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."
Álljunk meg egy pillanatra, és gondoljunk egy vírusra! Mi jut eszünkbe először róla? Betegség? Félelem? Valószínűleg valami kellemetlen dolog. A vírusok azonban nem egyformák. Igaz, némelyikük valóban pusztító betegséget okoz. De mások éppen ellenkező hatásúak – gyógyíthatnak. E vírusokat bakteriofágoknak hívjuk.
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.
2013-ban hallottam először a fágokról. Sebész apósom egy asszonyról mesélt, akit éppen akkor kezelt. Az asszonyt többször kellett műteni a térdsérülése miatt, és a műtétek során krónikus bakteriális fertőzés alakult ki a lábában. Szerencsétlenségére a kórokozó baktérium nem reagált egyetlen rendelkezésre álló antibiotikumra sem. Ilyenkor általában az amputálás az egyetlen megoldás, különben a fertőzés továbbterjed. Apósom elkeseredetten kutatott valami más megoldás után, és egy akkor kísérleti jellegű fágterápiába fogott. Tudják, mi történt? Hatott a kezelés. A fágterápia harmadik hetére a fertőzés megszűnt, bár korábban semmilyen antibiotikum nem hatott rá. Elbűvölt ez a furcsa eljárás: fertőzés gyógyítása vírusokkal. Mind a mai napig elvarázsol a fágokban rejlő gyógyászati lehetőség. Tavaly ezért elkezdtem építeni egy ezzel foglalkozó céget.
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.
Mi is tehát a fág? E képet elektronmikroszkóppal készítettük. A képen látható tárgy a valóságban aprócska. A szemcsés dolog itt középen ezzel a fejjel, a hosszú testtel és a sok lábbal – így néz ki egy fág. Olyan kis cuki.
(Laughter)
(Nevetés)
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?
Most pillantsunk a kezünkre. Úgy becsüljük, több mint tízmillió fág található mindegyik kezünkön. Mi a csudát keresnek ott?
(Laughter)
(Nevetés)
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.
A vírusok megfertőzik a sejteket. A fágok pedig remekül megfertőzik a baktériumokat. Kezünk, mint testünk más részei is, a baktériumok melegágya, és ezért egyben a fágok ideális vadászterülete is. Mert a fágok baktériumokra vadásznak. Fontos tudnunk, hogy a fágok válogatós vadászok. Egy fág jellemzően csak egyetlen baktériumfajt fertőz meg. Ebben az értelemben az itt látható fág egyetlen baktériumra vadászik, a Staphylococcus aureusra, amelynek antibiotikum-rezisztens formája MRSA néven ismert. Bőr- vagy sebfertőzést okoz.
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.
A fág a lábával támadja meg. A lábak valójában hihetetlenül érzékeny receptorok, melyek megfelelő helyet keresnek a baktériumsejt felületén. Ha megtalálták, a fág rácsatlakozik a baktériumsejt falára, és bejuttatja a DNS-ét a sejtbe. A fág DNS-e a fejében található, onnan halad a hosszú testén keresztül, át a baktériumba. A fág így átprogramozza a baktériumot, hogy az újabb és újabb fágokat termeljen. A baktérium gyakorlatilag fág-gyárrá válik. Mihelyst 50-100 fág összegyűlt a baktériumsejten belül, a fágok képesek lesznek fehérjetermelésre, ez pedig a lebontja a baktériumsejt falát. Miután a baktériumsejt szétesett, a fágok kitódulnak és folytatják a baktériumvadászatot.
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.
Ez úgy hangzott, mintha a vírus ijesztő lenne, elnézést. De pontosan ez a képességük –, vagyis hogy szaporodnak a baktériumban, aztán elpusztítják – teszi őket gyógyászati szempontból annyira érdekessé. Még azt is érdekesnek találom, hogy mindez micsoda léptékben történik. Öt éve fogalmam sem volt a fágok létezéséről. Ma pedig azt mondom: egy természeti alaptörvény részei. A fágok és a baktériumok már az evolúció kezdetén ott voltak. Mindig párban léteztek, és féken tartották egymást. Ez igazi yin-yang történet, az üldöző és az üldözött története mikroszkopikus szinten. Egyes kutatók szerint a fágok Földünk legnépesebb rendje. Mielőtt gyógyászati jelentőségükbe belemélyednénk, fontos tisztáznunk a fágok szerepét: megtámadják, megfertőzik és elpusztítják a baktériumokat.
