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.
من جراح مغز و اعصاب هستم. و مثل بیشتر همکارانم هر روز با تراژدیهای انسانی سر و کار دارم. من میفهمم که چطور زندگی شما میتونه از یک لحظه به لحظهی بعد تغییر کنه پس از یک سکته یا تصادف خودرو. آنچه برای ما جراحان مغز و اعصاب خیلی مأیوسکننده هست اینه که بدونیم بر خلاف بقیهی اعضای بدن مغز توانایی خیلی پایینی برای بازسازی خودش داره. پس از صدمهی شدید به سیستم عصبی مرکزی معمولاً نارسایی شدیدی در بیمار باقی میمونه. و احتمالاً به همین دلیل هست که من تصمیم گرفتم یک جراخ مغز و اعصاب کُنِشی شوم.
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.
جراح مغز و اعصاب کُنِشی چیه؟ پزشکی است که سعی داره یک عملکرد عصبی را از طریق راهکارهای جراحی مختلف بهبود ببخشه. شما حتماً دربارهی یکی از موارد معروفش به نام تحریک عمقی مغز شنیدید، جاییکه یک الکترود در عمق مغز کار میگذارید که مدار نورونی مغز را دستکاری کرده باشید تا یک عملکرد عصبی بهبود یابد. واقعاً فنآوری شگفتانگیزیه چون سرنوشت بیمارانی را بهتر کرده که پارکینسون دارند، لرزش شدید دارند، درد شدید دارند. اما، دستکاری عصبی به معنای بازسازی عصبی نیست. و رؤیای جراحان مغز و اعصاب کنشی اینه که مغز را بازسازی کنند. فکر کنم که ما داریم به این رویا نزدیک میشیم.
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.
و میخواهم به شما نشون بدم که خیلی به آن نزدیک هستیم. و اینکه با کمی کمک، مغز میتونه به خودش کمک کنه.
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.
خوب، داستان ۱۵ سال پیش شروع شد. آن زمان من رزیدنت ارشد بودم روز و شب در بخش اورژانس کار میکردم. اغلب باید از بیمارانی که به سرشان ضربه وارد شده بود مراقبت میکردم. باید تصور کنید که وقتی بیماری با ضربهی شدید به سر وارد میشه، مغزش ورم میکنه که فشار درون جمجمهاش را بالا میبره. و برای نجات جانش، باید این فشار درون جمجمهاش را پایین بیارید. و برای این کار، گاهی مجبورید قسمتی از مغز ورم کرده را بردارید. خوب به جای دور انداختن این تکههای مغز، ما با ژان-فرانسوا برونت که همکار من یک زیستشناس است، تصمیم گرفتیم آنها را مطالعه کنیم.
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.
منظورم چیه؟ ما میخواستیم از این تکههای بافت سلول رشد بدهیم. کار آسونی نیست. از یک تکه بافت سلول رشد دادن مثل بزرگ کردن بچههای خیلی کوچک بیرون از خانوادهاشون هست. پس شما باید مواد مغذی درست، گرما، رطوبت و همه چیز یک محیط خوب را فراهم کنید تا شکوفا شوند. خوب این دقیقاً کاریست که ما باید با این سلولها میکردیم. و بعد از تلاش بسیار، ژان-فرانسوا موفق شد. و این چیزیست که زیر میکروسکوپش دید.
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.
و این برای ما یک غافلگیری بزرگ بود. چرا؟ چون این دقیقاً مثل کشت سلولهای بنیادی است، با سلولهای سبز بزرگ که سلولهای کوچک نابالغ را احاطه کردهاند. ممکنه از کلاس زیستشناسی یادتون باشه که سلولهای بنیادی سلولهای نابالغی هستند، که میتوانند به همه نوع سلولی در بدن تبدیل شوند. مغز انسان بالغ سلولهای بنیادی داره، اما خیلی نادر هستند و در لانهی کوچک عمیقی در عمق مغز قرار دارند. بنابراین ما غافلگیر شدیم که این نوع کشت سلولهای بنیادی را از قسمت سطحی مغز ورم کردهای بگیریم که در اتاق عمل داشتیم.
