Jsem neurochirurg. A jako většina mých kolegů jsem i já denně svědkem lidských tragédií. Vím, jak se život může během mžiku změnit, když máte těžkou mrtvici nebo se vybouráte v autě. Nás, neurochirurgy, navíc frustruje vědomí, že na rozdíl od jiných tělesných orgánů se mozek sám od sebe prakticky nedokáže opravit. Když centrální nervová soustava utrpí vážné poškození, pacient obvykle skončí s těžkým a trvalým postižením. A právě proto jsem se rozhodla věnovat funkční neurochirurgii.
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.
Co takový funkční neurochirurg dělá? Je to doktor, který se pomocí chirurgických postupů snaží obnovovat neurologické funkce. Známým příkladem takových postupů je hluboká mozková stimulace. Spočívá v tom, že hluboko do mozku zavedete elektrodu, načež obnovujete neurologické funkce tím, že modulujete neurální obvod. Jde o báječný vynález. Dokázal zlepšit stav řady pacientů s Parkinsonovou chorobou, trpících třesem či těžkými bolestmi. Jenže modulace neurálních obvodů není ještě jejich oprava. A skutečným snem funkční neurochirurgie je umět mozek opravit. Podle mě se tento sen začíná naplňovat.
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.
A ráda bych vás přesvědčila, že ho máme skutečně na dosah. A že když mozku trochu pomůžeme, dokáže se opravit sám.
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.
Všechno to začalo před 15 lety, kdy jsem jako vedoucí lékař ve dne v noci sloužila na pohotovosti. Často jsem ošetřovala pacienty s poraněním hlavy. Musíte si uvědomit, že při těžkém poranění hlavy mozek pacienta oteče, což zvyšuje nitrolebeční tlak. A vy ten tlak musíte snížit, jinak pacient zemře. Někdy to znamená, že musíte kousek oteklého mozku odoperovat. Spolu s mým kolegou, biologem Jean-Françoisem Brunetem, jsme se rozhodli, že ty odoperované kousky mozků nebudeme vyhazovat, ale studovat.
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.
Jak to myslím? Chtěli jsme z těch odřezaných tkání kultivovat buňky. Což není jen tak. Vypiplávat z kousku tkáně buňky je jako piplat malá děťátka bez náruče rodiny. Potřebujete ty správné živiny, tu správnou teplotu i vlhkost, zkrátka to správné prostředí, aby buňky prospívaly. Přesně to jsme tedy museli zajistit. A po mnoha pokusech se to Jean-Françoisovi povedlo. Pod mikroskopem tehdy uviděl tohle.
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.
A to nás opravdu hodně překvapilo. Proč? Protože přesně takhle vypadá kultura kmenových buněk. Velké, zelené buňky - a mezi nimi buňky malé, nevyvinuté. Možná si z hodin biologie pamatujete, že kmenové buňky jsou nevyvinuté, ale může se z nich stát libovolný typ lidských buněk. Kmenové buňky jsou i v dospělém mozku, ale téměř na ně nenarazíte, protože se nacházejí jen v malých shlucích hodně hluboko v mozku. Proto nás také tak překvapilo, že jsme je získali z povrchových částí onoho oteklého mozku.
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.
Ale překvapení tím nekončilo. Standardní kmenové buňky jsou velmi aktivní. Neustále a velmi rychle se rozmnožují. A vlastně vůbec neumírají. Jsou nesmrtelné. Naše buňky si však počínaly jinak. Množily se jen pomalu a po několika týdnech dokonce umíraly. Narazili jsme tedy na nové, zvláštní buňky, které vypadaly jako kmenové buňky, ale nechovaly se tak.
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.
Až po dlouhém bádání jsme přišli na to, odkud se ty buňky vzaly. Jejich zdrojem jsou tyto modro-červené buňky, kterým se říká "buňky pozitivní na [bílkovinu] DCX". Každý z nás je má v mozku. Tvoří 4 % buněk naší mozkové kůry. Sehrávají důležitou roli v prenatálním vývoji. Umožňují, aby se kůra prenatálního mozku uspořádala do záhybů. Ale proč máme ty buňky v hlavě i potom? To se neví. Možná pomáhají opravovat mozek, protože v hustších koncentracích je nacházíme poblíž mozkových lézí. Ale nevíme to s jistotou. Jedno ovšem víme: právě z těchto buněk jsme získali naši buněčnou kulturu. Měli jsme tudíž buňky potenciálně schopné opravovat mozek. Zbývalo to však dokázat.
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.
A tak jsme za tím účelem vymysleli následující pokus. Nejprve odebereme trochu tkáně z funkčně nevýznamné oblasti mozku. Kultivací z ní pak získáme buňky, přesně jak to Jean-François udělal už předtím. Ty buňky potom označíme barvivem, abychom je mohli rozpoznat i v mozku. A pak je původnímu dárci vrátíme zase zpátky. Takto vráceným buňkám se říká "autologní štěpy".
