Аз съм неврохирург. И както повечето ми колеги, всеки ден срещам човешки трагедии. Зная как животът на човек може да се промени за секунда след масивен удар или автомобилна катастрофа. За нас, неврохирурзите, е много обезсърчаващо да осъзнаваме, че за разлика от останалите органи в тялото, мозъкът има много ограничена способност да се самовъзстановява. След сериозно нараняване на централната нервна система пациентите често остават с тежки недъзи. И може би това е причината да избера да бъда функционален неврохирург.
So I'm a neurosurgeon. And like most of my colleagues, I have to deal, every day, with human tragedies. I realize how your life can change from one second to the other after a major stroke or after a car accident. And what is very frustrating for us neurosurgeons is to realize that unlike other organs of the body, the brain has very little ability for self-repair. And after a major injury of your central nervous system, the patients often remain with a severe handicap. And that's probably the reason why I've chosen to be a functional neurosurgeon.
Какво означава функционален неврохирург? Това е лекар, който се опитва да подобри някаква неврологична функция чрез различни хирургични стратегии. Със сигурност сте чували за една известнa такaвa, наречена дълбока мозъчна стимулация, при която имплантираме електрод дълбоко в мозъка, за да модулираме верига от неврони, така че да подобрим някаква неврологична функция. Това е наистина изумителна технология заради това, че е подобрила съдбата на пациенти с болестта на Паркинсон, със силен тремор, със силна болка. Невромодулацията, обаче, не означава невро-възстановяване. А мечтата на функционалния неврохирург е да възстанови мозъка. Мисля, че се доближаваме до тази мечта.
What is a functional neurosurgeon? It's a doctor who is trying to improve a neurological function through different surgical strategies. You've certainly heard of one of the famous ones called deep brain stimulation, where you implant an electrode in the depths of the brain in order to modulate a circuit of neurons to improve a neurological function. It's really an amazing technology in that it has improved the destiny of patients with Parkinson's disease, with severe tremor, with severe pain. However, neuromodulation does not mean neuro-repair. And the dream of functional neurosurgeons is to repair the brain. I think that we are approaching this dream.
Бих искала да ви покажа колко близо сме до нея. И че с малко помощ, мозъкът е в състояние да си помогне сам.
And I would like to show you that we are very close to this. And that with a little bit of help, the brain is able to help itself.
Историята започва преди 15 години. По онова време бях главен ординатор и работех денонощно в спешното отделение. Често трябваше да се грижа за пациенти с травма на главата. Трябва да знаете, че когато постъпи пациент с тежка травма на главата, мозъкът му отича и повишава вътречерепното налягане. За да спасим живота му, трябва да понижим това вътречерепно налягане. И за да го направим, понякога трябва да отстраним част от отеклия мозък. Вместо да изхвърляме тези парчета отекъл мозък, решихме с Жан-Франсоа Брюне, който е мой колега, биолог, да ги изследваме.
So the story started 15 years ago. At that time, I was a chief resident working days and nights in the emergency room. I often had to take care of patients with head trauma. You have to imagine that when a patient comes in with a severe head trauma, his brain is swelling and he's increasing his intracranial pressure. And in order to save his life, you have to decrease this intracranial pressure. And to do that, you sometimes have to remove a piece of swollen brain. So instead of throwing away these pieces of swollen brain, we decided with Jean-François Brunet, who is a colleague of mine, a biologist, to study them.
Какво имам предвид? Искахме да отгледаме клетки от тези парчета тъкан. Това не е лесна задача. Да отгледаме клетки от парче тъкан е донякъде като да отгледаме много малки деца извън семейството им. Трябва да намерим подходящите хранителни вещества, топлината, влажността и всички деликатни условия на средата, за да се развиват добре. Точно това трябваше да направим с тези клетки. И след много опити Жан-Франсоа успя. Ето какво видя той под микроскопа си.
What do I mean by that? We wanted to grow cells from these pieces of tissue. It's not an easy task. Growing cells from a piece of tissue is a bit the same as growing very small children out from their family. So you need to find the right nutrients, the warmth, the humidity and all the nice environments to make them thrive. So that's exactly what we had to do with these cells. And after many attempts, Jean-François did it. And that's what he saw under his microscope.
За нас това беше огромна изненада. Защо? Защото изглежда точно като култура от стволови клетки, с големи зелени клетки, обграждащи малки недоразвити клетки. Може би помните от уроците по биология, че стволовите клетки са недоразвити клетки, способни да се превърнат във всякакъв тип клетки на тялото. В мозъка на възрастните има стволови клетки, но са много малко и се намират в дълбоки, малки ниши в дълбините на мозъка. Затова беше изненадващо да получим такава култура от стволови клетки от повърхностната част на отеклия мозък, която имахме в операционната.
And that was, for us, a major surprise. Why? Because this looks exactly the same as a stem cell culture, with large green cells surrounding small, immature cells. And you may remember from biology class that stem cells are immature cells, able to turn into any type of cell of the body. The adult brain has stem cells, but they're very rare and they're located in deep and small niches in the depths of the brain. So it was surprising to get this kind of stem cell culture from the superficial part of swollen brain we had in the operating theater.
