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.
Jag är hjärnkirurg. Liksom de flesta av mina kollegor handskas jag varje dag med mänskliga tragedier. Jag vet hur ens liv kan ändras från en sekund till nästa efter en allvarlig stroke eller efter en bilolycka. Och något väldigt frustrerande för oss hjärnkirurger är att veta att hjärnan, till skillnad från andra organ i kroppen, har väldigt liten förmåga att läka sig själv. Och efter en allvarlig skada i det centrala nervsystemet får patienterna ofta svåra handikapp. Och det är nog anledningen till att jag har valt att vara en funktionell hjärnkirurg.
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.
Vad är en funktionell hjärnkirurg? Det är en doktor som försöker förbättra en neurologisk funktion genom olika kirurgiska strategier. Ni har säkert hört om en av de kända som kallas för djup hjärnstimulering där man implanterar en elektrod djupt in i hjärnan för att reglera ett område med nervceller och förbättra en neurologisk funktion. Det är en fantastisk teknologi eftersom den har förbättrat ödet för patienter med Parkinsons sjukdom, med svåra skakningar och svår smärta. Men hjärnreglering betyder inte hjärnreparation. Och drömmen för funktionella hjärnkirurger är att kunna reparera hjärnan. Jag tror att vi närmar oss denna dröm.
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.
Och jag vill visa er att vi är väldigt nära detta. Och att hjärnan, med lite hjälp, kan hjälpa sig själv.
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.
Allt började för 15 år sedan. Då gjorde jag min specialistutbildning, jag jobbade dagar och nätter på akutmottagningen. Jag fick ofta ta hand om patienter med huvudskador. Man måste veta att när en patient kommer in med en svår huvudskada sväller hjärnan upp och trycket i huvudet ökar. Och för att rädda patientens liv måste man minska trycket i huvudet. För att göra det måste man ibland ta bort en bit av svullen hjärna. Så, i stället för att slänga dessa bitar av svullen hjärna bestämde vi, tillsammans med Jean-François Brunet – en kollega till mig, en biolog – att vi skulle studera dem.
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.
Vad menar jag med det? Vi ville odla celler från dessa vävnadstycken. Det är inte enkelt. Att odla celler från ett vävnadsstycke är lite som att låta små barn växa upp utan en familj. Man måste hitta rätt näringsämnen, rätt värme och luftfuktighet och de rätta miljöerna som får dem att frodas. Det är exakt vad vi fick göra med dessa celler. Och efter många försök lyckades Jean-François. Och här är vad han såg i sitt mikroskop.
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.
Och det var en stor överraskning för oss. Varför? För att det ser precis likadant ut som en stamcellskultur med stora gröna celler runt små omogna celler. Och ni kanske kommer ihåg från biologilektionerna att stamceller är omogna celler som kan förvandlas till vilka celler som helst i kroppen. Den vuxna hjärnan har stamceller, men de är väldigt ovanliga och de befinner sig i djupa små vrår djupt inne i hjärnan. Så det var förvånande att vi fick denna typ av stamcellskultur från biten av svullen hjärna som vi hade i operationssalen.
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.
Och vi observerade en annan intressant sak också: Normala stamceller är väldigt aktiva – celler som delar sig väldigt snabbt. Och de dör aldrig, de är odödliga. Men de här cellerna beter sig annorlunda. De delar sig långsamt och efter några veckors odling dog de till och med. Så vi hade en ny underlig cellpopulation framför oss som såg ut som stamceller, men betedde sig annorlunda.
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.
Det tog oss lång tid att förstå varifrån de kom. De kommer från dessa celler. Dessa blåa och röda celler kallas för doublecortin-positiva celler. Alla har dem i hjärnan. De representerar fyra procent av de kortikala hjärncellerna. De har en väldigt viktig roll under utvecklingsstadiet. När ni var foster hjälpte de din hjärna att vecka sig. Men varför stannar de kvar i huvudet? Det vet vi inte. Vi tror att de deltar i hjärnreparationer för att vi hittar dem i större grupper nära hjärnskador. Men det är inte säkert. Men en sak är klar: Från dessa celler kommer vår stamcellskultur. Och vi hade en ny cellgrupp som kanske kan reparera hjärnan. Vi behövde bevisa detta.
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.
