How can we investigate this flora of viruses that surround us, and aid medicine? How can we turn our cumulative knowledge of virology into a simple, hand-held, single diagnostic assay? I want to turn everything we know right now about detecting viruses and the spectrum of viruses that are out there into, let's say, a small chip.
Как мы можем исследовать окружающую нас вирусную флору и помочь медицине? Как мы можем превратить накопленные нами знания по вирусологии в один простой портативный диагностический прибор? Я хочу превратить всё, что мы знаем на данный момент о диагностике вирусов и диапазоне вирусов, окружающих нас, в, с позволения сказать, маленький чип.
When we started thinking about this project -- how we would make a single diagnostic assay to screen for all pathogens simultaneously -- well, there's some problems with this idea. First of all, viruses are pretty complex, but they're also evolving very fast. This is a picornavirus. Picornaviruses -- these are things that include the common cold and polio, things like this. You're looking at the outside shell of the virus, and the yellow color here are those parts of the virus that are evolving very, very fast, and the blue parts are not evolving very fast. When people think about making pan-viral detection reagents, usually it's the fast-evolving problem that's an issue, because how can we detect things if they're always changing? But evolution is a balance: where you have fast change, you also have ultra-conservation -- things that almost never change.
Когда мы начали думать об этом проекте — о том, как сделать единый диагностический прибор, чтобы выявить все болезнетворные факторы одновременно — с воплощением этой идеи в жизнь возникли некоторые проблемы. Прежде всего, вирусы весьма сложны, и к тому же они эволюционируют очень быстро. Это пикорнавирус. Пикорнавирусы включают вирусы банальной простуды, полиомиелита и других подобных заболеваний. Вы видите внешнюю оболочку вируса, и жёлтым цветом здесь выделены те его части, которые развиваются очень быстро, а синим — те, которые развиваются медленней. Когда люди задумываются о создании выявляющих поливирусы реагентов, главным препятствием становится стремительное развитие вирусов, ибо как можно обнаружить то, что постоянно меняется? Но развитие основано на равновесии: когда что-то одно быстро меняется, что-то другое сохраняется неизменным, почти никогда не меняясь.
And so we looked into this a little more carefully, and I'm going to show you data now. This is just some stuff you can do on the computer from the desktop. I took a bunch of these small picornaviruses, like the common cold, like polio and so on, and I just broke them down into small segments. And so took this first example, which is called coxsackievirus, and just break it into small windows. And I'm coloring these small windows blue if another virus shares an identical sequence in its genome to that virus. These sequences right up here -- which don't even code for protein, by the way -- are almost absolutely identical across all of these, so I could use this sequence as a marker to detect a wide spectrum of viruses, without having to make something individual. Now, over here there's great diversity: that's where things are evolving fast. Down here you can see slower evolution: less diversity.
Таким образом, мы решили исследовать этот вопрос более подробно, и сейчас я покажу вам результаты. Эту работу можно проделать на обычном компьютере. Я взял несколько пикорнавирусов, таких как возбудители простуды, полиомиелита и другие, и разделил их на крошечные сегменты. В качестве первого экземпляра был взят вирус Коксаки, который был разбит на маленькие ячейки. И я закрашиваю эти маленькие ячейки синим цветом, если в геноме другого вируса есть последовательности, идентичные вирусу Коксаки. Их можно увидеть здесь — и к слову, они даже не несут информацию о белке — они почти полностью одинаковы во всём этом ряде вирусов, поэтому я смог использовать эту последовательность как маркер для выявления широкого спектра вирусов, не работая с каждым из них отдельно. Здесь видно большое разнообразие: эти части вирусов быстро развиваются. А здесь заметно менее стремительное развитие: разнообразия уже меньше.
Now, by the time we get out here to, let's say, acute bee paralysis virus -- probably a bad one to have if you're a bee --- this virus shares almost no similarity to coxsackievirus, but I can guarantee you that the sequences that are most conserved among these viruses on the right-hand of the screen are in identical regions right up here. And so we can encapsulate these regions of ultra-conservation through evolution -- how these viruses evolved -- by just choosing DNA elements or RNA elements in these regions to represent on our chip as detection reagents.
