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 uma neurocirurgiã. E, como a maioria dos meus colegas, tenho de lidar, todos os dias, com tragédias humanas. Sei muito bem como a vida pode mudar de uma hora para outra depois de um grave derrame ou de um acidente de carro. E o que é muito frustrante para nós, neurocirugiões, é perceber que, diferente de outros órgãos do corpo, o cérebro tem pouca habilidade para se autorreparar. E, após uma grave lesão no sistema nervoso central, geralmente os pacientes ficam com uma séria deficiência física. E essa provavelmente é a razão para eu ter escolhido 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 rmelhorar uma função neurológica por meio de diversas estratégias cirúrgicas. Certamente vocês já ouviram falar de uma bem famosa, chamada estimulação cerebral profunda, em que implantamos um eletrodo nas profundezas do cérebro, de modo a modular um circuito de neurônios para melhorar uma função neurológica. É uma tecnologia realmente impressionante na forma como tem melhorado a vida dos pacientes com a doença de Parkinson, com tremores e dores severos. No entanto, a neuromodulação não significa autorreparo. E o sonho dos neurocirurgiões funcionais é reparar o cérebro. Eu acho que estamos chegando perto 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.
E gostaria de lhes mostrar que estamos muito perto disso. E que, com um pouquinho de ajuda, o cérebro é capaz de 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.
Bem, a história começou 15 anos atrás. Naquele tempo, eu era a médica-residente chefe, trabalhando noite e dia no pronto-socorro. Eu sempre tinha de cuidar de pacientes com traumas na cabeça. Quando um paciente chega com um trauma grave na cabeça, seu cérebro está inchado, e sua pressão intracraniana está aumentando. E, para salvar sua vida, temos de baixar essa pressão intracraniana. E, para isso, algumas vezes temos de remover uma parte do cérebro inchado. Assim, em vez de jogar fora essas partes do cérebro inchado, decidimos, com Jean-François Brunet, um biólogo meu colega, 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 queríamos com isso? Queríamos cultivar células desses pedaços de tecidos. Não é uma tarefa fácil. Cultivar células de um pedaço de tecido é um pouco como criar crianças pequenas longe da família. Assim, precisamos encontrar os nutrientes certos, o calor, a umidade, e todos os ambientes favoráveis para fazê-las prosperar. Então, foi exatamente o que tivemos de fazer com essas células. E, depois de muitas tentativas, Jean-François conseguiu. E foi isso o que ele viu no 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.
E isso, para nós, foi uma grande surpresa. Por quê? Porque isso parece exatamente com a cultura de células-tronco, com células verdes grandes rodeando células pequenas, imaturas. Talvez estejam lembrados, das aulas de biologia, de que células-tronco são células imaturas, capazes de se transformarem em qualquer tipo de células do corpo. O cérebro adulto tem células-tronco, mas elas são muito raras, e estão localizadas em nichos profundos e pequenos nas profundezas do cérebro. Então foi surpreendente conseguir esse tipo de cultura de células-tronco da parte superficial do cérebro inchado que tínhamos na sala de cirurgia.
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 havia uma outra observação intrigante: células-tronco normais são células bem ativas, células que se dividem, dividem, dividem, muito rapidamente, e elas nunca morrem, são células imortais. Mas essas células se comportavam de forma diferente. Elas se dividiam devagar e, depois de algumas semanas de cultura, chegaram a morrer. Assim, estávamos frente a frente com uma estranha nova população celular, que pareciam células-tronco, mas se comportavam 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.
E levamos um bom tempo para entender sua origem. Elas vinham dessas células, essas células azuis e vermelhas chamadas células corticais duplas positivas. Todos nós as temos em nosso cérebro. Elas representam 4% de nossas células cerebrais corticais. Têm um papel muito importante durante o estágio de desenvolvimento. Quando éramos fetos, elas ajudaram a formação do nosso cérebro. Mas por que elas permanecem no cérebro? Isso, não sabemos. Achamos que elas podem participar da reparação do cérebro, pois encontramos uma alta concentração delas perto das lesões cerebrais. Mas não temos certeza. No entanto, uma coisa é certa: foi dessas células que conseguimos nossa cultura de células-tronco. E estávamos diante de uma potencial nova fonte de células para reparar o cérebro. E tínhamos de provar isso.
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.