Имахме и друго интригуващо наблюдение. Обикновените стволови клетки са много активни - клетки, които се делят, делят, делят много бързо. И никога не умират, безсмъртни са. Докато тези клетки се държат различно. Делят се бавно и след няколко седмици култивиране дори умират. Изправихме се пред странна нова популация от клетки, които изглеждаха като стволовите, но се държаха различно.
And there was another intriguing observation: Regular stem cells are very active cells -- cells that divide, divide, divide very quickly. And they never die, they're immortal cells. But these cells behave differently. They divide slowly, and after a few weeks of culture, they even died. So we were in front of a strange new cell population that looked like stem cells but behaved differently.
И ни отне много време да разберем откъде идват. Идват от тези клетки. Тези червено-сини клетки се наричат двойно позитивни кортикални клетки. Всички ги имате в мозъка си. Представляват четири процента от клетките в мозъчната кора. Те имат много важна роля по време на развитието. Когато сте били зародиши, са помагали на мозъка ви да се нагъне. Но защо остават в главата ви? Това не знаем. Мислим, че може би участват във възстановяването на мозъка, защото ги откриваме в по-голяма концентрация близо до мозъчни увреждания. Но това не е сигурно. Едно нещо е ясно - от тези клетки получихме културата стволови клетки. И стоим пред потенциален нов източник на клетки за възстановяване на мозъка. Трябваше да докажем това.
And it took us a long time to understand where they came from. They come from these cells. These blue and red cells are called doublecortin-positive cells. All of you have them in your brain. They represent four percent of your cortical brain cells. They have a very important role during the development stage. When you were fetuses, they helped your brain to fold itself. But why do they stay in your head? This, we don't know. We think that they may participate in brain repair because we find them in higher concentration close to brain lesions. But it's not so sure. But there is one clear thing -- that from these cells, we got our stem cell culture. And we were in front of a potential new source of cells to repair the brain. And we had to prove this.
И за да го докажем, решихме да измислим експериментален модел. Идеята беше да вземем с биопсия мозъчна тъкан от несвързана със сетивата и речта област на мозъка и после да култивираме клетките, точно както Жан-Франсоа го направи в лабораторията си. След това да им сложим етикети, да ги оцветим, за да можем да ги проследяваме в мозъка. И последната стъпка - да ги ре-имплантираме на същия индивид. Наричаме ги автологични присадки - автоприсадки.
So to prove it, we decided to design an experimental paradigm. The idea was to biopsy a piece of brain in a non-eloquent area of the brain, and then to culture the cells exactly the way Jean-François did it in his lab. And then label them, to put color in them in order to be able to track them in the brain. And the last step was to re-implant them in the same individual. We call these autologous grafts -- autografts.
Първият ни въпрос беше какво ще стане, ако ре-имплантираме тези клетки в нормален мозък и какво, ако ре-имплантираме същите клетки в увреден мозък? Благодарение на помощта на професор Ерик Руие работихме с маймуни.
So the first question we had, "What will happen if we re-implant these cells in a normal brain, and what will happen if we re-implant the same cells in a lesioned brain?" Thanks to the help of professor Eric Rouiller, we worked with monkeys.
В първия случай ре-имплантирахме клетките в нормален мозък и видяхме как те напълно изчезнаха след няколко седмици, сякаш бяха взети от мозъка, после върнати вкъщи, където мястото им вече е заето и никой не се нуждае от тях, затова изчезнаха.
So in the first-case scenario, we re-implanted the cells in the normal brain and what we saw is that they completely disappeared after a few weeks, as if they were taken from the brain, they go back home, the space is already busy, they are not needed there, so they disappear.
Във втория случай работихме с увреждането, ре-имплантирахме точно същите клетки и в този случай клетките се запазиха и станаха зрели неврони. Ето какво видяхме под микроскопа. Това са ре-имплантираните клетки. И доказателството, което носят - тези малки петънца, това са клетките, на които сме сложили етикет ин витро, докато ги култивирахме.
In the second-case scenario, we performed the lesion, we re-implanted exactly the same cells, and in this case, the cells remained -- and they became mature neurons. And that's the image of what we could observe under the microscope. Those are the cells that were re-implanted. And the proof they carry, these little spots, those are the cells that we've labeled in vitro, when they were in culture.
Но, разбира се, не спряхме дотук. Дали тези клетки помагат на маймуната да се възстанови след увреждане? За целта обучихме маймуни да изпълняват задача, изискваща сръчни ръце. Трябваше да донесат пелети храна от един поднос. Справяха се много добре. И когато бяха постигнали върха в изпълнението си, увредихме моторния им кортекс, свързан с движението на ръцете. Маймуните се парализираха, не можеха вече да движат ръцете си. И точно както би се получило с хората, те спонтанно се възстановиха до определена степен, точно както след удар. Пациентите са напълно парализирани и после опитват да се възстановят благодарение на гъвкав мозъчен механизъм, оздравяват до някаква степен, която е съвсем същата при маймуните.