А теперь, если, предположим, взять вирус острого паралича пчёл — вероятно, весьма опасный, если вы пчела — у этого вируса почти нет сходства с вирусом Коксаки, но я ручаюсь, что наиболее стабильные цепочки генов у этих вирусов с правой стороны экрана находятся в тех же областях, что и у остальных. Таким образом, мы можем выделить участки с максимальной стабильностью в ходе эволюции вируса - выбрав всего лишь фрагменты ДНК или РНК в данных участках в качестве выявляющих реагентов для нашего чипа.
OK, so that's what we did, but how are we going to do that? Well, for a long time, since I was in graduate school, I've been messing around making DNA chips -- that is, printing DNA on glass. And that's what you see here: These little salt spots are just DNA tacked onto glass, and so I can put thousands of these on our glass chip and use them as a detection reagent. We took our chip over to Hewlett-Packard and used their atomic force microscope on one of these spots, and this is what you see: you can actually see the strands of DNA lying flat on the glass here. So, what we're doing is just printing DNA on glass -- little flat things -- and these are going to be markers for pathogens. OK, I make little robots in lab to make these chips, and I'm really big on disseminating technology. If you've got enough money to buy just a Camry, you can build one of these too, and so we put a deep how-to guide on the Web, totally free, with basically order-off-the-shelf parts. You can build a DNA array machine in your garage. Here's the section on the all-important emergency stop switch. (Laughter) Every important machine's got to have a big red button. But really, it's pretty robust. You can actually be making DNA chips in your garage and decoding some genetic programs pretty rapidly. It's a lot of fun. (Laughter)
Итак, это наша задача, но как её выполнить? Долгие годы, с того момента, как я начал изучать эту проблему в университете, я бился над созданием ДНК-чипов - как например,отпечатывание ДНК на стекле. И вот что вы здесь видите: Эти крошечные солевые пятна - всего лишь прикрепленная к стеклу ДНК, и я могу поместить тысячи таких ДНК на такой стеклянный чип и использовать их в качестве выявляющих реагентов. Мы передали свой чип компании Hewlett-Packard и использовали их мощный атомарный микроскоп для исследования одного из таких пятен, И вот что там видно: на этом стекле вы можете увидеть нити ДНК. И мы всего лишь отпечатываем ДНК на стекле - на маленьких стеклышках - и эти отпечатки становятся маркерами для патогенов. Для создания этих чипов в лаборатории я использую крошечных роботов, я увлекся внедрением этой технологии в повседневную жизнь. Если ваших средств достаточно на покупку Камри, вы тоже можете построить одного из таких роботов, и для этого мы разместили в Интернете абсолютно бесплатное руководство к действию с основной последовательностью действий по сборке. Вы можете построить прибор для отпечатки набора фрагментов ДНК в своём собственном гараже. А этот раздел посвящен остановке в случае аварийной ситуации. (Смех) У каждого значительного механизма должна быть большая красная кнопка. Но честно говоря, он редко выходит из строя. Вы в самом деле можете создавать ДНК-чипы у себя в гараже и достаточно быстро расшифровывать генетические программы. Это весело. (Смех)
And so what we did -- and this is a really cool project -- we just started by making a respiratory virus chip. I talked about that -- you know, that situation where you go into the clinic and you don't get diagnosed? Well, we just put basically all the human respiratory viruses on one chip, and we threw in herpes virus for good measure -- I mean, why not? The first thing you do as a scientist is, you make sure stuff works. And so what we did is, we take tissue culture cells and infect them with various viruses, and we take the stuff and fluorescently label the nucleic acid, the genetic material that comes out of these tissue culture cells -- mostly viral stuff -- and stick it on the array to see where it sticks. Now, if the DNA sequences match, they'll stick together, and so we can look at spots. And if spots light up, we know there's a certain virus in there.