Så för att bevisa det bestämde vi oss för att designa ett experiment. Idén var att ta cellprov på en bit hjärna i ett icke-talande område i hjärnan och sedan odla cellerna på samma sätt som Jean-François gjorde i sitt labb. Och sedan markera dem, färga dem, för att kunna spåra dem i hjärnan. Sista steget var att återimplantera dem i samma individ. Vi kallar dessa för autologa transplantationer.
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.
Så första frågan vi hade var: "Vad händer om vi återimplanterar cellerna i en normal hjärna och vad händer om vi återimplanterar samma celler i en skadad hjärna?" Tack vare professor Eric Rouillers hjälp kunde vi arbeta med apor.
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.
Så i första fallet återimplanterade vi cellerna i den normala hjärnan och såg att de helt försvann efter några veckor, som när de tas från hjärnan: De kommer hem igen, området är redan upptaget, de behövs inte där så de försvinner.
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.
I andra fallet, utförde vi skadan, vi återimplanterade samma celler och i det här fallet stannade cellerna kvar och blev till mogna nervceller. Här är vad vi kunde se i mikroskopet. Det här är cellerna som vi återimplanterade. Och beviset de har – de där små prickarna – de är cellerna som vi markerade in vitro, alltså när de odlades.
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.
Men vi kunde inte avbryta här, förstås. Kan dessa celler också hjälpa en apa att tillfriskna efter en skada? Så vi tränade apor till att utföra en smidighetsövning. De fick samla matbitar från en bricka. De var väldigt duktiga på det. När de hade nått en viss prestationsnivå skapade vi en skada i den motorkortex som svarar för handrörelser. Så aporna blev förlamade, de kunde inte röra händerna längre. Och precis som människor skulle göra tillfrisknade de på egen hand till en viss nivå, precis som man gör efter en stroke. Patienter är helt förlamade och sedan försöker de tillfriskna med formbarhetsmekanismen i hjärnan och tillfrisknar till en viss nivå och precis samma sak hände för apan.
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.
Så när vi var säkra på att apan hade nått sin högsta nivå av att tillfriskna på egen hand implanterade vi apans egna celler. På vänster sida ser ni apan som har tillfrisknat på egen hand. Han klarar ungefär 40 till 50 procent av sin tidigare prestation, före skadan. Han är inte så träffsäker, inte så snabb. Och titta nu, när vi har återimplanterat cellerna: Två månader efter återimplantationen, samma individ.
(Applause)
(Applåder)
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.
Det var spännande resultat, även för oss, måste jag säga. Sedan dess har vi lärt oss mycket mer om cellerna. Vi vet att vi kan frysförvara dem, vi kan använda dem senare. Vi vet att vi kan tillsätta dem i andra neuropatologiska modeller som exempelvis Parkinsons sjukdom. Men vår dröm är fortfarande att implantera dem i människor. Och jag hoppas verkligen att jag snart kan visa er att människohjärnan ger oss verktygen för att reparera sig själv.
Thank you.
Tack.
(Applause)
(Applåder)
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, det här är fantastiskt och jag tror att det är flera i publiken – kanske majoriteten – som tänker "Jag känner någon som behöver det här". Det gör jag, i alla fall. Och den självklara frågan är: Vilka är de största hindren innan ni kan börja med kliniska prövningar på människor?
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: Det största hindret är regelverket. (Skrattar) Från dessa spännande resultat måste man fylla i ungefär två kilo papper och formulär för att kunna påbörja prövningarna.
BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.
BG: Vilket är förståeligt, hjärnan är känslig och så.
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: Ja det är den, men det tar lång tid och mycket tålamod och nästan en professionell grupp för att göra det.
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: Om du tittar på dig själv – du som har gjort studien och försökt få tillstånd till att påbörja prövningarna – om du tittar på dig själv i framtiden, hur länge tar det innan någon kommer till sjukhuset och den här behandlingen finns tillgänglig?
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: Det är väldigt svårt att säga. Det beror först och främst på tillståndet för prövningen – kommer regelverket att tillåta oss att göra det snart? Och sedan måste man göra den här studien på en liten patientgrupp. Det tar lång tid att samla patienterna, göra behandlingen och utvärdera om det är användbart att göra denna typ av behandling. Och sedan måste man göra detta till en multicentrisk prövning. Man måste först bevisa att den är användbar innan man kan erbjuda behandlingen till folk.
BG: And safe, of course. JB: Of course.
BG: Och säker, så klart. JB: Så klart.
BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this. BG: Thank you.
BG: Tack för att du kom och delade med dig av detta. JB: Tack. BG: Tack.
(Applause)
(Applåder)