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."
Denk eens even aan een virus. Wat komt je voor de geest? Een ziekte? Angst? Waarschijnlijk iets heel onaangenaams. En toch zijn virussen niet allemaal hetzelfde. Het is waar, sommige veroorzaken verwoestende ziektes. Maar andere doen precies het tegenovergestelde -- ze kunnen ziektes genezen. Die virussen noemen we ‘fagen’.
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.
De eerste keer dat ik over fagen hoorde, was in 2013. Mijn schoonvader, een chirurg, vertelde me over een vrouw die hij behandelde. De vrouw had een knieblessure en had meerdere operaties nodig, en in de loop ervan ontwikkelde ze een chronische bacteriële infectie in haar been. Helaas voor haar reageerden de bacteriën die de infectie veroorzaakten niet op enig beschikbaar antibioticum. Dan is meestal de enige mogelijkheid het been te amputeren om verdere verspreiding van de infectie te stoppen. Mijn schoonvader zocht wanhopig naar een ander soort oplossing en vroeg een experimentele, ultieme behandeling met fagen aan. En raad eens? Het werkte. Drie weken na het aanbrengen van de fagen was de chronische infectie genezen, terwijl eerst geen enkel antibioticum hielp. Ik werd gefascineerd door dit vreemde concept: virussen die een infectie genezen. Ik ben nog steeds gefascineerd door de medische mogelijkheden van fagen. Ik gaf vorig jaar mijn baan op om hiermee een bedrijf te beginnen.
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.
Wat is nu een faag? Het beeld dat je hier ziet, is genomen door een elektronenmicroscoop. Dat betekent dat wat we op het scherm zien in feite zeer klein is. Dat korrelige ding in het midden met een kop, een lang lijf en een aantal poten -- is het beeld van een typische faag. Best lief, toch?
(Laughter)
(Gelach)
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?
Kijk nu eens naar je hand. Ons team schat dat er meer dan 10 miljard fagen op elk van je handen zitten. Wat doen ze daar?
(Laughter)
(Gelach)
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.
Virussen zijn goed in het infecteren van cellen. En fagen zijn geweldig in bacteriën infecteren. En je hand, zoals zo veel van ons lichaam, is een broeikas van bacteriële activiteit, waardoor het een ideaal jachtgebied is voor fagen. Want fagen jagen immers op bacteriën. Het is ook belangrijk om te weten dat fagen uiterst selectieve jagers zijn. Doorgaans zal een faag slechts één bacteriesoort infecteren. In deze weergave jaagt de faag op de bacterie Staphylococcus aureus, bekend als MRSA in zijn antibioticum-resistente vorm. Ze veroorzaakt huid- of wondinfecties.
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.
De faag jaagt met zijn poten. Dat zijn uiterst gevoelig receptoren op zoek naar het juiste oppervlak op een bacteriecel. Zodra hij het vindt, zal de faag zich hechten aan de bacteriële celwand en zijn DNA injecteren. Het DNA zit in de kop van de faag en gaat via het lange lijf naar de bacterie. Dan herprogrammeert de faag de bacteriën om tal van nieuwe fagen te produceren. De bacteriën worden in feite faagfabrieken. Eens dat er zich 50 -100 fagen ophopen in de bacteriecel kunnen ze een eiwit vrijgeven dat de celwand van de bacterie aantast. Als de bacterie barst, komen de fagen vrij en gaan ze weer nieuwe bacteriën infecteren.
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.
Sorry, dit klonk waarschijnlijk weer als een eng virus. Maar het is precies dit vermogen van fagen -- om zich binnen de bacteriën te vermenigvuldigen en hen dan te doden -- dat ze zo interessant maakt vanuit medisch oogpunt. Wat ik ook heel interessant vind, is de schaal waarop dit gebeurt. Vijf jaar geleden wist ik echt niets over fagen. Vandaag zou ik echter stellen dat ze deel zijn van een natuurlijk grondbeginsel. Fagen en bacteriën gaan terug naar de begindagen van de evolutie. Ze hebben altijd samen bestaan en houden elkaar in bedwang. Dit verhaal gaat over yin en yang, van de jager en de prooi op microscopisch niveau. Sommige wetenschappers schatten zelfs dat fagen de meest voorkomende organismen op onze planeet zijn. Dus voordat we het ook maar hebben over hun medische potentieel, vind ik dat iedereen moet weten van hun bestaan en hun rol op aarde: ze bejagen, infecteren en doden bacteriën.
