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."
Pomyślmy przez chwilę o wirusach. Co przychodzi nam do głowy? Choroba? Strach? Pewnie coś naprawdę nieprzyjemnego. A jednak nie wszystkie wirusy są takie same. To prawda, że niektóre powodują wyniszczające choroby. Inne mogą działać na odwrót - mogą leczyć. Takie wirusy to "bakteriofagi".
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.
Po raz pierwszy o bakteriofagach usłyszałem w 2013 roku. Mój teść, który jest chirurgiem, opowiedział mi o swojej pacjentce. Miała poważną kontuzję kolana, która wymagała wielu operacji, podczas których zachorowała na chroniczną infekcję bakteryjną. Na nieszczęście dla niej, bakteria powodująca infekcję nie reagowała na żaden dostępny antybiotyk. W takich sytuacjach jedynym wyjściem pozostaje amputacja nogi w celu powstrzymania infekcji. Mój teść desperacko szukał innego rozwiązania, więc zastosował eksperymentalne leczenie ostatniej szansy z użyciem bakteriofagów. I zadziałało. W trzy tygodnie od zastosowania terapii infekcja całkowicie ustąpiła. Wcześniej nie zadziałał żaden antybiotyk. Zainteresowałem się tym dziwnym pomysłem: wirusy leczące infekcje. Do dzisiaj interesuje mnie medyczny potencjał bakteriofagów. Dlatego rzuciłem pracę, żeby stworzyć firmę zajmującą się ich badaniem.
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.
Czym jest bakteriofag? Obraz, który państwo widzą, wykonano przy pomocy mikroskopu elektronowego. To oznacza, że to, co widzimy na ekranie, jest w rzeczywistości bardzo malutkie. Ten ziarnisty kształt po środku z główką, długim ciałem i kilkoma nóżkami to jest właśnie typowy bakteriofag. Całkiem słodki.
(Laughter)
(Śmiech)
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?
Spójrzcie teraz na swoje dłonie. Mój zespół oszacował, że na dłoniach znajduje się ponad 10 milionów bakteriofagów. Co one tam robią?
(Laughter)
(Śmiech)
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.
Wirusy są dobre w infekowaniu komórek. A bakteriofagi są świetne w infekowaniu bakterii. Dłonie, tak jak reszta ciała, są siedliskiem mnóstwa bakterii, co stanowi idealny teren łowiecki dla bakteriofagów. Bo przecież bakteriofagi polują na bakterie. Warto wiedzieć, że bakteriofagi są bardzo wybiórczymi łowcami. Bakteriofag infekuje zazwyczaj pojedynczy gatunek bakterii. Tutaj widzą państwo bakteriofaga, który poluje na gronkowca złocistego, którego forma odporna na antybiotyki znana jest jako MRSA. Gronkowiec powoduje infekcje skóry i ran.
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.
Bakteriofag poluje przy pomocy nóżek. Te nóżki to tak naprawdę bardzo wrażliwe czułki do szukania odpowiedniego miejsca na powierzchni komórki bakteryjnej. Jak je znajdzie, przyczepia się do ściany komórkowej bakterii, a następnie wprowadza do niej swoje DNA. DNA bakteriofaga wędruje od głowy przez jego długie ciało i trafia do bakterii. Na tym etapie bakteriofag programuje bakterię tak, żeby produkowała dziesiątki nowych bakteriofagów. W rezultacie bakteria staje się fabryką bakteriofagów. Kiedy około 50-100 bakteriofagów zgromadzi się w komórce, uwalniają wtedy proteinę, która niszczy ścianę komórkową bakterii. Po pęknięciu bakterii bakteriofagi wydostają się i zaczynają polowanie na kolejną bakterię do zainfekowania.
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.
Być może to wszystko brzmi przerażająco, ale to właśnie ta umiejętność rozmnażania się wewnątrz bakterii i niszczenia jej sprawia, że bakteriofagi są interesujące z medycznego punktu widzenia. Inną ciekawostką jest skala tego zjawiska. Jeszcze pięć lat temu nie miałem pojęcia o istnieniu bakteriofagów. Dzisiaj powiedziałbym, że są częścią natury. Bakterie i bakteriofagi były obecne już w pierwszych dniach ewolucji. Zawsze w duecie, pilnowały siebie nawzajem. To opowieść o yin i yang, łowcy i zdobyczy na poziomie mikroskopijnym. Niektórzy naukowcy oszacowali, że bakteriofagi to najczęściej występujący organizm na naszej planecie. Dlatego zanim będziemy kontynuować dyskusję o ich medycznym potencjale, myślę, że każdy powinien wiedzieć coś o bakteriofagach i ich roli: bakteriofagi polują, infekują i niszczą bakterie.
