You don't know them. You don't see them. But they're always around, whispering, making secret plans, building armies with millions of soldiers. And when they decide to attack, they all attack at the same time. I'm talking about bacteria.
Các bạn không biết chúng. Các bạn không thấy chúng. Nhưng chúng luôn ở quanh đây, thầm thì, lên những kế hoạch bí mật, xây dựng quân đội với hàng triệu binh sĩ. Và khi chúng quyết định tấn công, chúng nhất tề tấn công. Tôi đang nói về vi khuẩn.
(Laughter)
(Cười)
Who did you think I was talking about?
Các bạn nghĩ tôi đang nói về ai chứ?
Bacteria live in communities just like humans. They have families, they talk, and they plan their activities. And just like humans, they trick, deceive, and some might even cheat on each other. What if I tell you that we can listen to bacterial conversations and translate their confidential information into human language? And what if I tell you that translating bacterial conversations can save lives? I hold a PhD in nanophysics, and I've used nanotechnology to develop a real-time translation tool that can spy on bacterial communities and give us recordings of what bacteria are up to.
Vi khuẩn sống trong những cộng đồng như con người vậy. Chúng có gia đình, chúng nói chuyện và chúng lên kế hoạch các hoạt động. Và cũng như con người, chúng mưu mô, lừa gạt và một số còn gian dối nhau. Nếu tôi nói với bạn rằng ta có thể nghe các cuộc trò chuyện của vi khuẩn và giải mã thông tin tuyệt mật của chúng sang tiếng người thì sao? Và nếu tôi nói với bạn rằng dịch các cuộc trò chuyện của vi khuẩn có thể cứu người? Tôi có bằng Tiến sĩ trong Vật lí nano và tôi đã dùng công nghệ nano để phát triển công cụ dịch thời gian thật mà có thể do thám các cộng đồng vi khuẩn để chúng ta có thể nghe lén về mưu đồ của tụi vi khuẩn.
Bacteria live everywhere. They're in the soil, on our furniture and inside our bodies. In fact, 90 percent of all the live cells in this theater are bacterial. Some bacteria are good for us; they help us digest food or produce antibiotics. And some bacteria are bad for us; they cause diseases and death. To coordinate all the functions bacteria have, they have to be able to organize, and they do that just like us humans -- by communicating. But instead of using words, they use signaling molecules to communicate with each other. When bacteria are few, the signaling molecules just flow away, like the screams of a man alone in the desert. But when there are many bacteria, the signaling molecules accumulate, and the bacteria start sensing that they're not alone. They listen to each other. In this way, they keep track of how many they are and when they're many enough to initiate a new action. And when the signaling molecules have reached a certain threshold, all the bacteria sense at once that they need to act with the same action.
Vi khuẩn sống ở mọi nơi. Chúng ở trong đất, trên đồ nội thất của chúng ta và trong cơ thể chúng ta. Thật ra, 90% số tế bào sống trong hội trường này là vi khuẩn. Một số vi khuẩn tốt cho chúng ta; chúng giúp chúng ta tiêu hóa thức ăn hay sản sinh kháng sinh. Và một số vi khuẩn rất tệ cho chúng ta; chúng gây ra bệnh tật và cái chết. Để phối hợp tất cả các các chức năng của vi khuẩn, chúng phải có sự tổ chức và chúng làm thế y như con người - bằng cách giao tiếp. Nhưng thay vì sử dụng ngôn từ, chúng dùng những phân tử tín hiệu để giao tiếp với nhau. Khi có ít vi khuẩn, phân tử tín hiệu chỉ trôi đi, như tiếng thét của người đàn ông cô độc giữa sa mạc. Nhưng khi có nhiều vi khuẩn, những phân tử tín hiệu tích tụ và tụi vi khuẩn bắt đầu cảm nhận được là chúng không cô độc. Chúng lắng nghe lẫn nhau. Theo cách đó, chúng theo dõi số lượng đồng loại và thời điểm chúng đủ đông để bắt đầu một hành động mới. Và khi những phân tử tín hiệu đạt đến một ngưỡng nhất định, tất cả vi khuẩn đều cảm thấy cùng một lúc là chúng cần hành động một việc chung nhất.
