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.
אז אני מנתחת מוח. וכמו רוב הקולגות שלי, אני צריכה להתמודד, כל יום, עם טרגדיות אנושיות. אני מבינה איך החיים שלכם יכולים להשתנות משניה אחת לאחרת אחרי שבץ מסיבי או אחרי תאונת דרכים. ומה שמאוד מתסכל בשבילנו מנתחי המוח זה להבין שבניגוד לאברים אחרים בגוף, למוח יש מעט מאוד יכולת לתקן את עצמו. ואחרי פגיעה קשה של מערכת העצבים המרכזית שלכם, החולים הרבה פעמים נשארים עם נכות חמורה. וזו כנראה הסיבה בגללה בחרתי להיות מנתחת מוח פונקציונלית.
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.
מה הוא מנתח מוח פונקציונלי? זה רופא שמנסה לשפר פעולה נוירולוגית דרך אסטרטגיות ניתוחיות שונות. בוודאי שמעתם על אחת מהמפורסמות שנקראת עירור מוחי עמוק, בה אתם שותלים אלקטרודות בעומק המוח כדי לאפנן מעגל של ניורונים כדי לשפר פעולה נוירולוגית. זו טכנולוגיה באמת מדהימה בכך שהיא משפרת את העתיד של חולים עם פרקינסון, עם רעד חמור, עם כאב חמור. עם זאת, אפנון נוירולוגי לא אומר תיקון נוירולוגי. והחלום של מנתחי מוח פונקציונליים הוא לתקן את המוח. אני חושבת שאנחנו מתקרבים לחלום.
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.
והייתי רוצה להראות לכם שאנחנו מאוד קרובים לזה. ושעם מעט עזרה, המוח יכול לעזור לעצמו.
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.
אז הסיפור התחיל לפני 15 שנה. באותו זמן, הייתי המתמחה הראשית ועבדתי ימים ולילות בחדר המיון. הרבה פעמים הייתי צריכה לטפל בחולים עם טראומה בראש. אתם צריכים לדמיין שכשחולה מגיע עם טראומת ראש חמורה, המוח מתנפח והוא מגדיל את הלחץ התוך גולגלתי שלו. וכדי להציל את חייו, אתם צריכים להפחית את הלחץ התוך גולגלתי הזה. וכדי לעשות זאת, אתם לפעמים צריכים להסיר פיסה מהמוח הנפוח. אז במקום לזרוק את הפיסות האלו של מוח נפוח, אנחנו החלטנו עם ז'אן פרנסואה ברונה, שהוא עמית שלי, ביולוג, לחקור אותם.
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.
למה אני מתכוונת בזה? אנחנו רצינו לגדל תאים מפיסות הרקמה האלו. זו לא מטלה קלה. גידול תאים מפיסת רקמה זה דומה מעט לגידול ילדים ממש קטנים מחוץ למשפחה שלהם. אז אתם צריכים לגלות את החומרים המזינים המתאימים, החום, הלחות וכל הסביבות הנחמדות כדי לגרום להם לשגשג. אז זה בדיוק מה שהיינו צריכים לעשות עם התאים האלה. ואחרי הרבה נסיונות, ז'אן פרנסואה עשה את זה. וזה מה שהוא ראה תחת המיקרוסקופ.
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.
וזה היה, בשבילנו, הפתעה גדולה. למה? מפני שזה נראה בדיוק אותו הדבר כמו תרבית תאי גזע, עם תאים ירוקים גדולים שמקיפים תאים קטנים ולא בשלים. ואתם אולי זוכרים משיעור ביולוגיה שתאי גזע הם תאים לא בשלים, שמסוגלים להפוך לכל סוג של תא בגוף. במוח הבוגר יש תאי גזע, אבל הם נדירים מאוד והם ממוקמים בנישות עמוקות וקטנות בעומק המוח. אז זה היה מפתיע לקבל סוג כזה של תרבית תאי גזע מהחלק החיצוני של המוח הנפוח שהיה לנו בחדר הניתוח.