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.
Jak to jest, że mamy coś, co tak dobrze funkcjonuje w naturze, każdego dnia, dookoła nas, a jednak w wielu miejscach na świecie nie ma nawet jednego leku, który stosuje umiejętność bakteriofagów do zwalczania infekcji bakteryjnych? Po prostu jeszcze nikt takiego leku nie wynalazł, a przynajmniej takiego, który przestrzega zachodnich standardów regulujących prawie wszędzie produkcję leków. Musimy cofnąć się w czasie, żeby to zrozumieć.
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.
To zdjęcie Félixa d'Herelle'a. Jest jednym z dwóch naukowców, którym przypisuje się odkrycie bakteriofagów. Tylko że w 1917 roku nie miał pojęcia, co właśnie odkrył. Interesowała go choroba zwana czerwonką bakteryjną, czyli infekcja bakteryjna powodującą ostrą biegunkę, wówczas powodująca dużo zgonów, bo nie znano lekarstw na choroby bakteryjne. Obserwował próbki pobrane od pacjentów, którzy przeżyli zetknięcie z chorobą. Odkrył, że działo się tam coś dziwnego. Coś w probówce zabijało bakterię, która przypuszczalnie była źródłem choroby.
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.
Żeby dowiedzieć się, co się dzieje, przeprowadził genialny eksperyment. Filtrował próbkę do momentu, gdy był pewny, że tylko coś malutkiego mogło w niej pozostać, a następnie pobrał kropelkę i dodał ją do świeżo wyhodowanej kolonii bakterii. Zaobserwował, że w ciągu kilku godzin bakterie były zniszczone. Powtórzył eksperyment, filtrując próbkę i dodając pobraną kroplę do kolejnej kolonii świeżych bakterii. Zrobił tak jeszcze 50 razy i za każdym razem wynik był ten sam. W tym momencie doszedł do dwóch wniosków. Po pierwsze, ten oczywisty: tak, coś zabijało bakterie i znajdowało się w tym roztworze. Po drugie: musiało to być z natury biologiczne, ponieważ malutka kropelka wystarczyła dla uzyskania ogromnych efektów. Określił ten nowo-odkryty czynnik "niewidzialnym mikrobem" i nadał mu nazwę: "bakteriofag", co w dosłownym tłumaczeniu oznacza "pożeracz bakterii". Jest to jedno z najistotniejszych odkryć współczesnej mikrobiologii. Wiele współczesnych technik czerpie z zasad działania bakteriofagów: zarówno edycja genów jak i wiele innych dziedzin. Właśnie dzisiaj nominowano do nagrody Nobla z chemii dwóch naukowców, którzy pracują nad lekiem opartym na bakteriofagach.
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.
W latach 20. i 30. ubiegłego wieku natychmiast dostrzeżono medyczny potencjał bakteriofagów. Bo chociaż niewidoczne, były wiarygodnym organizmem zabijającym bakterie. Firmy istniejące do dziś, takie jak Abbott, Squibb czy Lilly, sprzedawały preparaty bazujące na bakteriofagach. Jednak jeśli zaczynasz z niewidzialnym mikrobem, ciężko jest opracować niezawodny lek. Idź do Agencji ds. Żywności i Leków i powiedz im, że masz niewidzialnego wirusa, którego chcesz podawać pacjentom. Kiedy w latach 40. pojawiły się chemiczne antybiotyki, całkowicie zmieniły się reguły gry. A ten facet odegrał główną rolę.
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.
To Alexander Fleming. Otrzymał Nobla w dziedzinie medycyny za swój wkład w opracowanie pierwszego antybiotyku: penicyliny. Antybiotyki działają zupełnie inaczej niż bakteriofagi. W przeważającej części, hamują rozwój bakterii, nie bacząc zbytnio na to, jakie bakterie atakują. Te o szerokim zakresie działania zadziałają na całe masy bakterii obecnych w organizmie. W porównaniu do niezwykle wąskiego działania bakteriofagów na jeden gatunek bakterii, oczywista przewaga tych drugich bije w oczy.
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.