So bacterial conversation consists of an initiative and a reaction, a production of a molecule and the response to it. In my research, I focused on spying on bacterial communities inside the human body. How does it work? We have a sample from a patient. It could be a blood or spit sample. We shoot electrons into the sample, the electrons will interact with any communication molecules present, and this interaction will give us information on the identity of the bacteria, the type of communication and how much the bacteria are talking.
Vậy là sự giao tiếp của vi khuẩn gồm có sự bắt đầu và phản ứng, sự sản sinh một phân tử và sự đáp lại nó. Trong nghiên cứu của mình, tôi tập trung do thám cộng đồng vi khuẩn ở trong cơ thể con người. Chúng vận hành thế nào? Chúng tôi có một mẫu bệnh phẩm. Có thể là mẫu máu hay nước bọt. Chúng tôi bắn electron vào mẫu, những electron sẽ tương tác với những phân tử tín hiệu hiện diện và sự tương tác đó sẽ cung cấp thông tin cho ta về danh tính của vi khuẩn, loại giao tiếp và chúng nói chuyện với nhau nhiều không.
But what is it like when bacteria communicate? Before I developed the translation tool, my first assumption was that bacteria would have a primitive language, like infants that haven't developed words and sentences yet. When they laugh, they're happy; when they cry, they're sad. Simple as that. But bacteria turned out to be nowhere as primitive as I thought they would be. A molecule is not just a molecule. It can mean different things depending on the context, just like the crying of babies can mean different things: sometimes the baby is hungry, sometimes it's wet, sometimes it's hurt or afraid. Parents know how to decode those cries. And to be a real translation tool, it had to be able to decode the signaling molecules and translate them depending on the context. And who knows? Maybe Google Translate will adopt this soon.
Nhưng vi khuẩn giao tiếp như thế nào? Trước khi tôi phát triển công cụ dịch, giả định đầu của tôi là vi khuẩn sẽ có một ngôn ngữ sơ khai, như những trẻ sơ sinh chưa phát triển từ vựng và câu từ. Khi chúng cười, tức là chúng vui; khi chúng khóc, tức là chúng buồn. Đơn giản thế thôi. Nhưng hóa ra, vi khuẩn không sơ khai như tôi nghĩ. Một phân tử không chỉ là một phân tử. nó có nhiều nghĩa khác nhau dựa theo ngữ cảnh, như một đứa bé đang khóc có nhiều ý nghĩa khác nhau: nhiều khi là chúng đói, đôi khi là chúng bị ướt, đôi khi chúng đau hay sợ. Cha mẹ biết cách giải mã những tiếng khóc. Và để thực sự là một công cụ dịch, nó phải có khả năng giải nghĩa những phân tử tín hiệu và dịch chúng tùy theo ngữ cảnh. Và ai biết được? Có thể Google dịch sẽ tiếp nhận việc này sớm.
(Laughter)
(Cười)
Let me give you an example. I've brought some bacterial data that can be a bit tricky to understand if you're not trained, but try to take a look.
Tôi sẽ cho các bạn một ví dụ. tôi mang theo một số dữ liệu về vi khuẩn mà có thể hơi khó để hiểu nếu bạn chưa được luyện, nhưng cũng hãy thử xem nhé.
(Laughter)
(Cười)
Here's a happy bacterial family that has infected a patient. Let's call them the Montague family. They share resources, they reproduce, and they grow. One day, they get a new neighbor, bacterial family Capulet.
Đây là một gia đình vi khuẩn hạnh phúc đang lây nhiễm trong một bệnh nhân. Hãy gọi đây là gia đình Montague. Chúng chia sẻ nguồn lực, sinh sản và phát triển. Một ngày đẹp trời, chúng có hàng xóm mới, gia đình vi khuẩn Capulet.
(Laughter)
(Cười)
Everything is fine, as long as they're working together. But then something unplanned happens. Romeo from Montague has a relationship with Juliet from Capulet.
Mọi chuyện đều tốt đẹp, miễn là chúng hợp tác với nhau. Nhưng rồi một việc xảy ra ngoài kế hoạch. Romeo từ gia đình Montague có một cuộc tình với Juliet từ gia đình Capulet.
(Laughter)
(Cười)
And yes, they share genetic material.
