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.
Saya seorang ahli bedah saraf. Dan seperti kebanyakan kolega saya, saya harus berhadapan dengan tragedi manusia setiap hari. Saya sadar bagaimana hidup bisa berubah dalam sekejap setelah serangan stroke atau kecelakaan mobil. Dan yang paling mengesalkan bagi ahli bedah saraf seperti kami adalah menyadari bahwa tidak seperti organ tubuh lain, kemampuan otak untuk memulihkan diri sangat kecil. Setelah sistem saraf sentral cedera, pasien sering menderita cacat parah. Itulah mungkin mengapa saya memilih untuk menjadi ahli bedah saraf fungsional.
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.
Apa itu ahli bedah saraf fungsional? Ia adalah seorang dokter yang mencoba meningkatkan fungsi saraf melalui strategi operasi yang berbeda. Anda pasti pernah mendengar strategi terkenal yang disebut stimulasi otak dalam, di mana Anda menanam elektroda di dalam otak untuk memodulasi sirkuit neuron demi meningkatkan fungsi saraf. Sungguh teknologi yang menakjubkan yang telah memperbaiki nasib pasien penderita penyakit Parkinson, dengan tingkat gemetar dan rasa sakit yang parah. Namun, modulasi saraf bukan berarti pemulihan saraf. Mimpi dari ahli bedah saraf fungsional adalah untuk memulihkan otak. Menurut saya kami hampir bisa mewujudkannya.
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.
Saya ingin menunjukkan pada Anda bahwa kami hampir berhasil. Dengan sedikit bantuan, otak dapat pulih sendiri.
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.
Ceritanya berawal 15 tahun lalu. Waktu itu saya kepala residen yang bekerja siang malam di ruang UGD. Saya sering menangani pasien dengan trauma kepala. Bisa Anda bayangkan, ketika pasien datang dengan trauma kepala yang parah, otaknya bengkak dan ia mengalami peningkatan tekanan intrakranial. Untuk menyelamatkan nyawanya, Anda harus bisa mengurangi tekanan intrakranial tersebut. Dan untuk itu, terkadang Anda harus memotong bagian otak yang bengkak. Alih-alih membuang bagian otak yang bengkak itu, saya dan kolega saya Jean-François Brunet, seorang ahli biologi, memutuskan untuk mempelajarinya.
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.
Apa maksudnya? Kami ingin menumbuhkan sel dari potongan jaringan ini. Bukan hal yang mudah. Menumbuhkan sel dari sebuah jaringan agak mirip dengan membesarkan anak yang masih kecil lepas dari orangtuanya. Jadi diperlukan nutrisi yang tepat, kehangatan, kelembaban dan lingkungan yang baik agar ia bisa tumbuh dengan baik. Itulah yang harus kami lakukan dengan sel ini. Setelah beberapa kali percobaan, Jean-François berhasil. Itulah yang ia lihat di bawah mikroskopnya.
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.
Dan bagi kami, ini kejutan besar. Mengapa? Karena ini terlihat sangat mirip dengan kultur sel punca, di mana sel hijau besar dikelilingi oleh sel-sel muda yang lebih kecil. Anda mungkin ingat pelajaran biologi bahwa sel punca adalah sel muda, yang bisa berubah menjadi tipe sel tubuh apapun. Otak orang dewasa punya sel punca, namun sangat jarang dan terletak di ceruk kecil dan dalam jauh di dalam otak. Jadi sungguh mengejutkan untuk mendapatkan kultur sel punca seperti ini dari bagian luar otak bengkak yang kami dapatkan di ruang operasi.
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.
Dan observasi menarik lainnya: Sel punca biasanya merupakan sel yang sangat aktif -- sel yang terus membelah diri dengan sangat cepat. Mereka tidak pernah mati, mereka sel abadi. Namun sel yang ini sifatnya berbeda. Mereka membelah diri secara perlahan, dan setelah beberapa minggu pembiakan, mereka bahkan mati. Jadi kami berhadapan dengan populasi sel baru yang aneh yang terlihat seperti sel punca, namun sifatnya berbeda.
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.
Kami perlu waktu lama untuk memahami asal sel ini. Mereka datang dari sel ini. Sel merah dan biru ini disebut sel doublecortin positif. Anda semua memilikinya di otak Anda. Sel ini jumlahnya 4% dari sel kortikal otak. Mereka punya peran sangat penting dalam masa pertumbuhan. Ketika Anda berupa janin, sel ini membantu otak untuk melekuk sendiri. Tapi kenapa mereka tetap berada di sana? Kami tidak tahu. Kami pikir mereka mungkin ikut berperan dalam pemulihan otak karena kami menemukannya dalam konsentrasi lebih tinggi di dekat luka otak. Namun kami tidak begitu yakin. Tapi satu hal yang jelas -- yaitu dari sel-sel ini, kami mendapatkan kultur sel punca. Kami menemukan potensi sumber sel baru untuk menyembuhkan otak. Dan kami harus membuktikannya.
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.
Untuk itu, kami harus merancang sebuah paradigma eksperimen. Caranya adalah dengan membiopsi bagian otak yang terletak di area otak non-sensorik, lalu membiakkan selnya sebagaimana Jean-François melakukannya di dalam lab. Lalu melabelinya, memberinya warna agar bisa dilacak di dalam otak. Langkah terakhir adalah menanamkannya kembali pada orang yang sama. Kami menyebutnya transplantasi autologous -- autograft.