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.
Zajímalo nás několik věcí: "Co se stane, když buňky implantujeme zpátky do téhož, zdravého mozku?" "A co se stane, když ten mozek bude poškozený?" Pracovali jsme přitom s opicemi, s nimiž nám pomohl profesor Eric Rouiller.
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.
Nejprve jsme buňky zaváděli zpátky do mozku, který byl zdravý. Ukázalo se, že takové buňky po pár týdnech dočista zmizí. Jako by se ty buňky vrátily domů do mozku, ale tam pak zjistily, že tam už není místo a že nejsou potřeba. A tak zmizely.
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.
Potom jsme v tomtéž mozku vyvolali lézi. Znovu jsme tam zavedli úplně tytéž buňky. Ale tentokrát tam zůstaly. A vyvinuly se z nich dospělé neurony. Takhle to celé vypadalo pod mikroskopem. To jsou ty buňky, které jsme tam implantovali. Potvrzují to malé tečky, kterými jsme ty buňky označili, když jsme je kultivovali ve zkumavce.
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.
Tím ovšem náš pokus nekončil. Může se poškozený opičí mozek s pomocí našich buněk opravit? Abychom to mohli ověřit, trénovali jsme pokusné opice, aby ze speciálního tácku vybíraly granulky jídla. Šlo jim to moc dobře. A když se v tom zlepšily tak, že už to líp ani nešlo, poškodili jsme jim oblast motorické kůry, která ovládá pohyb rukou. Opice byly tedy chromé. Nemohly už pohybovat rukama. Postupně se ovšem do jisté míry zotavily. Tak jako k tomu dochází u lidí, kteří prodělali mrtvici. Úplně chromí pacienti se díky takzvané "plasticitě mozku" dokáží zotavit, ale nezotaví se úplně. A totéž naše opice.
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.
A tak jsme počkali, dokud se stav pokusné opice nepřestal samovolně zlepšovat. A pak jsme jí implantovali její vlastní buňky. Tady nalevo vidíte opici, která se samovolně zotavila. Vybírá granulky, ale vede si o 40-50 % hůře než před zraněním. Není už tak přesná ani tak rychlá. Ale pak jsme jí implantovali buňky. Dva měsíce po implantaci - tatáž opice.
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.
(Potlesk.)
(Applause)
Výsledky nás taky úplně nadchly, to vám tedy řeknu. Od té doby naše znalosti o těchto buňkách dost pokročily. Víme, že se dají uchovávat mražené k pozdějšímu využití. Víme, že fungují i na dalších případech neuropatologie, jako je Parkinsonova choroba. Naším snem ovšem je, aby jednou pomáhaly lidem. A tak doufám, že vám někdy brzy budu moci předvést, že nám náš vlastní mozek dává nástroj, aby se sám opravil.
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.
Děkuji.
Thank you.
(Potlesk.)
(Applause)
Bruno Giussani: Jocelyne, to bylo fantastické. Spousta posluchačů si teď určitě říká: "Pár lidem, co znám, by se něco takového šiklo." (Smích.) Mně například určitě. Hlavní otázka ovšem zní, co teď nejvíc brání, aby se začalo s klinickým testováním na lidech?
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?
Jocelyne Bloch: Nejvíc tomu brání regulační předpisy. (Smích.) Než budeme moci k testům na lidech přistoupit, musíme všechna naše zjištění sesumírovat asi tak na dvě kila úředních listin.
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.
BG: To chápu. Mozek je ožehavá záležitost.
BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.
JB: To jistě ano. Stojí to ovšem dost času, trpělivosti a je to úkol div ne pro školené úředníky.
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?
BG: Vy jste v pozici osoby, která ten výzkum prováděla. Teď usilujete o povolení k dalším testům. Máte představu, jak dlouho by to mohlo trvat? Za kolik let by tato léčba mohla být dostupná v nemocnicích?
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?
JB: To se dá jen těžko říct. Teď záleží nejvíc na tom, kdy dostaneme povolení k testům. Jestli to bude někdy v dohledné době. Pak musíme nejprve provést testy na malé skupince pacientů. A ty pacienty musíme nejprve vybrat, vyzkoušet na nich léčbu a vyhodnotit, zda je ta léčba skutečně přínosná. A pak se přistupuje k tzv. multicentrickým studiím. Je potřeba spolehlivě prokázat, že to pacientům opravdu pomáhá. Až potom to lze lidem nabízet jako léčbu.
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.
BG: A musí to být bezpečné. JG: Ano, jistě.
BG: And safe, of course. JB: Of course.
BG: Jocelyne, děkuji za váš výklad. BG: Děkuji.
BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this. BG: Thank you.
(Potlesk.)
(Applause)