Итак, что же мы сделали - и это весьма интересный проект- мы начали создавать ДНК-чип респираторного вируса. Я рассказывал об этом - вам известна ситуация, когда вы приходите в клинику, а причину вашего заболевания не могут выявить? Мы поместили ДНК основных респираторных вирусов человека на один чип, добавив туда же для ровного счета вирус герпеса - а почему бы нет? В первую очередь ученый должен убедиться, что материал работает. И вот что мы сделали: взяли культивируемую клеточную среду и инфицировали клетки разными вирусами, затем взяли этот материал и флюоресцентно маркировали полинуклеотид, генетический материал, выделенный из этих культивируемых клеток, вирусный материал - и поместили его на чип, чтобы определить, к какому участку он приклеится. Итак, если последовательности ДНК соответствуют друг другу, они склеиваются, и тогда мы можем обратить внимание на пятна. Если они светятся, мы понимаем, что в данном месте точно находится вирус.
That's what one of these chips really looks like, and these red spots are, in fact, signals coming from the virus. And each spot represents a different family of virus or species of virus. And so, that's a hard way to look at things, so I'm just going to encode things as a little barcode, grouped by family, so you can see the results in a very intuitive way. What we did is, we took tissue culture cells and infected them with adenovirus, and you can see this little yellow barcode next to adenovirus. And, likewise, we infected them with parainfluenza-3 -- that's a paramyxovirus -- and you see a little barcode here. And then we did respiratory syncytial virus. That's the scourge of daycare centers everywhere -- it's like boogeremia, basically. (Laughter) You can see that this barcode is the same family, but it's distinct from parainfluenza-3, which gives you a very bad cold. And so we're getting unique signatures, a fingerprint for each virus. Polio and rhino: they're in the same family, very close to each other. Rhino's the common cold, and you all know what polio is, and you can see that these signatures are distinct. And Kaposi's sarcoma-associated herpes virus gives a nice signature down here. And so it is not any one stripe or something that tells me I have a virus of a particular type here; it's the barcode that in bulk represents the whole thing.
Вот как выглядит один из таких чипов, и эти красные пятна представляют собой поступающие от вирусов сигналы. Каждое пятно соответствует определенному семейству вирусов или виду вируса. Это изображение достаточно трудно для восприятия, поэтому я хочу представить данные в виде определенного штрих-кода, сформированного по семействам для более наглядного отображения результатов. Мы взяли культивируемую клеточную среду и инфицировали клетки аденовирусом, и вы можете рассмотреть этот желтый штрих-код около аденовируса. И подобным образом мы инфицировали эти клетки вирусом парагриппа 3-ого типа - это парамиксовирус - и вы можете увидеть здесь этот штрих-код. Затем последовал респираторный синтициальный вирус. Это повсеместный бич всех детских садов - сопли, проще говоря. (Смех) Как вы видите, этот штрих-код обозначает одно и то же семейство, но он отличен от вируса парагриппа 3-ого типа, вызывающего тяжелейшую простуду. Так у нас появляются уникальные показатели, отпечатки пальцев для каждого вируса. Полио и риновирусы принадлежат одному семейству и очень похожи друг на друга. Риновирусы вызывают банальную простуду, а что такое полиовирус вам прекрасно известно, и вы видите, что показатели этих вирусов различны. А ассоциированный с саркомой Капоши вирус герпеса демонстрирует здесь весьма яркие показатели. И это не любая полоска или что-либо, сообщающая мне о наличии в образце вируса определенной разновидности; это штрих-код, который дает представление о ситуации в целом.
All right, I can see a rhinovirus -- and here's the blow-up of the rhinovirus's little barcode -- but what about different rhinoviruses? How do I know which rhinovirus I have? There're 102 known variants of the common cold, and there're only 102 because people got bored collecting them: there are just new ones every year. And so, here are four different rhinoviruses, and you can see, even with your eye, without any fancy computer pattern-matching recognition software algorithms, that you can distinguish each one of these barcodes from each other.
Отлично, я вижу один риновирус - а это увеличенный снимок риновирусного штрих-кода - но как быть с другими риновирусами? Откуда я узнаю, какой именно это риновирус? Существует 102 известных варианта вирусов простуды, и их всего лишь 102 просто потому, что люди устали их считать: новые разновидности появляются ежегодно. Существует четыре разных риновируса, и можно увидеть даже невооруженным взглядом, без затейливых компьютерных сопоставлений образцов алгоритмов програмного обеспечения для распознавания, для того, чтобы отличить один штрих-код от любого другого.
