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.
Sou neurocirurgiã. Tal como a maior parte dos meus colegas, tenho de lidar, todos os dias, com tragédias humanas. Apercebo-me de como a vida pode mudar de um segundo para o outro após um AVC grave ou um acidente de viação. O que é muito frustrante para nós, neurocirurgiões, é sabermos que, ao contrário de outros órgãos do corpo, o cérebro tem muito pouca capacidade de auto-reparação. Após uma lesão grave do sistema nervoso central, os doentes muitas vezes ficam com deficiência profunda. Foi provavelmente por isso que escolhi ser uma neurocirurgiã funcional.
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.
O que é um neurocirurgião funcional? É um médico que tenta melhorar uma função neurológica através de diferentes estratégias cirúrgicas. Já devem ter ouvido falar da técnica mais famosa, chamada estimulação cerebral profunda, na qual se implanta um eléctrodo nas profundezas do cérebro de forma a modular um circuito de neurónios para melhorar uma função neurológica. É realmente uma tecnologia extraordinária uma vez que tem melhorado o destino de pessoas com doença de Parkinson, com tremores graves, com dor intensa. No entanto, a neuromodulação não significa neuro-reparação. E o sonho dos neurocirurgiões funcionais é reparar o cérebro. Acho que estamos a aproximar-nos desse sonho.
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.
Gostaria de mostrar-vos que estamos muito perto disso. E que, com um bocadinho de ajuda, o cérebro é capaz de se ajudar a si mesmo.
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.
Tudo começou há 15 anos. Nessa altura, eu era chefe dos internos e trabalhava dias e noites nas Urgências. Tive muitas vezes de cuidar de doentes com traumatismos cranianos. Têm de imaginar que, quando um doente chega com um traumatismo craniano grave, o cérebro está a inchar e está a aumentar a pressão intracraniana. Para lhe salvar a vida, temos de diminuir essa pressão intracraniana. Para fazer isso, às vezes é preciso retirar um pedaço do cérebro inchado. Então, em vez de deitar fora esses pedaços de cérebro, decidimos, com o Jean-François Brunet, que é um colega meu, biólogo, estudá-los.
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.
O que é que quero dizer com isso? Queríamos fazer culturas de células a partir destes pedaços de tecido. Não é uma tarefa fácil. Fazer culturas de células a partir de um pedaço de tecido é um pouco como criar crianças muito pequenas afastadas da família. É preciso encontrar os nutrientes certos, o calor certo, a humidade certa e todos os ambientes bons para as fazer desenvolver. Foi exactamente o que tivemos de fazer com estas células. Depois de muitas tentativas, o Jean-François conseguiu. Isto foi o que ele viu ao microscópio,
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.
o que, para nós, foi uma surpresa enorme. Porquê? Porque parece exactamente igual a uma cultura de células estaminais, com grandes células verdes à volta de células pequenas, imaturas. Talvez se recordem das aulas de Biologia, de que as células estaminais são células imaturas, que conseguem transformar-se em qualquer tipo de célula do corpo. O cérebro adulto tem células estaminais, mas são muito raras e estão situadas em nichos profundos e pequenos nas profundezas do cérebro. Portanto foi surpreendente obter este tipo de cultura de células estaminais a partir da parte superficial do cérebro inchado que tínhamos no bloco operatório.
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.
E houve outra observação intrigante: as células estaminais normais são muito activas — são células que se dividem, dividem, dividem muito rapidamente. E nunca morrem, são células imortais. Mas estas células comportam-se de maneira diferente. Dividem-se lentamente, e após algumas semanas de cultura, até morreram. Portanto estávamos perante uma população de células nova e estranha que parecia ser de células estaminais mas se comportava de forma diferente.
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.
Levámos muito tempo a perceber de onde vinham. Provêm destas células. Estas células azuis e vermelhas chamam-se células positivas para duplocortina. E todos as temos no cérebro. Representam quatro por cento das nossas células cerebrais corticais. Têm um papel muito importante durante a fase de desenvolvimento. Quando éramos fetos, ajudaram o nosso cérebro a dobrar-se sobre si mesmo. Mas porque permanecem na nossa cabeça? Isso não sabemos. Achamos que podem participar na reparação cerebral porque as encontramos em maior concentração junto a lesões cerebrais. Mas não temos assim muita certeza. Uma coisa é clara: a partir destas células, obtivemos a nossa cultura de células estaminais. E estávamos perante uma nova potencial fonte de células para reparar o cérebro. Tínhamos de o provar.
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.