Vâng, và hai người họ chia sẻ vật chất di truyền với nhau.
(Laughter)
(Cười)
Now, this gene transfer can be dangerous to the Montagues that have the ambition to be the only family in the patient they have infected, and sharing genes contributes to the Capulets developing resistance to antibiotics. So the Montagues start talking internally to get rid of this other family by releasing this molecule.
Giờ, sự chuyển gen này có thể nguy hiểm với nhà Montague đang có tham vọng thành gia đình duy nhất trong bệnh nhân mà chúng đang lây nhiễm và việc chia sẻ gen sẽ giúp nhà Capulet phát triển đề kháng với thuốc kháng sinh. Vậy là nhà Montague bàn nội bộ để loại bỏ gia đình kia bằng việc đưa ta phân tử này.
(Laughter)
(Cười)
And with subtitles:
Và với tiêu đề:
[Let us coordinate an attack.]
[Chúng ta hãy cùng tấn công.]
(Laughter)
(Cười)
Let's coordinate an attack. And then everybody at once responds by releasing a poison that will kill the other family.
Chúng ta hãy cùng tấn công. Và mọi người đồng loạt hưởng ứng bằng cách đưa ra một loại độc tố sẽ giết chết gia đình kia.
[Eliminate!]
[Tiêu diệt!]
(Laughter)
(Cười)
The Capulets respond by calling for a counterattack.
Nhà Capulet đáp trả bằng cách phản công.
[Counterattack!]
[Phản công!]
And they have a battle.
Và họ đánh nhau.
This is a video of real bacteria dueling with swordlike organelles, where they try to kill each other by literally stabbing and rupturing each other. Whoever's family wins this battle becomes the dominant bacteria.
Đây là đoạn băng thật về cuộc đọ sức của vi khuẩn với bào quan hình kiếm, nơi chúng đang cố giết nhau bằng cách đâm và chọc thủng nhau theo nghĩa đen. Gia đình nào thắng trận sẽ trở thành gia đình vi khuẩn vượt trội.
So what I can do is to detect bacterial conversations that lead to different collective behaviors like the fight you just saw. And what I did was to spy on bacterial communities inside the human body in patients at a hospital. I followed 62 patients in an experiment, where I tested the patient samples for one particular infection, without knowing the results of the traditional diagnostic test.
Vậy điều tôi có thể làm là phát hiện các cuộc nói chuyện của vi khuẩn sẽ dẫn đến các hành vi tập thể như cuộc chiến ta vừa thấy. Và điều tôi làm là do thám các cộng đồng vi khuẩn trong cơ thể của bệnh nhân trong bệnh viện. Tôi theo dõi 62 bệnh nhân trong thí nghiệm tôi xét nghiệm những mẫu bệnh phẩm của một bệnh cụ thể mà không biết gì về kết quả của xét nghiệm chẩn đoán bệnh truyền thống,
Now, in bacterial diagnostics, a sample is smeared out on a plate, and if the bacteria grow within five days, the patient is diagnosed as infected. When I finished the study and I compared the tool results to the traditional diagnostic test and the validation test, I was shocked. It was far more astonishing than I had ever anticipated.
Giờ, trong chẩn đoán vi khuẩn, một mẫu được đặt lên bản kính và nếu vi khuẩn phát triển trong năm ngày, bệnh nhân được chẩn đoán là có bệnh. Khi tôi hoàn thành nghiên cứu và so sánh kết quả của công cụ với xét nghiệm chẩn đoán bệnh truyền thống và xét nghiệm thẩm định, tôi đã rất bất ngờ. Nó đáng ngạc nhiên hơn nhiều so với những gì tôi đã dự đoán.
But before I tell you what the tool revealed, I would like to tell you about a specific patient I followed, a young girl. She had cystic fibrosis, a genetic disease that made her lungs susceptible to bacterial infections. This girl wasn't a part of the clinical trial. I followed her because I knew from her medical record that she had never had an infection before. Once a month, this girl went to the hospital to cough up a sputum sample that she spit in a cup. This sample was transferred for bacterial analysis at the central laboratory so the doctors could act quickly if they discovered an infection. And it allowed me to test my device on her samples as well.
