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.
Așadar, sunt neurochirurg. La fel ca majoritatea colegilor mei, zilnic trebuie să mă confrunt cu tragedii umane. Înțeleg cum viața ți se poate schimba într-o clipă după un atac cerebral sau un accident de mașină. E frustant pentru noi, neurochirurgii, să realizăm că, spre deosebire de alte părți ale corpului, creierul are o capacitate limitată de a se repara. După un accident major la nivelul sistemului nervos central, pacienții rămân adesea cu un handicap sever. Poate tocmai din acest motiv am ales specializarea neurochirurgie funcțională.
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.
Ce face un neurochirurg funcțional? Este un doctor care încearcă să îmbunătățească o funcție neurologică prin diferite strategii chirurgicale. Sigur ați auzit de una foarte cunoscută numită stimulare cerebrală profundă, în care un electrod este implantat în creier cu scopul de a modula un circuit neuronal pentru a îmbunătăți o funcție neurologică. E într-adevăr o tehnologie extraordinară fiindcă a ameliorat destinul pacienților care suferă de boala Parkinson, de tremur sever și dureri acute. Totuși, neuromodularea nu înseamnă neuro-reparare, iar visul neurochirurgilor funcționali este sa repare creierul. Cred că ne apropiem de realizarea acestui vis.
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.
Aș vrea să vă arăt că suntem foarte aproape de el. Cu puțin ajutor, creierul se poate ajuta singur.
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.
Povestea a început acum 15 ani. La acea vreme eram rezident șef, lucrând zi și noapte în sala de urgențe. Adesea, trebuia să îngrijesc pacienți cu traumatisme craniene. Imaginați-vă că vine un pacient cu un traumatism cranian sever, creierul i se inflamează crescându-i presiunea intracraniană. Pentru a-i salva viața, trebuie să-i reduceți presiunea intracraniană. Pentru asta, uneori trebuie înlăturată o parte din creierul inflamat. În loc să aruncăm aceste părți inflamate din creier, am decis cu Jean-François Brunet, un coleg de-al meu, biolog, să le studiem.
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.
Ce vreau să spun cu asta? Am vrut să creștem celule din aceste țesuturi. Nu e o treabă ușoară. A crește celule din țesuturi e ca și cum ai crește copii foarte mici în afara familiei lor. Trebuie să găsești nutrienții potriviți, căldura, umiditatea și mediile propice dezvoltării lor. Exact asta trebuia să facem cu acele celule. După multe încercări, Jean-François a reușit. Asta a văzut la microscop.
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.
A fost o surpriză imensă pentru noi toți. De ce? Pentru că asta arată exact ca o cultură de celule stem, cu celule mici, imature înconjurate de celule mari verzi. Poate vă amintiți de la orele de biologie că celulele stem sunt celule imature care se pot transforma în orice tip de celulă din corp. Creierul adult are celule stem, dar ele sunt foarte rare și sunt localizate în mici nișe adânci, în străfundurile creierului. A fost surprinzător să găsim acest tip de cultură de celule stem la suprafața creierului inflamat pe care îl aveam în sala de operații.
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.
Mai era o observație interesantă: celulele stem normale sunt celule foarte active -- celule ce se divid foarte repede. Ele nu mor, sunt celule nemuritoare. Dar aceste celule se comportă diferit. Ele se divid lent, iar după câteva săptămâni de creștere chiar au murit. Ne aflam în fața unei noi populații ciudate de celule care arătau ca celulele stem, dar care se comportau diferit.
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.
Ne-a luat mult timp să înțelegem de unde proveneau. Provin din aceste celule. Aceste celule albastre și roșii se cheamă celule dublucortin-pozitive. Toți le aveți în creier. Ele reprezintă 4% din celulele corticale ale creierului. Au un rol foarte important în stadiul de dezvoltare. Când erați fetuși, ele v-au ajutat creierul să se dezvolte. Dar de ce se găsesc în cap? Nu știm. Credem că ar putea participa la repararea creierului deoarece le găsim în concentrații mai mari lângă leziuni cerebrale. Dar asta nu e sigur. Dar un lucru este sigur -- din aceste celule am obținut cultura de celule stem. Ne aflam în fața unei posibile noi surse de celule pentru repararea creierului. Trebuia să demonstrăm asta.
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.
Pentru a o demonstra, am decis să proiectăm un prototip experimental. Ideea era să facem biopsia unei părți din creier într-o zonă nesemnificativă din creier și apoi să cultivăm celulele așa cum făcuse Jean-François în laboratorul său, apoi să le etichetăm, să punem culoare în ele pentru a le putea urmări în creier. Ultimul pas era să le reimplantăm în aceeași persoană. Noi le numim autogrefe.