W tamtych czasach musiało to być spełnieniem wszystkich marzeń. Pacjentowi z podejrzeniem infekcji bakteryjnej podawało się antybiotyk i bez konieczności dowiadywania się czegokolwiek o bakterii, która powodowała chorobę, wielu pacjentów zdrowiało. Jako że produkowaliśmy coraz więcej antybiotyków, słusznie stały się pierwszą linią obrony przeciwko infekcjom bakteryjnym. Swoją drogą, przyczyniły się do znacznego wydłużenia średniej długości życia. Umiemy dziś przeprowadzać skomplikowane operacje, ponieważ mamy antybiotyki i nie ryzykujemy, że pacjent umrze następnego dnia z powodu infekcji bakteryjnej złapanej podczas operacji.
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.
Dlatego zapomnieliśmy o bakteriofagach, zwłaszcza w zachodniej medycynie. Do pewnego stopnia, kiedy dorastałem, panowało przekonanie, że rozwiązano problem infekcji bakteryjnych, mieliśmy przecież antybiotyki. Oczywiście dzisiaj wiemy, że to nie tak. Dzisiaj większość z państwa słyszała o superbakteriach. To bakterie, które stały się odporne na działanie wielu, jeśli nie wszystkich, dostępnych dziś antybiotyków używanych do leczenia danej infekcji.
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.
Jak do tego doszło? Nie byliśmy tak mądrzy, jak nam się wydawało. Antybiotyki stosowano, gdzie się da: w szpitalach, żeby leczyć i zapobiegać, w domach na zwykłe przeziębienia, w gospodarstwach, żeby uodparniać zwierzęta. W efekcie bakterie ewoluowały. Kiedy wszechobecne antybiotyki atakowały bakterie, przeżywały te, które potrafiły najlepiej się przystosować. Nazywamy je dzisiaj "bakteriami o odporności wielolekowej". Podam teraz zatrważające liczby. W niedawnym badaniu na zlecenie rządu Wielkiej Brytanii oszacowano, że do 2050 roku 10 milionów ludzi może umrzeć z powodu zarażenia superbakteriami. W porównaniu do 8 milionów zgonów rocznie z powodu raka dzisiaj, te statystyki są naprawdę przerażające.
But the good news is, phages have stuck around. And let me tell you, they are not impressed by multidrug resistance.
Dobra wiadomość jest taka, że bakteriofagi są ciągle wśród nas. Co ważniejsze, nic sobie nie robią z tej wielolekowej odporności.
(Laughter)
(Śmiech)
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.
Najzwyczajniej w świecie radośnie niszczą i polują na bakterie wokół nas. Pozostały też wybiórcze, co jest dla nas niezwykle dobrą wiadomością. Umiemy dziś rzetelnie określić patogen bakteryjny, który powoduje infekcję na wielu płaszczyznach. A wybiórczość bakteriofagów pomoże nam uniknąć niektórych efektów ubocznych, które są powszechnie kojarzone z antybiotykami o szerokim działaniu. A co najważniejsze - nie są już niewidzialnymi mikrobami. Możemy je zobaczyć, jak widzieliście wcześniej. Możemy zsekwencjonować ich DNA. Rozumiemy, jak się rozmnażają. Rozumiemy ich ograniczenia. Jesteśmy na najlepszej drodze do opracowania silnych i wiarygodnych leków opartych na bakteriofagach.
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.
To się właśnie dzieje na całym świecie. Ponad 10 firm biotechnologicznych, łącznie z moją, opracowuje możliwe zastosowania dla bakteriofagów w celu zwalczania infekcji bakteryjnych. W Europie i USA rozpoczynają się testy kliniczne. Dlatego jestem przekonany, że przeżywamy renesans terapii z użyciem bakteriofagów. Według mnie, bakteriofagi należy przedstawiać mniej więcej tak.
(Laughter)
(Śmiech)
To me, phages are the superheroes that we have been waiting for in our fight against multidrug-resistant infections.
Bakteriofagi są superbohaterami, na których czekaliśmy podczas walki z wielolekoodpornymi infekcjami.
So the next time you think about a virus, keep this image in mind. After all, a phage might one day save your life.
Dlatego następnym razem, myśląc o wirusach, przypomnijcie sobie ten obrazek. Bakteriofagi mogą któregoś dnia uratować wam życie.
Thank you.
Dziękuję.
(Applause)
(Brawa)