Now, this is kind of a cheap shot, because I know what the genetic sequence of all these rhinoviruses is, and I in fact designed the chip expressly to be able to tell them apart, but what about rhinoviruses that have never seen a genetic sequencer? We don't know what the sequence is; just pull them out of the field. So, here are four rhinoviruses we never knew anything about -- no one's ever sequenced them -- and you can also see that you get unique and distinguishable patterns. You can imagine building up some library, whether real or virtual, of fingerprints of essentially every virus. But that's, again, shooting fish in a barrel, you know, right? You have tissue culture cells. There are a ton of viruses. What about real people? You can't control real people, as you probably know. You have no idea what someone's going to cough into a cup, and it's probably really complex, right? It could have lots of bacteria, it could have more than one virus, and it certainly has host genetic material. So how do we deal with this? And how do we do the positive control here?
Итак это что-то вроде удара по больному месту, так как мне известно, какова генетическая последовательность всех этих риновирусов, и я даже спроектировал чип чтобы отличать их друг от друга, но как быть с риновирусами, которые никогда не видел ни один генетик? Нам неизвестна их генетическая последовательность, и мы просто закрываем на них глаза. Итак, вот четыре риновируса, о которых нам на было ничего известно - никто никогда не исследовал их генетически - и как видите, эти образцы уникальны и различимы. Представьте, что вы построили реальную или виртуальную библиотеку "отпечатков пальцев" всех значимых вирусов. Вы ведь знаете, что это проще простого, так? У вас есть культивируемая клеточная среда. И тонна вирусов. А что насчет живых людей? Как вам и самим, наверное, известно, вы не можете их контролировать. Вы даже представить себе не можете, что именно попадет в чашку человека при кашле, а ведь состав может быть очень сложным , не правда ли? В слюне может быть множество бактерий и вирусов, и безусловно, генетический материал хозяина. Так как же со всем этим разобраться? И как в данном случае осуществлять положительный контроль?
Well, it's pretty simple. That's me, getting a nasal lavage. And the idea is, let's experimentally inoculate people with virus. This is all IRB-approved, by the way; they got paid. And basically we experimentally inoculate people with the common cold virus. Or, even better, let's just take people right out of the emergency room -- undefined, community-acquired respiratory tract infections. You have no idea what walks in through the door. So, let's start off with the positive control first, where we know the person was healthy. They got a shot of virus up the nose, let's see what happens.
Что ж, довольно просто. На этой фотографии я делаю назальный смыв. Идея заключается в вакцинировании людей в условиях эксперимента. Кстати, с одобрения международного экспертного совета; и участие в эксперименте оплачивается. Мы прививали людей экспериментальной вакциной против ОРВИ. Или, даже лучше, давайте возьмем людей непосредственно в приемном покое - с неопределенным диагнозом, бытовой инфекцией дыхательных путей. Вы не представляете, кто может зайти в дверь. Что ж, давайте займемся сперва положительным контролем, зная, что человек здоров. Вирусы попадают в его организм через нос, и что же происходит?
Day zero: nothing happening. They're healthy; they're clean -- it's amazing. Actually, we thought the nasal tract might be full of viruses even when you're walking around healthy. It's pretty clean. If you're healthy, you're pretty healthy. Day two: we get a very robust rhinovirus pattern, and it's very similar to what we get in the lab doing our tissue culture experiment. So that's great, but again, cheap shot, right? We put a ton of virus up this guy's nose. So -- (Laughter) -- I mean, we wanted it to work. He really had a cold. So, how about the people who walk in off the street?
День первый: ничего не происходит. Человек здоров; он не заражен - это невероятно. Фактически, мы считали, что носовые ходы могут быть забиты вирусами, даже когда вы прогуливаетесь в полном здравии. Это относительная незараженность. Если вы здоровы, вы относительно здоровы. День второй: мы получаем полноценный образец риновируса, который весьма схож с тем, что мы получаем в лаборатории во время экспериментов с клеточными культурами. Здорово, но это опять удар по больному месту, не так ли? Мы поселили тонну вирусов в нос этого мужчины. Итак - (Смех) Я имею в виду, мы хотели, чтобы это сработало. Он и правда подхватил простуду. А как насчет людей, прогуливающихся по улице?