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.
و یک مشاهدهی جالب دیگه هم داشتیم: سلولهای بنیادی عادی خیلی فعال هستند- سلولهایی هستند که تقسیم میشوند، تقسیم میشوند، خیلی سریع تقسیم میشوند. و هرگز نمیمیرند، سلولهای نامیرا هستند. اما این سلولها رفتار متفاوتی داشتند. به آهستگی تقسیم میشوند، و پس از چند هفته کِشت، حتا مُردند. بنابراین ما یک جمعیت سلولی جدید عجیب جلومون داشتیم که شبیه سلولهای بنیادی بودند ولی رفتار متفاوتی داشتند.
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.
و مدت درازی طول کشید که بفهمیم از کجا آمدهاند. از این سلولها آمده بودند. این سلولهای آبی و قرمز سلولهای دَبِل کورتین مثبت نام دارند. همهی شما در مغزتون دارید. آنها ۴ درصد سلولهای قشر مخ در مغز را تشکیل میدهند. در دوران تکوین [جنینی] نقش خیلی مهمی دارند. وقتی شما جنین بودید، آنها به مغز شما کمک کردند تا چین بخورد. اما چرا توی سر شما ماندند؟ ما نمیدونیم. ما فکر میکنیم ممکنه در بازسازی مغز شرکت کنند چون با غلظت بالاتری نزدیک آسیبهای مغزی هستند. ولی چندان مطمئن نیستیم. اما یک چیز واضحه- که از این سلولها، سلولهای بنیادیِ کشت ما گرفته شده. و ما یک منبع سلول بالقوه جلومون داشتیم که مغز را بازسازی کنیم. و ما باید این را ثابت میکردیم.
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.
پس برای اثباتش، تصمیم گرفتیم آزمایشی طراحی کنیم. ایده این بود که قسمتی از مغز که برای سخنوری نیست را نمونهبرداری کنیم، و سپس سلولها را کشت بدیم درست همونطور که ژان-فرانسوا در آزمایشگاهش انجام داد. و سپس نشاندارشان کنیم، رنگآمیزی کنیم تا بتونیم در مغز آنها را دنبال کنیم. و آخرین قدم این بود که دوباره آنها را در همان شخص پیوند بزنیم. ما آنها را پیوند اتولوگ یا اتوگرفت مینامیم.
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.
خوب اولین پرسشی که ما داشتیم، «اگر ما این سلولها را در یک مغز سالم پیوند بزنیم چی میشه، و اگر در مغز آسیبدیده پیوندشان بزنیم چی میشه؟» و اگر در مغز آسیبدیده پیوندشان بزنیم چی میشه؟» با کمک پروفسور اریک رویلر، ما با میمونها کار کردیم.
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.
در سناریوی اول، ما این سلولها را در مغز سالم پیوند زدیم. و مشاهده کردیم که پس از چند هفته کاملاً ناپدید شدند، انگار از مغز گرفته شده بودند، به خونه برگشته بودند، فضا اشغال شده، اینجا به آنها نیازی نیست، پس ناپدید میشوند.
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.
در سناریوی دوم، ما آسیب را ایجاد کردیم، و دقیقاً همان سلولها را پیوند زدیم، در این مورد، سلولها باقی ماندند- و به نورونهای بالغ تبدیل شدند. و این تصویر چیزیه که ما زیر میکروسکوپ میتونستیم ببینیم. اینها سلولهایی هستند که دوباره پیوند زده شدهاند. و مدرکی که دارند، این لکههای کوچک، سلولهایی هستند که ما نشاندار کردیم. خارج از بدن وقتی کشت میکردیم.
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.