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.
והיתה אבחנה מעניינת נוספת: תאי גזע רגילים הם תאים מאוד פעילים -- תאים שמתחלקים, מתחלקים, מתחלקים ממש מהר. והם לעולם לא מתים, הם תאים בעלי חיי נצח. אבל התאים האלו מתנהגים שונה. הם מתחלקים לאט, ואחרי כמה שבועות של תרבית, הם אפילו מתים. אז היינו לפני אוכלוסיית תאים חדשה ומוזרה שנראתה כמו תאי גזע אבל התנהגה אחרת.
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.
וזה לקח לנו זמן רב להבין מאיפה הם הגיעו. הם הגיעו מהתאים האלו. התאים הכחולים והאדומים נקראים תאי קורטין כפולים חיוביים. לכולכם יש אותם במוח. הם מייצגים ארבעה אחוז מתאי המוח באונות שלכם. יש להם תפקיד ממש חשוב במהלך שלב ההתפתחות. כשהייתם עוברים, הם עזרו למוח שלכם לקפל את עצמו. אבל למה הם נשארים בראש? את זה, אנחנו לא יודעים. אנחנו חושבים שהם אולי משתתפים בתיקון המוח מפני שאנחנו מוצאים אותם בריכוזים גבוהים יותר קרוב לפגעים במוח. אבל זה לא בטוח. אבל יש דבר ברור אחד -- שמהתאים האלו, קיבלנו את תרבית תאי הגזע שלנו. והיינו לפני מקור פוטנציאלי חדש של תאים כדי לתקן את המוח. והיינו חייבים להוכיח את זה.
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.
אז כדי להוכיח את זה, החלטנו לתכנן פרדיגמה נסיונית. הרעיון היה לעשות ביופסיה של חלק מהמוח בחלק לא רהוט של המוח, ואז להרבות את התאים בדיוק בדרך בה ז'אן פרנסואה עשה את זה במעבדה. ואז לתייג אותם, לצבוע אותם כדי להיות מסוגלים לעקוב אחריהם במוח. והשלב האחרון היה להשתיל אותם מחדש באותו אדם. אנחנו קוראים לזה שתלים אוטולוגים -- אוטושתלים.
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.
אז השאלה הראשונה שהיתה לנו היתה, "מה יקרה אם נשתיל את התאים האלו במוח רגיל, ומה יקרה אם נשתיל את אותם תאים במוח פגוע?" תודות לעזרה של פרופסור אריק רוייה, עבדנו עם קופים.
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.
אז במקרה הראשון, השתלנו את התאים במוחות רגילים ומה שראינו ז שהם לגמרי נעלמו אחרי כמה שבועות, כאילו הם נלקחו מהמוח, הם חזרו חזרה, החלל כבר מלא, הם לא דרושים שם, אז הם נעלמים.
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.
במקרה השני, ביצעו פגיעה, והשתלנו מחדש בדיוק את אותם תאים, ובמקרה הזה, התאים נשארו -- והם הפכו לניורונים בשלים. וזו התמונה של מה שהבחנו בו תחת המיקרוסקופ. אלה הם התאים שהושתלו. וההוכחה שהם נושאים, הנקודות הקטנות האלו, אלה הם התאים שתייגנו פנימית, כשהם היו בתרבית.
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.
אבל לא יכולנו לעצור פה, כמובן. האם התאים האלו גם עזרו לקופים להשתקם אחרי הפגיעה? אז בשביל זה, אימנו קופים לבצע משימת מיומנות. הם היו צריכים להביא כופתאות מזון ממגש. הם היו מאוד טובים בזה. וכשהם הגיעו לרמה של חוסר התקדמות של ביצועים, עשינו פגיעה באונה המוטורית שלהם שמשוייכת לתנועת היד. אז הקופים היו נכים בידיים, הם לא יכלו להזיז את הידיים יותר. ובדיוק כמו שהאנשים היו עושים, הם השתקמו ספונטנית לרמה מסויימת, בדיוק אותו הדבר כמו אחרי שבץ. חולים הם נכים לגמרי, ואז הם מנסים להשתקם בשל מנגנוני הפלסטיות של המוח, הם משתקמים לרמה מסויימת, בדיוק כמו הקופים.