Here are two individuals represented by their anonymous ID codes. They both have rhinoviruses; we've never seen this pattern in lab. We sequenced part of their viruses; they're new rhinoviruses no one's actually even seen. Remember, our evolutionary-conserved sequences we're using on this array allow us to detect even novel or uncharacterized viruses, because we pick what is conserved throughout evolution. Here's another guy. You can play the diagnosis game yourself here. These different blocks represent the different viruses in this paramyxovirus family, so you can kind of go down the blocks and see where the signal is. Well, doesn't have canine distemper; that's probably good. (Laughter) But by the time you get to block nine, you see that respiratory syncytial virus. Maybe they have kids. And then you can see, also, the family member that's related: RSVB is showing up here. So, that's great. Here's another individual, sampled on two separate days -- repeat visits to the clinic. This individual has parainfluenza-1, and you can see that there's a little stripe over here for Sendai virus: that's mouse parainfluenza. The genetic relationships are very close there. That's a lot of fun.
Вот безликие идентификационные коды двух человек. Они оба заражены риновирусами; мы никогда не видели такие образцы в лаборатории. Мы исследовали генетические последовательности части этих вирусов; они абсолютно новые и ранее никем не замеченные. Помните, те застывшие в развитии последовательности генов, которые мы используем на чипе, позволяют нам выявлять даже ранее неизвестные или неохарактеризованные вирусы, так как мы отбираем то, что сохранилось в ходе эволюции. Это другой человек. И здесь вы можете сами поиграть в диагностов. Отдельные участки представляют здесь разные вирусы семейства паравирусов, и вы можете исследовать эти участки и увидеть, где заметен импульс. Ну, собачьего бешенства нет, и это уже неплохо. (Смех) Но достигнув девятого участка, вы увидите этот синцитиальный респираторный вирус. Может быть, у этого человека есть дети. И вы можете также наблюдать члена его семьи: данный вирус обозначен и здесь. Что ж, замечательно. А это другой человек, наблюдаемый в течение двух дней - при повторных посещениях клиники. У него парагрипп 1 типа, и прямо здесь мы можем видеть крошечную маркировочную линию вируса Сендай: это мышиный парагрипп. Генетическая связь между ними очень тесна. И это очень весело.
So, we built out the chip. We made a chip that has every known virus ever discovered on it. Why not? Every plant virus, every insect virus, every marine virus. Everything that we could get out of GenBank -- that is, the national repository of sequences. Now we're using this chip. And what are we using it for? Well, first of all, when you have a big chip like this, you need a little bit more informatics, so we designed the system to do automatic diagnosis. And the idea is that we simply have virtual patterns, because we're never going to get samples of every virus -- it would be virtually impossible. But we can get virtual patterns, and compare them to our observed result -- which is a very complex mixture -- and come up with some sort of score of how likely it is this is a rhinovirus or something. And this is what this looks like. If, for example, you used a cell culture that's chronically infected with papilloma, you get a little computer readout here, and our algorithm says it's probably papilloma type 18. And that is, in fact, what these particular cell cultures are chronically infected with.
Итак, мы создали чип. Мы создали чип, на котором есть генетическая информация о любом известном нам вирусе. А почему бы нет? Любой растительный вирус, любой вирус насекомых, любой морской вирус. Всё, что мы можем достать из генетического банка - так называемый, всенародный склад генетических последовательностей. И теперь мы используем такой чип. Но зачем мы это делаем? Что ж, прежде всего когда у вас есть такой большой чип, вам нужна большая информативная поодержка, поэтому мы спроектировали систему, способную к автоматической диагностике. И план заключается в наличии у нас виртуальных образцов, так как мы никогда не заполучим образцы всех вирусов - это было бы просто невозможно. Но мы можем использовать виртуальные образцы, и сравнивать их с результатами экспериментов - весьма запутанными - и вести что-то вроде счета, какова вероятность, что это именно риновирус. И вот на что это похоже. Если, например, вы использовали клеточную культуру, постоянно инфицируемую папилломовирусом, вы получаете компьютерную выборку показателей, и согласно нашему алгоритму это папилломовирус 18 типа. И именно им на самом деле клеточная культура постоянно инфицируется.