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.
Vajon hogy lehet az, hogy bár valami ilyen jól működik a természetben, minden nap, mindenhol körülöttünk, a világ legnagyobb részén mégsem létezik olyan gyógyszer, amely e módszerrel küzdene a bakteriális fertőzések ellen? Egyszerű a válasz: még senki sem fejlesztett ki ilyen gyógyszert, legalábbis nem olyat, mely megfelelne a nyugati szabályozásnak, amelyek a normát jelentik világszerte. Hogy a miértjét megértsük, ahhoz vissza kell mennünk az időben.
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.
Ez itt a képen Félix d'Herelle. Egyike a két tudósnak, akik felfedezték a fágokat. Csakhogy, mikor 1917-ben felfedezte őket, nem is sejtette, mit fedezett fel. A bakteriális vérhas nevű betegség érdekelte őt. Ez heveny hasmenést okozó bakteriális fertőzés, amely akkoriban rengeteg ember halálához vezetett, mert a bakteriális fertőzésekre nem létezett még gyógyszer. A betegséget túlélők leleteit tanulmányozva valami furcsát fedezett fel. Volt valami a mintákban, ami megölte a kórokozó baktériumokat.
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.
Hogy rájöjjön, mi az a valami, leleményes kísérletbe kezdett. Fogta a mintát, addig szűrte, míg biztosan tudta, hogy már csak nagyon apró részecskék maradhattak benne. Levett belőle egy cseppet, majd frissen tenyésztett baktériumokhoz adta. Megfigyelte, hogy pár órán belül a baktériumok elpusztultak. Megismételte az eljárást, újból leszűrte, levett egy cseppet, hozzáadta a következő adag baktériumhoz. Egymás után ötvenszer ismételve mindig ugyanaz lett az eredmény. Ekkor két következtetést vont le. Az első, nyilvánvaló következtetés: igen, valami megölte a baktériumokat, és az a folyadékban van. A második: ez a valami élő szervezet, hiszen egyetlen csepp belőle óriási változást eredményezett. A felfedezett anyagot "láthatatlan mikrobának" hívta, és a "bakteriofág" nevet adta neki, amely szó szerint "baktériumevőt" jelent. Ez az egyik legfontosabb felfedezés a modern mikrobiológia történetében. Rengeteg modern eljárás a fágok működési elvére vezethető vissza – pl. a génszerkesztésben, de más tudományterületeken is. A kémiai Nobel-díjat éppen ma két olyan tudós kapta, akik fág-elven működő gyógyszereket fejlesztenek.
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.
Már az 1920–30-as években is látható volt a fágok gyógyászati jelentősége. Mert bár láthatatlanok, végre találtunk valamit, ami megöli a baktériumokat. Még ma is létező cégek, mint az Abbott, a Squibb vagy a Lilly, fágkészítményeket kezdtek árulni. De ha láthatatlan mikrobával kezdünk, igen nehéz megbízható gyógyszerhez jutni. Képzeljük el, ma mit szólna a Gyógyszerfelügyeleti Hatóság, ha engedélyt kérnénk, hogy betegeinket láthatatlan vírussal kezeljük. A szintetikus antibiotikumok megjelenése az 1940-es években egy csapásra megváltoztatott mindent. Ebben neki volt nagy szerepe.
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.
Alexander Flemingnek hívják. Orvostudományi Nobel-díjat kapott, mert hozzájárult az első antibiotikum, a penicillin kifejlesztéséhez. Az antibiotikumok egészen másképp működnek, mint a fágok. Elsősorban a baktériumok növekedését gátolják, nem válogatnak azonban, melyik baktériumról van szó. Az ún. széles spektrumú antibiotikumok a baktériumok széles skáláját károsítják. Összehasonlítva a fágokkal, amik csak egy szűk területen, egyetlen baktériumfaj ellen hatékonyak, azonnal látjuk az antibiotikumok előnyeit.
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.
