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.
Отже я - нейрохірург. І, як і більшість моїх колег, кожного дня стикаюся з людськими трагедіями. Я усвідомлюю, як сильно ваше життя може змінитися всього лише за мить в результаті інсульту або автомобільної катастрофи. І для нас, нейрохірургів, найбільша прикрість - розуміти, що на відміну від інших органів у людському тілі, мозок має дуже маленьку здатність до саморегенерації. І після серйозного пошкодження центральної нервової системи пацієнт дуже часто живе з серйозними вадами. І, може, саме тому я обрала кар'єру функціонального нейрохірурга.
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.
Хто ж такий функціональний нейрохірург? Це лікар, який намагається покращити нервову функцію за допомогою різноманітних хірургічних стратегій. Ви, звичайно ж, чули про найвідомішу з них - глибоке стимулювання мозку, коли в середину мозку імплантують електрод для модуляції нейронної мережі, щоб покращити нервову функцію. Це насправді дивовижна технологія, тому що вона покращила долю пацієнтів із хворобою Паркінсона, полегшивши сильний тремор та нестерпний біль. Але нейромодуляція - це не регенерація нервів. А нейрохірурги мріють саме про відновлення мозку. І мені здається, що ми наближаємося до цієї мрії.
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.
Я б хотіла продемонструвати вам, що ми насправді дуже наблизилися до цього. І з невеликою допомогою мозок у змозі допомогти самому собі.
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.
Тож ця історія розпочалася 15 років тому. В той час я була головним ординатором, працюючи день і ніч у швидкій допомозі. Мені дуже часто доводилося надавати допомогу людям із травмами голови. Уявіть, що коли людина потрапляє до лікарні із серйозною травмою голови, її мозок набрякає, а внутрішньо-черепний тиск зростає. І для того, щоб врятувати її життя, цей внутрішньо-черепний тиск треба знизити. А щоб зробити це іноді доводиться видаляти частину набряклого мозку. Отже, замість того, щоб викидати ці частки видаленої мозкової тканини, ми з Жаном-Франсуа Бруне, біологом і моїм колегою, вирішили вивчати їх.
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.
Що саме я маю на увазі? Ми хотіли вирощувати клітини із цих шматків тканини. Це непросте завдання. Вирощування клітин із шматочку тканини трохи схоже не вирощування маленьких діточок окремо від їхньої сім'ї. Ви маєте знайти правильне харчування, тепло, вологість, і багато інших елементів довкілля, у яких вони процвітатимуть. І саме це нам треба було зробити із мозковими клітинами. Після багатьох спроб Жану-Франсуа це вдалося. Ось що він побачив під мікроскопом.
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.
І для нас це виявилося величезним сюрпризом. Чому ж? Тому що ця культура виглядає саме так, як стовбурові клітини із великими зеленими клітинами навколо маленьких незрілих клітин. І з уроків біології ви пам'ятаєте, що стовбурові клітини - це незрілі клітини, що можуть сформувати будь-яку тканину людського тіла. Мозок дорослої людини містить стовбурові клітини, але вони дуже рідкісні і містяться дуже глибоко в маленьких нішах у глибинах мозку. Тож було дуже дивно віднайти саме ці клітини в незначній кількості набряклої мозкової тканини, яку ми видалили в операційній.
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.
Але ми також зробили ще одне інтригуюче спостереження: звичайні стовбурові клітини дуже активні, які діляться, діляться, діляться дуже швидко. І вони ніколи не гинуть - це безсмертні клітини. Але саме ці клітини поводяться інакше. Вони діляться дуже повільно, а після декількох тижнів вирощування, деякі навіть помирали. Отже, ми спостерігали за дивною новою популяцією клітин, які виглядали як стовбурові клітини, але поводилися інакше.
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.
І нам довелося витратити багато часу, щоб з'ясувати, звідки вони походять. А саме, вони походять із цих клітин. Ці сині і червоні клітини називаються даблкортин-позитивні клітини. Вони є у кожного з вас у мозку. Вони становлять приблизно 4 відсотка від всіх клітин кори мозку. І відіграють дуже важливу роль на стадії розвитку. Коли ви були ембріонами, вони допомагали вашому мозку згинатися у звивини. Але чому вони залишаються у голові? Саме цього ми не знаємо. Ми вважаємо, що вони можуть брати участь у відновленні мозку, тому що ми знаходимо їх у більшій концентрації саме біля уражених часток мозку. Але це не відомо напевне. Але є також одна зрозуміла річ: саме з цих клітин походять культури наших стовбурових клітин. І ми фактично дивилися на потенційно нове джерело клітин, що відновлюватимуть мозок. І ми мали довести це.
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.
Отже, щоб це довести, ми вирішили розробити експериментальну парадигму. Ідея була в тому, щоб взяти на біопсію зразок тканини із невиразної області мозку і виростити клітини саме у той спосіб, яким користувався Жан-Франсуа у своїй лабораторії. Потім помаркувати їх, нанести на них колір, щоб можна було відслідковувати саме їх у мозку. І останній крок - знову імплантувати їх у ту саму людину. Ми звемо ці автологічні діаграми автодіаграмами.