So let's do something a little bit harder. We put the beeper in the clinic. When somebody shows up, and the hospital doesn't know what to do because they can't diagnose it, they call us. That's the idea, and we're setting this up in the Bay Area. And so, this case report happened three weeks ago. We have a 28-year-old healthy woman, no travel history, [unclear], doesn't smoke, doesn't drink. 10-day history of fevers, night sweats, bloody sputum -- she's coughing up blood -- muscle pain. She went to the clinic, and they gave her antibiotics and then sent her home. She came back after ten days of fever, right? Still has the fever, and she's hypoxic -- she doesn't have much oxygen in her lungs. They did a CT scan. A normal lung is all sort of dark and black here. All this white stuff -- it's not good. This sort of tree and bud formation indicates there's inflammation; there's likely to be infection. OK. So, the patient was treated then with a third-generation cephalosporin antibiotic and doxycycline, and on day three, it didn't help: she had progressed to acute failure. They had to intubate her, so they put a tube down her throat and they began to mechanically ventilate her. She could no longer breathe for herself. What to do next? Don't know. Switch antibiotics: so they switched to another antibiotic, Tamiflu. It's not clear why they thought she had the flu, but they switched to Tamiflu.
А теперь кое-что потруднее. В клинике мы установили звуковой сигнализатор. Каждый раз, когда в клинику попадал человек с неизвестным диагнозом, они звонили нам. Вот это идея, и мы воплотили её в жизнь в Сан-Франциско. И эта история болезни имела место быть три недели назад. У нас есть 28-летняя здоровая женщина, никогда не выезжавшая за пределы родных мест, (неразборчиво), некурящая, не пьющая алкогольные напитки, с десятидневной лихорадкой, ночными потоотделениями, кровянистой мокротой она кашляет кровью - и мышечной болью. Когда она попала в клинику,ей назначили антибиотики и отправили домой. Она вернулась после десяти дней лихорадки, так? По-прежнему, с лихорадкой, и с гипоксией - за счет недостатка кислорода в легких. Ей провели компьютерную томографию. Все, что здесь темное и черное, - это нормальная легочная ткань. А вот всё, что белого цвета, - в этом уже нет ничего хорошего. Такая легочная структура в виде разветвленной структуры с завязями показывает, что ткань воспалена; и воспаление, скорее всего, инфекционное. Пациентку лечили цефалоспоринами третьего поколения и доксициклином, и на третий день это не помогло: болезнь спрогрессировала в острую легочную недостаточность. Им пришлось заинтубировать пациентку, поместив интубационную трубку в её горло и подключить её к аппарату искусственной вентиляции легких. Она не могла больше дышать самостоятельно. А что делать дальше? Неизвестно. Поменять антибиотики: они перешли на другой антибиотик, Тамифлю. Непонятно, почему они решили, что у пациентки грипп, но перешли на Темифлю.
And on day six, they basically threw in the towel. You do an open lung biopsy when you've got no other options. There's an eight percent mortality rate with just doing this procedure, and so basically -- and what do they learn from it? You're looking at her open lung biopsy. And I'm no pathologist, but you can't tell much from this. All you can tell is, there's a lot of swelling: bronchiolitis. It was "unrevealing": that's the pathologist's report. And so, what did they test her for? They have their own tests, of course, and so they tested her for over 70 different assays, for every sort of bacteria and fungus and viral assay you can buy off the shelf: SARS, metapneumovirus, HIV, RSV -- all these. Everything came back negative, over 100,000 dollars worth of tests. I mean, they went to the max for this woman.