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.
Hoe komt het dat er iets is dat zo goed werkt in de natuur, elke dag, overal om ons heen, en toch in de meeste delen van de wereld geen enkel geneesmiddel op de markt is dat gebruik maakt van dit principe om bacteriële infecties te bestrijden? Simpel gezegd heeft niemand nog zo'n geneesmiddel ontwikkeld, althans niet een dat voldoet aan de westerse wettelijke standaarden, die de norm uitmaken voor zo'n groot deel van de wereld. Om te begrijpen waarom, moeten we teruggaan in de tijd.
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.
Dit is een foto van Félix d'Herelle. Hij is één van de twee wetenschappers gecrediteerd met het ontdekken van fagen. Maar toen hij ze in 1917 ontdekte, had hij geen idee van wat hij had ontdekt. Hij was geïnteresseerd in de ziekte 'bacillaire dysenterie', een bacteriële infectie die ernstige diarree veroorzaakt en die toen vele mensen doodde, want er was nog geen remedie tegen bacteriële infecties uitgevonden. Hij was op zoek naar stalen van patiënten die deze ziekte hadden overleefd. En hij vond dat er iets vreemds aan de hand was. Iets in het monster doodde de bacteriën waarvan men dacht dat ze de ziekte veroorzaakten.
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.
Om te weten wat er gaande was, deed hij een ingenieus experiment. Hij nam het monster, filtreerde het totdat hij zeker was dat slechts iets heel kleins kon overblijven, nam toen een klein druppeltje en voegde het toe aan vers gekweekte bacteriën. Hij merkte op dat na een aantal uren de bacteriën gedood waren. Hij herhaalde dit, opnieuw filtreren, een klein druppeltje nemen, toevoegen aan de volgende partij verse bacteriën. Hij deed dit 50 keer achtereen, altijd met hetzelfde effect. Dan trok hij twee conclusies. Eerst de voor de hand liggende: ja, iets doodde de bacteriën, en het zat in die vloeistof. De andere: het moest iets biologisch zijn, want een klein druppeltje was voldoende voor een enorme impact. Hij noemde het gevonden agens een ‘onzichtbare microbe’ en gaf het de naam ‘bacteriofaag’ wat, letterlijk vertaald, ‘bacteriëneter’ betekent. Dit is trouwens een van de meest fundamentele ontdekkingen van de moderne microbiologie. Zo veel moderne technieken gaan terug naar ons begrip van hoe fagen werken -- bij genomisch editeren, maar ook op andere terreinen. Net vandaag werd de Nobelprijs voor scheikunde aangekondigd voor twee wetenschappers die werken met fagen en op basis daarvan geneesmiddelen ontwikkelden.
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.
In de jaren 20 en 30 zagen mensen ook meteen het medisch potentieel van fagen. Want, hoewel onzichtbaar, had je iets dat op een betrouwbare manier bacteriën doodde. Bedrijven die vandaag nog steeds bestaan, zoals Abbott, Squibb en Lilly, verkochten faagbereidingen. Maar praktisch gezien is het heel moeilijk op basis van een onzichtbare microbe een betrouwbaar medicijn te maken. Stel dat je vandaag naar de FDA gaat en hen vertelt over dat onzichtbare virus dat je aan patiënten wilt geven. Toen in de jaren 1940 chemische antibiotica verschenen, veranderden ze het spel volledig. Deze man speelde daarbij een belangrijke rol.
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.
Dit is Alexander Fleming. Hij won de Nobelprijs voor geneeskunde voor zijn werk aan de ontwikkeling van het eerste antibioticum, penicilline. En antibiotica werken echt heel anders dan fagen. Meestal remmen ze de groei van de bacteriën, en maakt het niet zozeer uit om welke soort bacteriën het gaat. Degene die we breedspectrum noemen werken zelfs tegen een hele hoop bacteriën. Vergelijk dat eens met fagen die zeer precies werken tegen één bacteriesoort, en je ziet het duidelijke voordeel.