Akkoriban ez olyan lehetett, mint egy beteljesült álom. Itt egy beteg, bakteriális fertőzésre gyanakszunk, megkapta az antibiotikumot, és anélkül, hogy bármit is tudnánk a baktériumról, amelyik a betegséget okozta, sok páciens meggyógyult. Ahogy egyre több antibiotikumot fejlesztettünk ki, úgy váltak egyre népszerűbb terápiás szerré. Várható élettartamunk nagyban nekik köszönhetően nőtt meg. Azért lehetségesek manapság bonyolult műtétek és kezelések, mert léteznek antibiotikumok, és nem kell attól félnünk, hogy a beteg másnap meghal műtét közben szerzett bakteriális fertőzésben.
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.
Lassan el is feledkeztünk a fágokról, különösen a nyugati orvoslásban. Még gyerekkoromban is valami ilyesmi volt a szemlélet: a bakteriális fertőzéseket legyőztük, ott az antibiotikum. Ma persze már tudjuk, hogy ez nem így van. Ma már sokunk hallott antibiotikum-ellenállásról. E baktériumtörzsek ellenállóvá váltak sok olyan antibiotikummal szemben, melyeket pont azért fejlesztettünk ki, hogy ezt a fertőzést legyőzzük.
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.
Hogy jutottunk idáig? Bizony, nem voltunk olyan okosak, mint azt gondoltuk. Elkezdtük az antibiotikumokat mindenhol használni, ahol csak megjelentek a baktériumok: kórházakban megelőzésre és kezelésre, otthon az egyszerű náthára, az állattenyésztésben. Az antibiotikumok támadásait csak azok a baktériumok élték túl, amelyek képesek voltak alkalmazkodni. Ma multirezisztens baktériumoknak hívjuk őket. Hadd osszak meg egy ijesztő adatot. A brit kormány megbízásából készült egyik tanulmány úgy becsüli, hogy 2050-re évente tízmillióan halhatnak meg multirezisztens baktériumok okozta fertőzés miatt. Ha összehasonlítjuk ezt a mostani évi nyolcmillió daganatos halálesettel, beláthatjuk, milyen ijesztő ez a szám.
But the good news is, phages have stuck around. And let me tell you, they are not impressed by multidrug resistance.
A jó hír azonban az, hogy a fágok még mindig itt vannak. És nem érdekli őket a gyógyszer-rezisztencia.
(Laughter)
(Nevetés)
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.
Vidáman vadászgatnak a baktériumokra, és pusztítgatják őket. Továbbra is válogatósak, ami napjainkban igen hasznosnak bizonyul. Ma már megbízhatóan fel tudjuk ismerni a kórokozó baktériumokat. A fágok válogatós természete megelőzi mellékhatások kialakulását, amelyek a széles spektrumú antibiotikumoknál sűrűn előfordulnak. De a legjobb hír az, hogy nem létezik már "láthatatlan mikroba". Látjuk őket. Ezt is tettük az előbb. Meg tudjuk határozni a DNS-szekvenciájukat. Tudjuk, hogyan szaporodnak, mire használhatók, és mire nem. Remek kiindulóhelyzetben vagyunk ahhoz, hogy megbízható fág-alapú gyógyszereket fejlesszünk ki.
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.
Pontosan ez történik világszerte. Velünk együtt több mint tíz biotechnikai cég fejleszt bakteriális fertőzések elleni fág-alapú humán kezeléseket. Számos klinikai teszt folyik Európában és az USA-ban. Meggyőződésem, hogy hamarosan tanúi lehetünk a fág-terápia újjászületésének. És hogy én hogy ábrázolnék egy fágot? Ime:
(Laughter)
(Nevetés)
To me, phages are the superheroes that we have been waiting for in our fight against multidrug-resistant infections.
Számomra a fágok rég várt szuperhősök, akik segítenek a multirezisztens fertőzések elleni harcban.
So the next time you think about a virus, keep this image in mind. After all, a phage might one day save your life.
Legközelebb, mikor a vírusokra gondolunk, ez jusson eszünkbe. Egy napon a fágok menthetik meg életünket.
Thank you.
Köszönöm.
(Applause)
(Taps)