But we could not stop here, of course. Do these cells also help a monkey to recover after a lesion? So for that, we trained monkeys to perform a manual dexterity task. They had to retrieve food pellets from a tray. They were very good at it. And when they had reached a plateau of performance, we did a lesion in the motor cortex corresponding to the hand motion. So the monkeys were plegic, they could not move their hand anymore. And exactly the same as humans would do, they spontaneously recovered to a certain extent, exactly the same as after a stroke. Patients are completely plegic, and then they try to recover due to a brain plasticity mechanism, they recover to a certain extent, exactly the same for the monkey.
Когато бяхме сигурни, че маймуната е стигнала до възможния връх на спонтанното оздравяване, ѝ имплантирахме собствените ѝ клетки. Отляво виждате маймуната, която се е възстановила спонтанно. Тя е способна на около 40 до 50 процента от предишното си изпълнение преди увреждането. Не е толкова точна, нито толкова бърза. А вижте сега, когато ре-имплантираме клетките - два месеца след ре-имплантирането, същия индивид.
So when we were sure that the monkey had reached his plateau of spontaneous recovery, we implanted his own cells. So on the left side, you see the monkey that has spontaneously recovered. He's at about 40 to 50 percent of his previous performance before the lesion. He's not so accurate, not so quick. And look now when we re-implant the cells: Two months after re-implantation, the same individual.
(Аплодисменти)
(Applause)
И за нас резултатите бяха много вълнуващи. Оттогава научихме още много за тези клетки. Знаем, че можем да ги криоконсервираме, да ги използваме след време. Знаем, че можем да ги прилагаме и при други невропатологични модели, като болестта на Паркинсон, например. Но мечтата ни все още е да ги имплантираме на хора. И наистина се надявам скоро да мога да ви покажа, че човешкият мозък ни дава инструментите за самовъзстановяването си.
It was also very exciting results for us, I tell you. Since that time, we've understood much more about these cells. We know that we can cryopreserve them, we can use them later on. We know that we can apply them in other neuropathological models, like Parkinson's disease, for example. But our dream is still to implant them in humans. And I really hope that I'll be able to show you soon that the human brain is giving us the tools to repair itself.
Благодаря ви.
Thank you.
(Аплодисменти)
(Applause)
Бруно Джиусани: Джослин, това е удивително и съм сигурен, че сега има няколко дузини хора в публиката, може би дори са мнозинство, които мислят: "Познавам някой, който може да използва това." Аз поне познавам. И разбира се, въпросът е какви са най-големите пречки преди да започнете клинични опити с хора?
Bruno Giussani: Jocelyne, this is amazing, and I'm sure that right now, there are several dozen people in the audience, possibly even a majority, who are thinking, "I know somebody who can use this." I do, in any case. And of course the question is, what are the biggest obstacles before you can go into human clinical trials?
Джослин Блок: Най-голямата пречка е законодателството.(Смях) След тези вълнуващи резултати трябва да попълним близо два килограма документи и форми, за да можем да извършим такива опити.
Jocelyne Bloch: The biggest obstacles are regulations. (Laughs) So, from these exciting results, you need to fill out about two kilograms of papers and forms to be able to go through these kind of trials.
БД: Което е разбираемо, мозъкът е деликатен и т.н.
BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.
ДБ: Да, така е, но е нужно много време, много търпение и почти професионален екип, за да го направим, нали разбирате?
JB: Yes, it is, but it takes a long time and a lot of patience and almost a professional team to do it, you know?
БД: Ако проектирате себе си - след като сте направили проучването и сте опитали да получите разрешение за започването на опити - ако проектирате себе си напред във времето, колко години има преди някой да влезе в болница и тази терапия да е достъпна?
BG: If you project yourself -- having done the research and having tried to get permission to start the trials, if you project yourself out in time, how many years before somebody gets into a hospital and this therapy is available?
ДБ: Много е трудно да се каже. Преди всичко зависи от одобрението на опитите. Законодателството ще ни позволи ли да ги направим скоро? И после, този вид проучване трябва да се проведе в малка група от пациенти. Ще отнеме много време да изберем пациентите, да проведем лечението и да преценим дали има полза от прилагането на този вид лечение. После трябва да включим в опитите много центрове. Първо наистина трябва да докажем, че лечението е полезно преди да го предложим на всички.
JB: So, it's very difficult to say. It depends, first, on the approval of the trial. Will the regulation allow us to do it soon? And then, you have to perform this kind of study in a small group of patients. So it takes, already, a long time to select the patients, do the treatment and evaluate if it's useful to do this kind of treatment. And then you have to deploy this to a multicentric trial. You have to really prove first that it's useful before offering this treatment up for everybody.
БД: И че е безопасно, разбира се. ДБ: Разбира се.
BG: And safe, of course. JB: Of course.
БД: Джослин, благодаря ти, че дойде на TED-конференция да споделиш това. БД: Благодаря.
BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this. BG: Thank you.
(Аплодисменти)
(Applause)