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.
אז כשהיינו בטוחים שהקוף הגיע לרמה שלו של השתקמות ספונטנית, השתלנו את התאים שלו, אז מצד שמאל, אתם רואים את הקוף שהשתקם ספונטנית. הוא בערך כ 40 עד 50 אחוז מהביצועים הקודמים שלו לפני הפגיעה. הוא לא כל כך מדוייק, לא כל כך מהיר. ותראו עכשיו, כשהשתלנו חזרה את התאים: חודשיים אחרי ההשתלה, אותו יחיד.
(Applause)
(מחיאות כפיים)
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.
אלה גם היו תוצאות מאוד מרגשות בשבילנו, אני אומרת לכם. מאז, הבנו הרבה יותר על התאים האלו. אנחנו יודעים שאנחנו יכולים לשמר אותם בקרור, אנחנו יכולים להשתמש בהם מאוחר יותר. אנחנו יודעים שאנחנו יכולים להחיל עליהם מודלים נוירו פתולוגיים, כמו פרקינסון, לדוגמה. אבל החלום שלנו הוא עדיין להשתיל אותם באנשים. ואני באמת מקווה שאהיה מסוגלת להראות לכם בקרוב שהמוח האנושי נותן לנו את הכלים לתקן את עצמו.
Thank you.
תודה לכם.
(Applause)
(מחיאות כפיים)
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?
ברונו גיוסיאני: ג'וסלין, זה מדהים, ואני בטוח שממש עכשיו, יש מספר אנשים בקהל, כנראה אפילו הרוב, שחושבים, "אני מכיר מישהו שיכול להשתמש בזה." אני מכיר, בכל מקרה. וכמובן השאלה היא, מה הם המכשולים הגדולים ביותר לפני שנעבור לניסוים קליניים בבני אדם?
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.
ג'וסלין בלוך: המכשול הגדול ביותר הוא רגולציה.(צחוק) אז, מהתוצאות המרגשות האלו, אתם צריכים למלא בערך שני קילו של נייר וטפסים כדי להיות מסוגלים לעבור סוג זה של ניסויים.
BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.
ב.ג: שזה מובן, המוח הוא עדין, וכו'.
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?
ג.ב: כן, הוא עדין, אבל זה לוקח הרבה זמן והרבה סבלנות וכמעט צוות מקצועי כדי לעשות את זה, אתה יודע?
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?
ב.ג: אם את מקרינה את עצמך -- כשעשית את המחקר וניסית לקבל רשות להתחיל בניסויים, אם את מקרינה את עצמך בזמן, כמה שנים עד שמישהו יגיע לבית חולים והתרפיה הזו תהיה זמינה?
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.
ג.ב: אז, זה מאוד קשה להגיד. זה תלוי ראשית, באישור של הניסוי. האם הרגולציה תאפשר לנו לעשות זאת בקרוב? ואז, צריך לבצע סוג זה של מחקר בקבוצה קטנה של חולים. אז זה לוקח, כבר, זמן ארוך לבחור חולים, לעשות את הטיפול ולהעריך אם זה יעיל לעשות סוג זה של טיפול. ואז אתם צריכים לפרוש את זה לניסוי מולטי מרכזי. אתם צריכים באמת להוכיח ראשית שהוא יעיל לפני שאתם מציעים את הטיפול הזה לכולם.
BG: And safe, of course. JB: Of course.
ב.ג: ובטוח, כמובן. גב: כמובן.
BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this. BG: Thank you.
ב.ג: גוסלין, תודה לך שבאת ל TED כדי לחלוק את זה איתנו. ב.ג: תודה לך.
(Applause)
(מחיאות כפיים)