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.
Prima noastră întrebare a fost: „Ce se va întâmpla dacă reimplantăm aceste celule într-un creier normal și ce se va întâmpla dacă reimplantăm aceleași celule într-un creier lezat?” Cu ajutorul profesorului Eric Rouiller, am lucrat cu maimuțe.
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.
În primul scenariu am reimplantat celulele în creierul normal și am văzut cum au dispărut complet după câteva săptămâni, de parcă ar fi luate din creier, se întorc acasă, locul e deja ocupat, nu e nevoie de ele acolo, așa că dispar.
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.
În al doilea scenariu, am cauzat leziunea, am reimplantat exact aceleași celule și în acest caz celulele au rămas -- și au devenit neuroni maturi. Imaginea aceasta este ceea ce am putut vedea la microscop. Acelea sunt celulele reimplantate. Dovada pe care o poartă, aceste puncte mici, acelea sunt celulele etichetate in vitro, când erau în creștere.
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.
Nu ne-am putut opri aici, bineînțeles. Oare aceste celule ajută și o maimuță să se recupereze după o leziune? Pentru asta, am dresat maimuțe să execute un exercițiu de dexteritate manuală. Trebuiau să ia grămăjoare de mâncare de pe o tavă. Erau foarte bune la asta. Când au atins o limită de performanță, am făcut o leziune în cortexul motor corespunzător mișcării mâinii. Astfel, maimuțele erau paralizate, nu-și mai puteau mișca mâna. Exact cum ar fi pățit și oamenii, ele și-au revenit spontan într-o anumită măsură, întocmai ca după un atac cerebral. Pacienții sunt paralizați complet, apoi încearcă să-și revină cu ajutorul unui mecanism de plasticitate a creierului și-și revin într-o anumită măsură, la fel și în cazul maimuței.
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.
Când am fost siguri că maimuța a atins această limită de recuperare spontană, i-am implantat propriile ei celule. În stânga vedeți maimuța care și-a revenit spontan. Are aproximativ 40-50% din performanța de dinainte de leziune. Nu prea are precizie, nici rapiditate. Priviți acum când reimplantăm celulele: două luni după reimplantare, aceeași maimuță.
(Applause)
(Aplauze)
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.
Și noi am fost surprinși de rezultate. De atunci am învățat mai mult despre aceste celule. Știm că le putem conserva prin criogenie pentru a le folosi mai târziu. Știm că le putem aplica în alte modele neuropatologice, ca, de exemplu, boala Parkinson. Dar visul nostru este să le implantăm în oameni. Sper ca în curând să vă pot arăta cum creierul uman ne pune la dispoziție uneltele pentru a se repara.
Thank you.
Mulțumesc.
(Applause)
(Aplauze)
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, e uimitor și sunt convins că acum sunt zeci de oameni în public, poate chiar majoritatea, care se gândesc: „Știu pe cineva care are nevoie de asta.” Eu știu. Desigur, se pune întrebarea care sunt marile obstacole înainte de a demara experimentele umane?
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: Cele mai mari obstacole sunt reglementările. (Râde) Pornind de la rezultatele uimitoare, trebuie completate cam două kg de hârtii și formulare pentru a putea trece prin astfel de experimente.
BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.
BG: Ceea ce e de înțeles, creierul e delicat, 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: Da, este, dar necesită mult timp și răbdare și aproape o echipă profesională pentru treaba asta.
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: Dacă ți-ai imagina că ai făcut cercetarea, că ai încercat deja să obții permisiunea pentru demararea experimentelor, dacă proiectezi totul în timp, de câți ani e nevoie până când cineva să poată beneficia de această terapie într-un spital?
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: Este foarte greu de spus. Depinde, în primul rând, de aprobarea perioadei de probă. Ne vor permite reglementările s-o demarăm curând? Apoi trebuie realizat un studiu într-un grup restrâns de pacienți. Ia mult timp doar selecția pacienților, aplicarea tratamentului și evaluarea utilității tratamentului. Apoi rezultatele trebuie aplicate într-un experiment multicentric. Trebuie să demonstrezi că e util înainte de a oferi tratamentul tuturor.
BG: And safe, of course. JB: Of course.
BG: Și să fie sigur. JB: Bineînțeles.
BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this. BG: Thank you.
BG: Jocelyne, mulțumesc că ai împărtășit asta la TED. BG: Mulțumesc.
(Applause)
(Aplauze)