Nhưng trước khi kể bạn về điều công cụ phát hiện tôi muốn kể bạn về một bệnh nhân cụ thể mà tôi theo dõi, một cô gái trẻ. Cô ấy bị bệnh u xơ nang, một bệnh di truyền khiến phổi cô rất nhạy cảm với sự nhiễm khuẩn. Cô không tham gia thử nghiệm lâm sàng nào. Tôi theo dõi cô ấy vì tôi biết từ bệnh án rằng cô chưa bao giờ bị nhiễm khuẩn. Mỗi tháng một lần, cô đến bệnh viện để khạc ra một mẫu nước bọt mà cô nhổ trong một cái cốc. Mẫu này được chuyển đến phân tích vi khuẩn tại phòng thí nghiệm trung tâm để bác sĩ có thể xử lí nhanh chóng nếu họ phát hiện ra sự nhiễm khuẩn. Và việc đó cũng giúp tôi thử nghiệm thiết bị của mình trên đó.
The first two months I measured on her samples, there was nothing. But the third month, I discovered some bacterial chatter in her sample. The bacteria were coordinating to damage her lung tissue. But the traditional diagnostics showed no bacteria at all. I measured again the next month, and I could see that the bacterial conversations became even more aggressive. Still, the traditional diagnostics showed nothing. My study ended, but a half a year later, I followed up on her status to see if the bacteria only I knew about had disappeared without medical intervention. They hadn't. But the girl was now diagnosed with a severe infection of deadly bacteria. It was the very same bacteria my tool discovered earlier. And despite aggressive antibiotic treatment, it was impossible to eradicate the infection. Doctors deemed that she would not survive her 20s.
Hai tháng đầu thử nghiệm mẫu, không có gì cả. Nhưng vào tháng thứ ba, tôi phát hiện tiếng huyên thiên của vi khuẩn trong mẫu. Vi khuẩn đang phối hợp để phá hoại mô phổi của cô ấy. Nhưng chẩn đoán truyền thống không cho thấy bất kì vi khuẩn nào. Tôi kiểm tra lại lần nữa tháng tiếp theo và tôi thấy các cuộc giao tiếp của vi khuẩn trở nên dữ dội hơn. Dù thế, chẩn đoán truyền thống vẫn không cho thấy gì. Nghiên cứu của tôi kết thúc, nhưng nửa năm sau, tôi theo dõi tình trạng cô ấy để xem vi khuẩn mà chỉ tôi phát hiện đã biến mất mà không có sự can thiệp y học hay chưa. Chúng chưa. Nhưng giờ cô được chẩn đoán bị nhiễm trùng nghiêm trọng từ vi khuẩn gây chết người. Đó chính là loại vi khuẩn công cụ của tôi đã phát hiện lúc trước. Và dù cho điều trị kháng sinh liều cao, loại bỏ sự nhiễm trùng là bất khả thi. Các bác sĩ dự đoán là cô sẽ không sống được đến năm 30 tuổi.
When I measured on this girl's samples, my tool was still in the initial stage. I didn't even know if my method worked at all, therefore I had an agreement with the doctors not to tell them what my tool revealed in order not to compromise their treatment. So when I saw these results that weren't even validated, I didn't dare to tell because treating a patient without an actual infection also has negative consequences for the patient. But now we know better, and there are many young boys and girls that still can be saved because, unfortunately, this scenario happens very often. Patients get infected, the bacteria somehow don't show on the traditional diagnostic test, and suddenly, the infection breaks out in the patient with severe symptoms. And at that point, it's already too late.
Khi tôi xét nghiệm mẫu cho cô, công cụ của tôi đang trong giai đoạn khởi đầu. Tôi còn không biết là phương pháp của tôi có đúng không, nên tôi thỏa thuận với các bác sĩ không nói họ công cụ tôi phát hiện gì để tránh phá hoại việc điều trị. Vậy là khi tôi thấy những kết quả không có tính xác thực, tôi không dám tiết lộ vì chữa bệnh cho bệnh nhân không có bệnh cũng có ảnh hưởng tiêu cực đến bệnh nhân. Nhưng giờ chúng tôi biết nhiều hơn và có nhiều chàng trai và cô gái trẻ còn có thể được cứu vì rất đáng tiếc là trường hợp này xảy ra rất nhiều. Bệnh nhân bị nhiễm bệnh, vi khuẩn không xuất hiện trên xét nghiệm chẩn đoán truyền thống và đột nhiên, bệnh phát triển trong bệnh nhân với triệu chứng nghiêm trọng. Và lúc đó thì mọi chuyện đã quá muộn.