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.
Pertanyaan pertama kami adalah, "Apa yang terjadi apabila kami menanam kembali sel itu ke dalam otak normal, dan apa yang terjadi jika kami menanamnya di otak yang terluka?" Berkat bantuan profesor Eric Rouiller, kami bisa bekerja dengan monyet.
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.
Dalam skenario pertama, kami menanam kembali sel tersebut dalam otak normal dan berdasarkan pengamatan, sel itu menghilang setelah beberapa minggu, seolah-olah, mereka diambil dari otak, mereka kembali ke asal, otak sudah berfungsi baik, sel itu tak dibutuhkan lagi, jadi mereka menghilang.
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.
Di skenario kedua, kami membuat luka, kami menanam kembali sel yang sama, dan dalam kasus ini, sel itu tetap tinggal -- dan mereka menjadi neuron dewasa. Inilah yang dapat kami amati lewat mikroskop. Itu adalah sel yang ditanam kembali. Dan bukti mereka ada di sana, bintik-bintik kecil, itu adalah sel yang kami labeli dalam tabung, ketika mereka dibiakkan.
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.
Namun kami tentu tidak bisa berhenti di sini. Apakah sel ini juga membantu monyet sembuh setelah cedera? Untuk itu, kami melatih monyet untuk melakukan uji ketangkasan manual. Mereka harus mengambil butir makanan dari nampan. Mereka sangat tangkas. Dan ketika mereka sudah sangat terlatih, kami membuat cedera di korteks gerak yang berhubungan dengan gerakan tangan. Jadi kalau monyet tersebut lumpuh, mereka tak bisa menggerakkan tangannya. Seperti manusia, mereka langsung pulih sampai tahap tertentu, hampir sama seperti pasca stroke. Pasien mengalami kelumpuhan, dan mereka berusaha sembuh berkat mekanisme plastisitas otak, dan pulih sampai tahap tertentu, persis sama dengan monyet percobaan.
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.
Maka ketika kami yakin monyet itu telah mencapai tahap maksimal pemulihan spontan, kami menanam kembali selnya. Di bagian kiri, Anda lihat monyet tersebut sudah sembuh secara spontan. Dia sudah mendapatkan kembali 40-50% kemampuan sebelumnya sebelum cedera. Dia tidak seakurat dan secepat sebelumnya. Dan lihat, ketika kami menanam selnya kembali: 2 bulan setelah penanaman, individu yang sama.
(Applause)
(Tepuk tangan)
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.
Ini juga sangat menarik bagi kami. Sejak saat itu, kami jauh lebih memahami sel-sel ini. Kami tahu bahwa kami dapat membekukannya, dan menggunakannya di waktu lain. Kami tahu kami bisa mengaplikasikannya di model neuropatologi lain, seperti penyakit Parkinson, misalnya. Namun kami masih sangat ingin menanamkannya pada manusia. Dan saya harap saya bisa segera menunjukkan pada Anda bahwa otak manusia punya cara memperbaiki dirinya sendiri.
Thank you.
Terima kasih.
(Applause)
(Tepuk tangan)
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?
Bruno Giussani: Jocelyn, ini luar biasa, dan saya yakin ada beberapa lusin orang di sini, bahkan mungkin mayoritas, yang berpikir, "Saya tahu seseorang yang membutuhkan ini." Saya begitu. Dan tentu pertanyaannya adalah, apa tantangan terbesar, sebelum Anda bisa melakukan percobaan klinis pada manusia?
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.
Jocelyn Bloch: Tantangan terbesarnya adalah undang-undang. (Tertawa) Dari hasil menarik ini, Anda mesti mengisi sekitar 2 kilo formulir dan persyaratan untuk bisa melakukan percobaan seperti ini.
BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.
BG: Yang mana bisa dimengerti, soalnya otak kan rawan, dsb.
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?
JB: Ya, memang, tapi perlu waktu lama, kesabaran penuh dan tim profesional untuk itu.
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?
BG: Jika Anda perkirakan -- setelah melakukan riset dan mencoba mendapat perizinan untuk memulai percobaan, jika Anda perhitungkan, perlu berapa tahun sampai masyarakat dapat mengakses terapi ini di rumah sakit?
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.
JB: Sangat sulit untuk memperkirakan. Pertama, itu tergantung dari persetujuan percobaan. Apakah undang-undang akan memberi izin untuk segera dilakukan? Lalu, Anda harus melakukan studi macam ini pada satu kelompok kecil pasien. Pemilihan pasien itu sendiri memakan banyak waktu, melakukan pengobatan dan mengevaluasi apakah pengobatan semacam ini bermanfaat. Lalu Anda harus melakukannya pada percobaan multisentris. Pertama Anda harus betul-betul membuktikan bahwa ini berguna sebelum menawarkan pengobatan ini untuk umum.
BG: And safe, of course. JB: Of course.
BG: Dan aman, tentu saja. JB: Tentu.
BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this. BG: Thank you.
BG: Jocelyne, terima kasih sudah datang dan berbagi di TED. BG: Terima kasih.
(Applause)
(Tepuk tangan)