 phages have accumulated within the bacteria cell, the phages are then able to release a protein that disrupts the bacteria cell wall. As the bacteria bursts, the phages move out and go on the hunt again for a new bacteria to infect.
Съжалявам, това май отново прозвуча като страшен вирус. Но точно тази способност на бактриофагите да се размножават в бактериите и след това да ги убиват, ги прави толкова интересни от медицинска гледна точка. Другото, което намирам за изключително интересно, е мащабът в който това се случва. Само до преди пет години наистина си нямах представа за бактериофагите. Въпреки това, днес ви казвам, че те са част от природен закон. Бактериофагите и бактериите датират от началото на еволюцията. Те винаги са съществували в тандем и са се ограничавали взаимно. Така че, това всъщност е историята за ин и янг, за ловеца и плячката на микроскопично ниво. Някои учени дори предполагат, че бактериофагите са най-широко разпространеният организъм на Земята. Преди да продължим да говорим за потенциала им в медицината, всички трябва да знаят за бактериофагите и тяхната роля на Земята: те ловят, заразяват и убиват бактерии.
Now, I'm sorry, this probably sounded like a scary virus again. But it's exactly this ability of phages -- to multiply within the bacteria and then kill them -- that make them so interesting from a medical point of view. The other part that I find extremely interesting is the scale at which this is going on. Now, just five years ago, I really had no clue about phages. And yet, today I would tell you they are part of a natural principle. Phages and bacteria go back to the earliest days of evolution. They have always existed in tandem, keeping each other in check. So this is really the story of yin and yang, of the hunter and the prey, at a microscopic level. Some scientists have even estimated that phages are the most abundant organism on our planet. So even before we continue talking about their medical potential, I think everybody should know about phages and their role on earth: they hunt, infect and kill bacteria.
Как може да има нещо, което работи толкова добре в природата, навсякъде около нас, всеки ден и въпреки това, в повечето страни, да няма нито едно лекарство на пазара, което използва този принцип, за да се бори с бактериалните инфекции? Простият отговор е: все още никой не е разработил такова лекарство, поне такова, което да отговаря на западните регулационни стандарти, които са в основата на нормите в голяма част от света. За да разберем защо, трябва да се върнем назад във времето.
Now, how come we have something that works so well in nature, every day, everywhere around us, and yet, in most parts of the world, we do not have a single drug on the market that uses this principle to combat bacterial infections? The simple answer is: no one has developed this kind of a drug yet, at least not one that conforms to the Western regulatory standards that set the norm for so much of the world. To understand why, we need to move back in time.
Това е снимка на Феликс Дерел. Той е един от двамата учени признати за откриватели на бактриофагите. Въпреки че, когато ги открива през 1917 си няма представа какво е открил. Той се интересувал от заболяване наречено бацилна дизинтерия, което е бактериална инфекция, причиняваща тежка диария и по това време убивало доста хора, защото все още не било открито лечение за бактериалните инфекции. Разглеждал проби от пациенти, които са оцеляли след това заболяване. И установил, че се случва нещо странно. Нещо в пробата убивало бактериите, за които се предполага, че причиняват болестта.
This is a picture of Félix d'Herelle. He is one of the two scientists credited with discovering phages. Except, when he discovered them back in 1917, he had no clue what he had discovered. He was interested in a disease called bacillary dysentery, which is a bacterial infection that causes severe diarrhea, and back then, was actually killing a lot of people, because after all, no cure for bacterial infections had been invented. He was looking at samples from patients who had survived this illness. And he found that something weird was going on. Something in the sample was killing the bacteria that were supposed to cause the disease.
За да разбере какво се случва провел изобретателен експеримент. Взел проба, филтрирал я докато се убеди, че само нещо много малко може да е останало и след това взел мъничка капка и я добавил към прясно култивитрани бактерии. И забелязал, че след броени часове бактериите били мъртви. След това повторил, филтрирал отново, взел малка капка, прибавил я към следващата партида пресни бактерии. Повторил тази последователност 50 пъти и всеки път наблюдавал същия резултат. В този момент стигнал до две заключения. Първо, очевидното: да нещо убивало бактериите и се намирало в тази течност. Второ: трябвало да е от биологичен произход, защото една капка била достатъчна за постигането на огромен ефект. Нарекъл веществото, което открил „невидим микроб“ и му дал името „бактериофаг“, което в буквален превод означава „който яде бактерии“. И между другото, това е едно от най-основните открития в съвременната микробиология. Много съвременни техники произхождат от разбирането ни как работят бактериофагите- в генното редактиране, но и в други области. Дори днес беше обявено, че Нобеловата награда за химия е спечелена от двама учени, които работят с бактериофаги и създават лекарства на тази основа.