The surprising result of the 62 patients I followed was that my device caught bacterial conversations in more than half of the patient samples that were diagnosed as negative by traditional methods. In other words, more than half of these patients went home thinking they were free from infection, although they actually carried dangerous bacteria. Inside these wrongly diagnosed patients, bacteria were coordinating a synchronized attack. They were whispering to each other. What I call "whispering bacteria" are bacteria that traditional methods cannot diagnose. So far, it's only the translation tool that can catch those whispers. I believe that the time frame in which bacteria are still whispering is a window of opportunity for targeted treatment. If the girl had been treated during this window of opportunity, it might have been possible to kill the bacteria in their initial stage, before the infection got out of hand.
Kết quả đáng ngạc nhiên từ 62 bệnh nhân tôi theo dõi là thiết bị của tôi phát hiện giao tiếp của vi khuẩn trong nửa số mẫu bệnh phẩm từ bệnh nhân được chẩn đoán âm tính bởi các phương pháp truyền thống. Nói cách khác, nửa số bệnh nhân về nhà và nghĩ rằng họ không bị nhiễm bệnh, dù họ đang mang theo những vi khuẩn nguy hiểm. Trong những bệnh nhân bị chẩn đoán nhầm, vi khuẩn đang phối hợp cho một cuộc tổng tấn công. Chúng đang thầm thì to nhỏ với nhau. Cái tôi gọi là "vi khuẩn thì thầm" là vi khuẩn mà các phương pháp truyền thống không thể chẩn đoán. Cho đến giờ, chỉ có công cụ dịch có thể phát hiện những vi khuẩn thầm thì. Tôi tin là khoảng thời gian lúc vi khuẩn còn đang thì thầm là cơ hội cho các liệu pháp điều trị nhắm đích. Nếu cô gái được điều trị trong khoảng thời gian cơ hội kia, có khả năng sẽ giết được vi khuẩn trong giai đoạn đầu, trước khi sự nhiễm khuẩn vượt ngoài kiểm soát.
What I experienced with this young girl made me decide to do everything I can to push this technology into the hospital. Together with doctors, I'm already working on implementing this tool in clinics to diagnose early infections.
Điều tôi đã trải qua với cô gái trẻ kia khiến tôi quyết định làm mọi thứ có thể để đưa công nghệ này vào các bệnh viện. Cùng với các bác sĩ, tôi sẵn sàng ứng dụng công cụ này vào y tế để chẩn đoán sớm bệnh nhiễm khuẩn.
Although it's still not known how doctors should treat patients during the whispering phase, this tool can help doctors keep a closer eye on patients in risk. It could help them confirm if a treatment had worked or not, and it could help answer simple questions: Is the patient infected? And what are the bacteria up to?
Dù không biết các bác sĩ điều trị cho bệnh nhân thế nào trong giai đoạn vi khuẩn thầm thì, công cụ này có thể giúp bác sĩ để tâm đến các bệnh nhân rủi ro. nó có thể giúp bác sĩ biết liệu pháp điều trị thành công hay không và nó có thể giúp trả lời những câu hỏi đơn giản: Bệnh nhân có bị nhiễm khuẩn không? Và tụi vi khuẩn đang trù tính gì?
Bacteria talk, they make secret plans, and they send confidential information to each other. But not only can we catch them whispering, we can all learn their secret language and become ourselves bacterial whisperers. And, as bacteria would say, "3-oxo-C12-aniline."
Tụi vi khuẩn nói chuyện, chúng mưu đồ và chúng gửi nhau những thông điệp mật. Nhưng chúng ta không chỉ có thể phát hiện chúng thầm thì, chúng ta còn có thể học mật ngữ của chúng và tự trở thành những vi khuẩn thầm thì. Và như vi khuẩn sẽ nói, "3-oxo-C12-aniline." [Tôi xin hết]
(Laughter)
(Cười)
(Applause)
(Vỗ tay)
Thank you.
Cảm ơn các bạn.