E, para provar, decidimos fazer um paradigma experimental. A ideia foi fazer uma biópsia de um pedaço do cérebro numa área não eloquente do cérebro, e depois fazer a cultura dessas células, exatamente do jeito que Jean-François fez no laboratório, e depois marcá-las com cores, para podermos rastreá-las no cérebro. O último passo foi reimplantá-las no mesmo indivíduo. Chamamos isso de enxertos autólogos.
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.
Assim, nossa primeira pergunta era: "O que acontece se reimplantarmos essas células num cérebro normal, e o que acontece se as reimplantarmos num cérebro lesionado?" Graças à ajuda do professor Eric Rouiller, pudemos trabalhar 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.
Assim, no primeiro cenário, reimplantamos as células no cérebro normal, e vimos que elas desapareceram completamente depois de poucas semanas, como se tivessem sido retiradas do cérebro. Elas voltaram para casa, o espaço já estava ocupado, elas não eram necessárias ali, então desapareceram.
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, provocamos a lesão, reimplantamos exatamente as mesmas células mas, neste caso, as células permaneceram e se tornaram neurônios maduros. E eis a imagem que vimos no microscópio. Aquelas são as células que foram reimplantadas. E a evidência que carregam, aquelas marquinhas, são as células que marcamos 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 poderíamos parar aqui, é claro. Essas células também ajudariam um macaco a se recuperar depois de uma lesão? Daí, para isso, treinamos macacos numa tarefa de destreza manual. Eles tinham de recuperar pelotas de comida de um tabuleiro. Eles eram muito bons naquilo. E, quando atingiram um certo nível em seu desempenho, fizemos uma lesão no córtex motor correspondente ao movimento da mão. Assim, os macacos ficaram plégicos, não conseguiam mais mexer a mão. E, exatamente como os humanos, eles se recuperaram espontaneamente até um certo ponto, exatamente como depois de um derrame: os pacientes ficam completamente plégicos e, então, devido à plasticidade cerebral, eles tentam se recuperar, se recuperam até um certo ponto. Acontece o mesmo com 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.
Assim, quando tínhamos certeza de que o macaco tinha chegado ao patamar de recuperação espontânea, implantávamos nele suas próprias células. À esquerda, vocês veem o macaco que se recuperou espontaneamente. Assim, ele recuperou de 40 a 50% de seu desempenho prévio antes da lesão. Ele não é tão preciso, nem tão rápido. E, vejam agora, depois de reimplantarmos as células: dois meses depois do reimplante, 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.
Foram resultados muito animadores para nós, posso afirmar. Desde então, aprendemos muito sobre essas células. Sabemos que podemos criopreservá-las, podemos usá-las mais tarde. Sabemos que podemos aplicá-las em outros modelos neuropatológicos, como a doença de Parkinson. Mas nosso sonho ainda é implantá-las em humanos. E eu realmente espero ser capaz de mostrar a vocês em breve que o cérebro humano está nos dando as ferramentas para reparar a si mesmo.
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 incrível, e tenho certeza de que há dezenas de pessoas na plateia, talvez a maioria, pensando: "Conheço alguém que precisa disso". Eu, pelo menos, conheço. E, obviamente, a pergunta é: quais são os maiores obstáculos antes de ser possível fazer testes clínicos em humanos?
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: O maior obstáculo é a burocracia. (Risos) Depois desses resultados animadores, precisamos preencher cerca de dois quilos de papéis e formulários para podermos realizar esse tipo de teste.
BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.
BG: O que é compreensível, pois 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?
FB: Sim, é, mas leva-se um longo tempo e muita paciência e quase uma equipe profissional para fazer isso, sabia?
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: Ao se ver no futuro, tendo feito esse estudo, e após conseguir a permissão para começar os testes, ao se ver no futuro, quantos anos até que alguém chegue a um hospital e esse tratamento esteja disponível?
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: Bem, é muito difícil dizer. Depende, primeiro, da aprovação do teste. Será que a burocracia vai nos permitir fazer isso em breve? E depois temos de fazer esse tipo de teste estudo num grupo pequeno de pacientes. Daí, leva-se um bom tempo para selecionar os pacientes, fazer o tratamento e avaliar se vale a pena fazer esse tipo de tratamento. Depois, temos de disponibilizá-lo para ensaios multicêntricos. Temos realmente de provar primeiro que vale a pena antes de oferecer esse tratamento para todo mundo.
BG: And safe, of course. JB: Of course.
BG: E que é seguro, é claro. JB: Claro.
BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this. BG: Thank you.
BG: Jocelyne, obrigado por vir ao TED e compartilhar isso. BG: Obrigado.
(Applause)
(Aplausos)