To find out what was going on, he did an ingenious experiment. He took the sample, filtered it until he was sure that only something very small could have remained, and then took a tiny drop and added it to freshly cultivated bacteria. And he observed that within a number of hours, the bacteria had been killed. He then repeated this, again filtering, taking a tiny drop, adding it to the next batch of fresh bacteria. He did this in sequence 50 times, always observing the same effect. And at this point, he made two conclusions. First of all, the obvious one: yes, something was killing the bacteria, and it was in that liquid. The other one: it had to be biologic in nature, because a tiny drop was sufficient to have a huge impact. He called the agent he had found an "invisible microbe" and gave it the name "bacteriophage," which, literally translated, means "bacteria eater." And by the way, this is one of the most fundamental discoveries of modern microbiology. So many modern techniques go back to our understanding of how phages work -- in genomic editing, but also in other fields. And just today, the Nobel Prize in chemistry was announced for two scientists who work with phages and develop drugs based on that.
През 20-те и 30-те години на 20-ти век медицинския потенциал на бактериофагите веднага е забелязан. В крайна сметка, въпреки че са невидими, разполагаш с нещо, което със сигурност убива бактерии. Компании, които съществуват и до днес, като Абот, Скуиб или Лили, продавали разтвори с бактериофаги. Но в действителност, ако започваш с невидим микроб е много трудно да стигнеш до надеждно лекарство. Само си представете как отивате при ДВСК днес и им разказвате всичко за този невидим вирус, който искате да давате на пациентите. Химическите антибиотици напълно променят правилата на играта с появата си през 40-те. И този човек играе главна роля.
Now, back in the 1920s and 1930s, people also immediately saw the medical potential of phages. After all, albeit invisible, you had something that reliably was killing bacteria. Companies that still exist today, such as Abbott, Squibb or Lilly, sold phage preparations. But the reality is, if you're starting with an invisible microbe, it's very difficult to get to a reliable drug. Just imagine going to the FDA today and telling them all about that invisible virus you want to give to patients. So when chemical antibiotics emerged in the 1940s, they completely changed the game. And this guy played a major role.
Това е Александър Флеминг. Той печели Нобеловата награда за медицина за труда си, допринесъл за разработването на първия антибиотик, пеницилин. А антибиотиците наистина работят по-много различен начин от бактериофагите. Като цяло, те потискат растежа на бактериите и не ги интересува особено за кой вид бактерии става дума. Тези, които наричаме широкоспектърни работят дори срещу огромна част от съществуващите бактерии. Сравнете това с бактериофагите, които работят изключително само срещу един бактериален вид и ще забележите очевидното им предимство.
This is Alexander Fleming. He won the Nobel Prize in medicine for his work contributing to the development of the first antibiotic, penicillin. And antibiotics really work very differently than phages. For the most part, they inhibit the growth of the bacteria, and they don't care so much which kind of bacteria are present. The ones that we call broad-spectrum will even work against a whole bunch of bacteria out there. Compare that to phages, which work extremely narrowly against one bacterial species, and you can see the obvious advantage.
По онова време това може да е изглеждало като сбъдната мечта. Имате пациент, за когото подозирате, че има бактериална инфекция, давате му антибиотика и без да има нужда да знаете нищо друго за бактериите, причинили заболяването, много от пациетите оздравяват. И така, с разработването на все повече антибиотици, те, с право, стават основното лечение за бактериални инфекции. И между другото, те са допринесли много за продължителността на живота ни. Днес можем да извършваме сложни медицински процедури и операции само защото разполагаме с антибиотици и не рискуваме пациентът да умре на следващия ден от бактериална инфекция, с която може да бъде заразен по време на операцията.
Now, back then, this must have felt like a dream come true. You had a patient with a suspected bacterial infection, you gave him the antibiotic, and without really needing to know anything else about the bacteria causing the disease, many of the patients recovered. And so as we developed more and more antibiotics, they, rightly so, became the first-line therapy for bacterial infections. And by the way, they have contributed tremendously to our life expectancy. We are only able to do complex medical interventions and medical surgeries today because we have antibiotics, and we don't risk the patient dying the very next day from the bacterial infection that he might contract during the operation.