اما البته ما نمیتونستیم اینجا متوقف بشیم. آیا این سلولها به یک میمون کمک میکنند که بعد از آسیب بهبود پیدا کنه؟ برای این ما به میمونها مهارت دست چالاک را آموزش دادیم آنها باید از یک سینی تکههای غذا را بردارند. آنها خیلی خوب این کار را انجام میدادند. وقتی به بهترین سطح کارایی رسیدند، ما در قشر موتوری مغز آنها که مربوط به حرکت دست است آسیب میزنیم. پس میمونها فلج شدند، دیگه نمیتونستند دستشان را حرکت بدهند. درست مثل انسانها خودبخود تا حدی بهبود پیدا کردند، درست مثل بعد از سکته [مغزی]. بیمارها کاملاً فلج هستند، و بعد سعی میکنند با سازوکارهای انعاطافپذیری مغز بهتر بشوند. تا حدی بهبود پیدا میکنند، برای میمون هم درست همین طور است.
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.
خوب وقتی ما مطمئن شدیم که پس از بهبودی میمونها به بهترین حد کارایی رسیدند سلولهای خودش را پیوند زدیم. در سمت چپ میمونی را میبینید که خودبخود بهبود پیدا کرده. او حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد کارایی پیش از آسیب را دارد. او خیلی دقیق نیست، زیاد سریع نیست. حالا ببینید، وقتی ما سلولها را دوباره پیوند زدیم: دو ماه پس از پیوند، همان فرد.
(Applause)
(تشویق حاضران)
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.
باید بگم برای ما هم نتایج خیلی هیجانانگیزی بودند. از آن زمان ما خیلی بیشتر دربارهی این سلولها آموختهایم. میدونیم که میتونیم آنها را در حالت یخزده حفظ کنیم. و بعداً استفاده کنیم. میدونیم که میتونیم درمدلهای آسیبشناسی عصبی دیگر هم از آنها استفاده کنیم، مثل پارکینسون. اما رؤیای ما هنوز اینه که در انسان پیوندشان بزنیم. و من واقعاً امیدوارم که بتونم به زودی به شما نشان بدم که مغز انسان به ما ابزار بازسازی خودش را میدهد.
Thank you.
خیلی ممنون.
(Applause)
(تشویق حاضران)
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?
برونو جیوسانی: ژاسلین، این شگفتآوره، من مطمئنم همین الان چندین نفر در جمع شنوندهها هستند، شاید حتا اکثریت آنها، که فکر میکنند، «من کسی را میشناسم که میتونه از این استفاده کنه.» به هر حال من میکنم۰ البته پرسش اینه که، بزرگترین مانع چیست قبل از آنکه به امتحان در کارآزمایی بالینی در انسان بروید؟
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.
ژاسلین بلوش: بزرگترین مانع قوانین هستند. (میخندد) خوب از این نتایج هیجانانگیز باید دو کیلوگرم کاغذ و فرم پر کنید تا به این کارآزماییها بتونید وارد بشید.
BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.
ب.ج.: که قابل فهم هست، مغز حساس است و ...
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?
ژ.ب.: بله اما زمان زیادی میگیره و صبر زیاد میخواهد و یک تیم تقریباً حرفهای، میدونید؟
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?
ب.ج.: اگر خودتان را که این پژوهش را انجام دادید و سعی دارید برای آغاز کارآزمایی اجازه بگیرید، اگر خودتان را در آینده تصور کنید، چند سال طول میکشه تا زمانی که کسی به بیمارستان بره و این درمان در دسترس است؟
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.
ژ.ب.: گفتنش سخته. اول بستگی داره به تأیید شدن کارآزمایی. آیا قوانین به ما اجازه میدهند که به زودی انجامش دهیم؟ و بعد باید این نوع مطالعه را روی گروه کوچکی از بیماران انجام دهید. پس تا همین جا هم زمان زیادی میگیره که بیماران را انتخاب کنیم درمان را انجام بدیم و ارزیابی کنیم که آیا این نوع درمان به درد میخوره؟ و باید این را به یک کارآزمایی چند مرکزی ببرید. اول واقعاً باید ثابت کنید که کارایی دارد قبل از اینکه این درمان برای همه پیشنهاد بشه.
BG: And safe, of course. JB: Of course.
ب.ج.: و امن البته. ژ.ب.: البته.
BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this. BG: Thank you.
ب.ج.: ژاسلین، خیلی ممنون که به TED آمدید و کارتان را به اشتراک گذاشتید. ب.ج.: ممنون.
(Applause)
(تشویق حاضران)