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.
Destijds moet dat gevoeld hebben als een droom die uitkwam. Je had een patiënt met een vermoedelijke bacteriële infectie, je gaf hem het antibioticum, en zonder echt iets te hoeven weten over de bacteriën die de ziekte veroorzaakten, herstelden veel patiënten. Naarmate we steeds meer antibiotica ontwikkelden, werden die terecht de eerstelijnstherapie tegen bacteriële infecties. Op die manier hebben ze enorm bijgedragen aan onze levensverwachting. We kunnen vandaag alleen maar complexe medische ingrepen doen en medische operaties uitvoeren omdat we antibiotica hebben en de patiënt niet meer het risico loopt te sterven aan een bacteriële infectie opgelopen tijdens de operatie.
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.
Dus vergaten we de fagen, vooral dan in de westerse geneeskunde. Tot op zekere hoogte bestond toen ik opgroeide het idee: we hebben bacteriële infecties opgelost; we hebben antibiotica. Vandaag weten we natuurlijk dat dit verkeerd is. De meesten hebben al gehoord over superbacteriën. Dat zijn bacteriën die resistent zijn geworden tegen veel, zo niet alle, antibiotica die we hebben ontwikkeld om deze infectie te behandelen.
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.
Hoe kon dat gebeuren? Wel, we waren niet zo slim als we dachten te zijn. We gingen antibiotica voor alles en nog wat gebruiken -- in ziekenhuizen als behandeling; thuis tegen een verkoudheid; op boerderijen voor gezonde dieren -- en de bacteriën evolueerden. Onder de massale aanval van de alomtegenwoordige antibiotica overleefden die bacteriën die zich het best aanpasten. Tegenwoordig noemen we die ‘multiresistente bacteriën’. Laat me jullie een beangstigend cijfer vertellen. In een recente studie in opdracht van de Britse regering werd geschat dat in 2050 elk jaar tien miljoen mensen kunnen sterven aan multiresistente infecties. Vergelijk dat met de huidige acht miljoen jaarlijkse doden door kanker, en je ziet hoe beangstigend veel dit is.
But the good news is, phages have stuck around. And let me tell you, they are not impressed by multidrug resistance.
Maar het goede nieuws is dat de fagen er nog zijn. En laat me je vertellen dat ze niet wakker liggen van multiresistentie.
(Laughter)
(Gelach)
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.
Ze gaan blij door met de bacteriën om ons heen op te sporen en te doden. Ook zijn ze selectief gebleven, wat vandaag een goede zaak is. Vandaag kunnen we betrouwbaar een bacteriële ziektekiem identificeren die in allerlei omstandigheden een infectie veroorzaakt. Hun selectiviteit gaat ons helpen de bijwerkingen te vermijden die vaak worden geassocieerd met breedspectrum-antibiotica. Maar misschien is het beste nieuws nog dat ze niet langer onzichtbare microben zijn. We kunnen ze bekijken. We deden het daarstraks. We kunnen hun DNA sequencen. We begrijpen hun voortplanting. En we begrijpen de beperkingen. We staan klaar om faag-gebaseerde geneesmiddelen te ontwikkelen.
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.
En dat gebeurt nu over de hele wereld. Meer dan 10 biotech-bedrijven, waaronder ons eigen bedrijf, ontwikkelen mens-faag applicaties om bacteriële infecties te behandelen. Een aantal klinische studies lopen in Europa en de Verenigde Staten. Dus ben ik ervan overtuigd dat we aan de vooravond staan van een renaissance van faagtherapie. Voor mij is de juiste manier om de faag voor te stellen, iets als dit.
(Laughter)
(Gelach)
To me, phages are the superheroes that we have been waiting for in our fight against multidrug-resistant infections.
Voor mij zijn fagen de superhelden waar we op hebben gewacht in onze strijd tegen multiresistente infecties.
So the next time you think about a virus, keep this image in mind. After all, a phage might one day save your life.
Dus als je nog eens denkt aan een virus, houd dan dit beeld in je achterhoofd. Een faag zou immers ooit je leven kunnen redden.
Thank you.
Dank je.
(Applause)
(Applaus)