И на шестой день, они, наконец, сдались. За неимением другого выбора, была проведена открытая биопсия легких. А уровень смертности при такой операции составляет восемь процентов, и что же - что они узнали таким способом? Вы смотрите на открытую биопсию легких этой пациентки. Я не патологоанатом, но что можно сказать, глядя на это? Единственное - здесь есть признаки значительного отека - бронхиолита. Болезнь недиагносцируема: это заключение патологоанатома. Так для чего же они её обследовали? Безусловно, они делали анализы, и проводили анализы по более, чем семидесяти показателям, анализы на все виды бактерий, грибов и вирусов, существующих в природе: ОРВИ, метапневмовирус, ВИЧ, РСВ - на все. Все анализы стоимостью более 100000 долларов за анализ были отрицательны. Я имею в виду, что они сделали для этой женщины всё, что могли.
And basically on hospital day eight, that's when they called us. They gave us endotracheal aspirate -- you know, a little fluid from the throat, from this tube that they got down there -- and they gave us this. We put it on the chip; what do we see? Well, we saw parainfluenza-4. Well, what the hell's parainfluenza-4? No one tests for parainfluenza-4. No one cares about it. In fact, it's not even really sequenced that much. There's just a little bit of it sequenced. There's almost no epidemiology or studies on it. No one would even consider it, because no one had a clue that it could cause respiratory failure. And why is that? Just lore. There's no data -- no data to support whether it causes severe or mild disease. Clearly, we have a case of a healthy person that's going down.
И наконец, на восьмой день позвонили нам. Они дали нам эндотрахиальный аспират - знаете, жидкость из горла, из трубки, поставленной ими - отдали её нам. Мы поместили его на чип, и что же мы увидели? Увидели мы вирус парагриппа 4-ого типа. И что же, ради всего святого, это за вирус? Не существует анализов на парагрипп 4-ого типа. Никто не воспринимает его всерьез. Его генетические последовательности выделены не полностью. Выделена лишь малая их часть. Эпидемиологических научных трудов об этом вирусе не существует. Никто даже не мог предположить именно этот вирус, так как ни у кого не было подозрений, что он может вызывать дыхательную недостаточность. Отчего так? Обычная практика.У нас нет данных - нет данных, что этот вирус может вызывать заболевания разной степени сложности. Очевидно, разговор идет о единичном случае заболевания.
OK, that's one case report. I'm going to tell you one last thing in the last two minutes that's unpublished -- it's going to come out tomorrow -- and it's an interesting case of how you might use this chip to find something new and open a new door. Prostate cancer. I don't need to give you many statistics about prostate cancer. Most of you already know it: third leading cause of cancer deaths in the U.S. Lots of risk factors, but there is a genetic predisposition to prostate cancer. For maybe about 10 percent of prostate cancer, there are folks that are predisposed to it. And the first gene that was mapped in association studies for this, early-onset prostate cancer, was this gene called RNASEL. What is that? It's an antiviral defense enzyme. So, we're sitting around and thinking, "Why would men who have the mutation -- a defect in an antiviral defense system -- get prostate cancer? It doesn't make sense -- unless, maybe, there's a virus?"
Ладно, это всего лишь одна история болезни. Но в последние две минуты я хочу вам рассказать ещё кое-что неопубликованное - о чем станет известно только завтра - и это интересная информация о том, как вы можете использовать этот чип для открытия новых горизонтов. Рак предстательной железы. Нет нужды приводить здесь статистические данные о раке предстательной железы. Почти каждый их знает: третье место среди причин смерти раковых больных в США. Множество факторов риска, но существует генетическая предрасположенность к этому виду рака. Где-то 10% больных раком предстательной железы - это люди, имеющие к нему предрасположенность. И первым геном, выявленным в совместных исследованиях рака предстательной железы на ранней стадии, стал ген, названный рибонуклеаза L. Что это такое? Это защитный антивирусный фермент. Итак мы сидим и думаем: "Почему мужчины с генной мутацией - повреждением антивирусной защитной системы - заболевают раком предстательной железы? Это бессмысленно - разве что, может, там есть вирус?"