Така че забравяме за бактериофагите, особено в западната медицина. И, до известна степен, дори в детството ми, приетото мнение беше: решили сме проблема с бактериалните инфекции, имаме антибиотици. Разбира се, днес знаем, че това не е вярно. Днес повечето от вас са чували за супербактерии. Това са бактерии, които са станали резистентни към много, ако не и към всички антибиотици, които сме разработили, за да лекуваме тези инфекции.
So we started to forget about phages, especially in Western medicine. And to a certain extent, even when I was growing up, the notion was: we have solved bacterial infections; we have antibiotics. Of course, today, we know that this is wrong. Today, most of you will have heard about superbugs. Those are bacteria that have become resistant to many, if not all, of the antibiotics that we have developed to treat this infection.
Как стигнахме до тук? Ами, не сме толкова умни, колкото си мислехме. Когато започнахме да използваме антибиотиците навсякъде -- в болниците, за лечение и превенция; у дома, за прости настинки; във фермите, за да поддържаме животните в добро здраве -- бактериите еволюираха. При яростната атака на антибиотиците от всички страни оцеляха тези бактерии, които най-добре успяха да се приспособят. Днес ги наричаме ,,мултирезистентни бактерии". И нека ви дам една плашеща цифра: при изследване за правителството на Велокобритания, беше изчислено, че към 2050 г. десет милиона души годишно може да умират от мултирезистентни инфекции. Сравнете това с 8 милиона смъртни случая годишно от рак днес и ще забележите, че това е плашеща цифра.
How did we get here? Well, we weren't as smart as we thought we were. As we started using antibiotics everywhere -- in hospitals, to treat and prevent; at home, for simple colds; on farms, to keep animals healthy -- the bacteria evolved. In the onslaught of antibiotics that were all around them, those bacteria survived that were best able to adapt. Today, we call these "multidrug-resistant bacteria." And let me put a scary number out there. In a recent study commissioned by the UK government, it was estimated that by 2050, ten million people could die every year from multidrug-resistant infections. Compare that to eight million deaths from cancer per year today, and you can see that this is a scary number.
Но добрата новина е, че бактериофагите са все още тук. И мога да ви кажа, че те не се впечатляват от мултирезистентност.
But the good news is, phages have stuck around. And let me tell you, they are not impressed by multidrug resistance.
(Смях)
(Laughter)
Те продължават с удоволствие да избиват и ловят бактерии навсякъде около нас. Също така, те са останали избирателни, което днес е много добре. Днес можем да индентифицираме с точност бактериален патоген, който причинява инфекция в много случаи. И тяхната избирателност ще ни помогне да избегнем някои от страничните ефекти, които обикновено са свързани с шорокоспектърните антибиотици. Но може би най-добрата новина е -- те вече не са невидим микроб. Можем да ги разгледаме. Както направихме преди малко. Можем да разшифроваме ДНК-то им. Разбираме как се размножават. И разбираме ограниченията. Моментът е чудесен да разработим силни и надеждни лекарства на основата на бактериофаги.
They are just as happily killing and hunting bacteria all around us. And they've also stayed selective, which today is really a good thing. Today, we are able to reliably identify a bacterial pathogen that's causing an infection in many settings. And their selectivity will help us avoid some of the side effects that are commonly associated with broad-spectrum antibiotics. But maybe the best news of all is: they are no longer an invisible microbe. We can look at them. And we did so together before. We can sequence their DNA. We understand how they replicate. And we understand the limitations. We are in a great place to now develop strong and reliable phage-based pharmaceuticals.
И това е, което се случва по целия свят. Над 10 биотехнологични компании, включително нашата, разработват приложения на бактериофагите за лечение на бактериални инфекции у хората. Няколко клинични изпитвания са започнали в Европа и САЩ. Така че съм убеден, че сме на прага на възраждането на лечението с бактерифаги. И за мен, правилният начин за изобразяване на бактериофага е нещо такова.
And that's what's happening around the globe. More than 10 biotech companies, including our own company, are developing human-phage applications to treat bacterial infections. A number of clinical trials are getting underway in Europe and the US. So I'm convinced that we're standing on the verge of a renaissance of phage therapy. And to me, the correct way to depict the phage is something like this.
(Смях)
(Laughter)
За мен бактериофагите са супер-героите, които отдавна чакаме, в борбата ни срещу мултирезистентните инфекции.
To me, phages are the superheroes that we have been waiting for in our fight against multidrug-resistant infections.
Така че, следващият път, когато мислите за вирус, си припомнете този образ. В края на краищата, някой ден бактериофагът може да спаси живота ви.
So the next time you think about a virus, keep this image in mind. After all, a phage might one day save your life.
Благодаря!
Thank you.
(Аплодисменти)
(Applause)