Portanto, para o provar, decidimos desenhar um paradigma experimental. A ideia era fazer uma biópsia de uma porção de cérebro de uma área não eloquente do cérebro, e depois fazer a cultura das células exactamente como o Jean-François fez no laboratório. E depois marcá-las, dar-lhes cor, para conseguirmos segui-las no cérebro. A última etapa consistiu em reimplantá-las no mesmo indivíduo. Chamamos-lhes enxertos autólogos — auto-enxertos.
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.
Portanto, fizemos a primeira pergunta: "O que irá acontecer se reimplantarmos estas células num cérebro normal, "e o que irá acontecer se reimplantarmos as mesmas células "num cérebro lesionado?" Graças à ajuda do professor Eric Rouiller, trabalhámos com macacos.
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.
Portanto, no primeiro cenário, reimplantámos as células no cérebro normal e vimos que elas desapareceram completamente passadas umas semanas, como se tivessem sido retiradas do cérebro, regressassem a casa, o espaço já está ocupado, não são necessárias, desaparecem.
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.
No segundo cenário, fizemos a lesão, reimplantámos exactamente as mesmas células, e, neste caso, as células permaneceram e transformaram-se em neurónios maduros. Esta é a imagem do que pudemos observar ao microscópio. Estas são as células que foram reimplantadas. E a prova que elas transportam, estes pontinhos, são as células que marcámos in vitro, quando estavam em cultura.
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.
Mas não podíamos parar aqui, é claro. Estas células também ajudarão um macaco a recuperar após uma lesão? Então, para isso, treinámos os macacos para uma tarefa com destreza manual. Tinham de ir buscar pastilhas de comida a uma bandeja. Faziam isso muito bem. Quando atingiram um desempenho máximo, fizemos uma lesão no córtex motor correspondente ao movimento da mão. Assim, os macacos ficaram plégicos, já não conseguiam mexer as mãos. Exactamente da mesma forma que as pessoas, recuperaram espontaneamente até certo ponto, exactamente como depois de um AVC. Doentes que estão completamente plégicos, e depois tentam recuperar devido a um mecanismo de plasticidade cerebral, recuperam até certo ponto. Foi exactamente o mesmo para o macaco.
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.
Então, quando tínhamos a certeza de que o macaco tinha atingido o máximo da recuperação espontânea, implantámos-lhe as suas próprias células. Do lado esquerdo, vêem o macaco que recuperou espontaneamente. Tem 40 a 50 por cento do seu desempenho anterior, antes da lesão. Não é tão exacto, nem tão rápido. Vejam agora, quando reimplantamos as células: dois meses após a reimplantação, o mesmo indivíduo.
(Applause)
(Aplausos)
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.
Posso dizer-vos que, para nós, foram resultados muito entusiasmantes. Desde essa altura, compreendemos muito mais sobre estas células. Sabemos que podemos criopreservá-las, podemos usá-las mais tarde. Sabemos que podemos aplicá-las noutros modelos neuropatológicos, como a doença de Parkinson, por exemplo. Mas o nosso sonho continua a ser implantá-las no ser humano. Espero realmente poder mostrar-vos em breve que o cérebro humano nos dá instrumentos para se reparar a si próprio.
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)
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: Jocelyne, isto é extraordinário. De certeza que neste momento há dúzias de pessoas no público, talvez até a maioria, que estão a pensar: "Sei de uma pessoa que podia beneficiar disto". Eu pelo menos conheço uma. E é claro que a pergunta é: "Quais são os maiores obstáculos "antes de se poderem começar ensaios clínicos no ser humano?"
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.
Jocelyne Bloch: Os maiores obstáculos são as regulamentações. (Risos) Portanto, a partir destes resultados entusiasmantes, precisamos de preencher cerca de dois quilos de papéis e impressos para podermos avançar para esse tipo de ensaios.
BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.
BG: O que se compreende, visto que o cérebro é delicado, etc.
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: Sim, é, mas leva muito tempo e é preciso muita paciência e quase uma equipa profissional para isto, sabe?
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: Se se projetar... depois de feita a investigação e depois de tentar obter autorização para começar os testes, se se projetar no tempo, serão quantos anos até que uma pessoa vá ao hospital e tenha disponível esta terapia ?
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: Bom, é muito difícil dizer. Depende, primeiro, da aprovação do teste. A regulamentação irá permitir-nos realizá-lo em breve? E depois, temos de fazer este tipo de estudo num pequeno grupo de doentes. Portanto já leva muito tempo a seleccionar os doentes, a fazer o tratamento e a avaliar se é útil fazer este tipo de tratamento. Depois temos de passar isto para um teste multicêntrico. Temos de realmente provar primeiro que é útil antes de oferecer este tratamento a toda a gente.
BG: And safe, of course. JB: Of course.
BG: E seguro, é claro. JB: É claro.
BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this. BG: Thank you.
BG: Jocelyne, obrigado por vir ao TED partilhar isto. BG: Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)