So, we put tumors --- and now we have over 100 tumors -- on our array. And we know who's got defects in RNASEL and who doesn't. And I'm showing you the signal from the chip here, and I'm showing you for the block of retroviral oligos. And what I'm telling you here from the signal, is that men who have a mutation in this antiviral defense enzyme, and have a tumor, often have -- 40 percent of the time -- a signature which reveals a new retrovirus. OK, that's pretty wild. What is it? So, we clone the whole virus. First of all, I'll tell you that a little automated prediction told us it was very similar to a mouse virus. But that doesn't tell us too much, so we actually clone the whole thing. And the viral genome I'm showing you right here? It's a classic gamma retrovirus, but it's totally new; no one's ever seen it before. Its closest relative is, in fact, from mice, and so we would call this a xenotropic retrovirus, because it's infecting a species other than mice. And this is a little phylogenetic tree to see how it's related to other viruses. We've done it for many patients now, and we can say that they're all independent infections. They all have the same virus, but they're different enough that there's reason to believe that they've been independently acquired. Is it really in the tissue? And I'll end up with this: yes. We take slices of these biopsies of tumor tissue and use material to actually locate the virus, and we find cells here with viral particles in them. These guys really do have this virus.
И так мы помещаем опухоли - а сейчас у нас их более ста - на свой чип. И мы знаем, у кого есть дефект рибонуклеазы L, а у кого нет. И я покажу вам импульс на чипе, покажу вам комплекс ретровирусных олигопептидов. И по вирусу можно заключить, что мужчины с генной мутацией в этом антивирусном защитном ферменте и с опухолью, в 40 процентах обладают признаками, свидетельствующими о новом ретровирусе. Звучит дико. Что же это? Итак, мы клонируем целый вирус. Прежде всего, автоматизированное прогнозирование показало нам, что он очень похож на мышиный вирус. Но это ни о чем нам не говорит, и поэтому мы клонировали вирус целиком. И вирусный геном я покажу вам прямо сейчас. Это классический гамма ретровирус, но он абсолютно новый; никто раньше его не видел. Он, действительно, очень близок к мышиному вирусу, и поэтому мы могли бы назвать этот вирус ксенотропным, так как он инфицирует виды организмов, не только мышей. А это маленькое филогенетическое дерево показывает его соотношение с другими вирусами. Мы уже сделали это для многих пациентов, и можно сказать, все они инфицированы независимо друг от друга. У них у всех вирус один и тот же, но различный настолько, становится очевидным, что они попали в организм пациентов независимо друг от друга. И все это есть в ткани? Я окончательно отвечу: да. Мы взяли срезы биопсийных тканей опухоли и использовали этот материал для локализации вируса, обнаружив в нем клетки с вирусными частицами. У этих людей на самом деле есть данный вирус.
Does this virus cause prostate cancer? Nothing I'm saying here implies causality. I don't know. Is it a link to oncogenesis? I don't know. Is it the case that these guys are just more susceptible to viruses? Could be. And it might have nothing to do with cancer. But now it's a door. We have a strong association between the presence of this virus and a genetic mutation that's been linked to cancer. That's where we're at. So, it opens up more questions than it answers, I'm afraid, but that's what, you know, science is really good at. This was all done by folks in the lab -- I cannot take credit for most of this. This is a collaboration between myself and Don. This is the guy who started the project in my lab, and this is the guy who's been doing prostate stuff. Thank you very much. (Applause)
Вызывает ли он рак предстательной железы? Ничто из мною сказанного не отвечает на этот вопрос. Я не знаю. Есть ли связь у вируса с онкогенезом? Не знаю. Может, дело в том, что эти люди более восприимчивы к вирусам? Может быть. А может, связи между вирусом и раком нет вовсе. Но ведь это зацепка. Нами доказана сильная связь между присутствием вируса и генетической мутацией, ведущей к раку. Вот к чему мы пришли. И я боюсь, наши исследования принесли больше вопросов, чем ответов, но наука на то и наука, чтобы спрашивать. Все эти открытия были сделаны в лаборатории - Я не могу вменять большинство из них себе в заслугу. Это результат моего сотрудничества с Доном. Этот человек запустил данный проект в моей лаборатории, а этот занимался исследованиями предстательной железы. Спасибо большое. (Апплодисменты)