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.
Отже - перше питання, що виникло у нас, було: "Що станеться, коли ми реімплантуємо ці клітини у нормальний мозок, і що станеться, якщо ми імплантуємо ті самі клітини у мозок із пошкодженнями?" Завдяки допомозі професора Еріка Руіле ми працювали із мавпами.
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.
Тож у першому випадку ми реімплантували клітини у нормальний мозок і побачили, що вони безслідно зникли через декілька тижнів, ніби їх забрали з мозку, потім вони повернулися додому, але місце було вже зайняте, вони видалися непотрібними, тож просто зникли.
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.
У другому випадку ми пошкодили мозок, реімплантувли ті самі клітини, і цього разу клітини лишилися, і згодом сформували зрілі нейрони. І ось зображення того, що нам вдалося спостерігати під мікроскопом. Ось клітини, що були реімплантовані. І доказ, який вони несуть у собі, ось ці маленькі цяточки - це клітини, які ми помаркували in vitro, коли вони були ще культурою.
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.
Але, звичайно, ми не могли зупинитися на цьому. Чи допоможуть ці клітини мавпі одужати після пошкодження? Для цього ми навчили мавп виконувати вправи на швидкість рухів передніми кінцівками. Вони мали добути порції їжі з таці. Їм це дуже добре вдавалося. І коли вони досягали регулярних успіхів, ми робили надріз у корі головного мозку, що відповідала за рухи рук. Ці мавпи ставали частково знерухомлені, тому що більше не могли рухати зап'ястям і долонею. І точнісінько так само, як і люди, вони спонтанно одужували до певної міри, як це буває після інсульту. Пацієнти, спочатку паралізовані, згодом намагаються відновитися завдяки механізму пластичності мозку, і певною мірою одужують. В мавп все відбувається так само.
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.
Тож коли ми були впевнені, що мавпа досягала стабільності спонтанного одужання, ми імплантували їй її ж клітини. Отже, ліворуч ви бачите самця мавпи, який спонтанно одужав. В нього відновлено 40-50 відсотків від рухової активності, яка була до пошкодження. Він не такий точний і не такий швидкий. А ось тут він із реімплантованими клітинами: через два місяця з моменту реімплантації це повністю відновлена мавпа.
(Applause)
(Оплески)
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.
Для нас це також стало дуже жаданим результатом. З того часу ми зрозуміли про ці клітини набагато більше. Ми знаємо, що їх можна зберігати у замороженому стані, щоб використати пізніше. Нам відомо, що ми можемо використовувати їх у інших нейропатологічних моделях, наприклад, у станах, спричинених хворобою Паркінсона. Але все ж наша мрія - імлантувати їх людині. І я дуже сподіваюся, що зовсім скоро я зможу продемонструвати вам, що людський мозок надає нам інструменти для свого відновлення.
Thank you.
Дякую.
(Applause)
(Оплески)
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?
Бруно Джуссані: Джослін, це справжнє диво, і я впевнений, що навіть в цій аудиторії саме зараз декілька десятків глядачів, може навіть більшість, міркують: "Я знаю декого, кому б це дійсно знадобилося". Принаймні, я - точно. І, звичайно, питання полягає в тому, які найбільші перепони постають перед вами, щоб розпочати експерименти з людьми?
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.
Джослін Блок: Найбільші перепони - це правила та інструкції. (Сміється) Тож між цими чудовими результатами та випробуваннями на людях потрібно заповнити близько двох кілограмів паперових форм.
BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.
БДж: Що можна зрозуміти, адже мозок - це делікатна річ.
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?
ДжБ: Так, але на це потрібно багато часу, терпіння і майже ціла команда професіоналів, розумієте?
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?
БДж: Якщо ви уявите собі - після того, як пройдуть дослідження, і ви отримаєте всі дозволи на проведення випробувань, уявите себе після всього цього, то скільки років пройде до моменту, коли хтось потрапить до лікарні, і ця терапія буде доступна?
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.
ДжБ: Дуже складно сказати. Це залежить від схвалення випробувань. Чи скоро нам дадуть дозвіл на них? І потім нам доведеться провести такі саме досліди на маленькій групі пацієнтів. Багато часу знадобиться для першого відбору пацієнтів, для випробувань, а потім для оцінювання доречності проведення такого лікування. Потім потрібно розпочати мультицентричні випробування. Ви маєте довести, що це, по перше, корисно перед тим, як пропонувати лікування для загалу.
BG: And safe, of course. JB: Of course.
БДж: І безпечно, звичайно. ДжБ: Авжеж.
BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this. BG: Thank you.
БДж: Джослін, щиро дякую за те, що прийшли на TED і розповіли про це. БДж: Дякую.
(Applause)
(Оплески)