Ich grüße Sie.
Good morning everybody.
Ich arbeite mit geradezu bezaubernden, winzig kleinen Geschöpfen, die man Zellen nennt. Lassen Sie mich Ihnen erzählen, wie es ist, diese Zellen in einem Labor aufzuziehen. Ich arbeite in einem Labor, in dem wir die Zellen aus ihrer angestammten Umgebung nehmen. Wir bringen sie auf Schalen, die wir mitunter Petri-Schalen nennen. Und wir füttern sie – natürlich steril – mit sogenannter Zellnährlösung – so etwas wie ihr Essen – und wir lassen sie in Inkubatoren wachsen.
I work with really amazing, little, itty-bitty creatures called cells. And let me tell you what it's like to grow these cells in the lab. I work in a lab where we take cells out of their native environment. We plate them into dishes that we sometimes call petri dishes. And we feed them -- sterilely of course -- with what we call cell culture media -- which is like their food -- and we grow them in incubators.
Warum mache ich das? Wir beobachten die Zellen in der Schale, und sie sind nur auf der Oberfläche. Aber in Wirklichkeit versuchen wir in meinem Labor, die Zellen zu Gewebe zu arrangieren. Was bedeutet das überhaupt? Nun, es bedeutet, dass man ein richtiges Herz wachsen lässt, oder vielleicht ein Stück eines Knochens, das in einen Körper eingebracht werden kann. Nicht nur das, die Zellen können auch für Krankheitsmodelle gebraucht werden. Denn für diesen Zweck genügen herkömmliche Techniken der Zellkultivierung nicht. Die Zellen haben so etwas wie Heimweh; in der Schale fühlen sie sich nicht heimisch. Also müssen wir besser darin werden, ihre natürliche Umgebung nachzuahmen, damit sie gedeihen. Wir nennen dies das Biomimetische Paradigma – das Kopieren der Natur im Labor.
Why do I do this? We observe the cells in a plate, and they're just on the surface. But what we're really trying to do in my lab is to engineer tissues out of them. What does that even mean? Well it means growing an actual heart, let's say, or grow a piece of bone that can be put into the body. Not only that, but they can also be used for disease models. And for this purpose, traditional cell culture techniques just really aren't enough. The cells are kind of homesick; the dish doesn't feel like their home. And so we need to do better at copying their natural environment to get them to thrive. We call this the biomimetic paradigm -- copying nature in the lab.
Nehmen wir das Beispiel des Herzens, ein zentrales Thema meiner Forschung. Was macht das Herz einzigartig? Nun, das Herz schlägt, rhythmisch, unermüdlich, treu. Wir ahmen dies im Labor nach, indem wir die Zellkultur-Systeme mit Elektroden ausstatten. Diese Elektroden agieren wie kleine Schrittmacher, damit die Zellen im Labor kontrahieren. Was wissen wir noch über das Herz? Nun, das Herz ist ziemlich gierig. Die Natur nährt die Herzzellen in ihrem Körper mit Hilfe einer sehr, sehr dichten Blutversorgung. Im Labor versehen wir die Biomaterialien, auf denen wir die Zellen züchten, mit Mikrostrukturkanälen. Das ermöglicht es uns, die Nährlösung durch den Zellträger zu pumpen, auf dem wir die Zellen züchten – in etwa so, wie Sie das bei einem Kapillarbett im Herzen erwarten würden.
Let's take the example of the heart, the topic of a lot of my research. What makes the heart unique? Well, the heart beats, rhythmically, tirelessly, faithfully. We copy this in the lab by outfitting cell culture systems with electrodes. These electrodes act like mini pacemakers to get the cells to contract in the lab. What else do we know about the heart? Well, heart cells are pretty greedy. Nature feeds the heart cells in your body with a very, very dense blood supply. In the lab, we micro-pattern channels in the biomaterials on which we grow the cells, and this allows us to flow the cell culture media, the cells' food, through the scaffolds where we're growing the cells -- a lot like what you might expect from a capillary bed in the heart.
Das bringt mich zur Lektion Nummer Eins: das Leben kann eine Menge aus ziemlich wenig machen. Nehmen wir das Beispiel der elektrischen Stimulation. Schauen wir uns an, wie kraftvoll eine dieser Grundlagen sein kann. Zur Linken sehen wir ein winziges Stück schlagendes Herzgewebe, das ich aus Rattenzellen im Labor hergestellt habe. Es hat ungefahr die Größe eines Minischaumkusses. Und nach einer Woche schlägt es. Sie sehen es in der oberen linken Ecke. Nicht schlimm, wenn Sie es nicht so gut erkennen können. Es ist erstaunlich, dass diese Zellen überhaupt schlagen. Aber wirklich erstaunlich ist, dass diese Zellen bei elektrischer Stimlulation – wie mit einem Schrittmacher – dass Sie so viel heftiger schagen.
So this brings me to lesson number one: life can do a lot with very little. Let's take the example of electrical stimulation. Let's see how powerful just one of these essentials can be. On the left, we see a tiny piece of beating heart tissue that I engineered from rat cells in the lab. It's about the size of a mini marshmallow. And after one week, it's beating. You can see it in the upper left-hand corner. But don't worry if you can't see it so well. It's amazing that these cells beat at all. But what's really amazing is that the cells, when we electrically stimulate them, like with a pacemaker, that they beat so much more.
Das bringt mich zur Lektion Nummer Zwei: Zellen machen die ganze Arbeit. In gewissem Sinne haben Gewebetechnologen hierbei eine Art Identitätskrise, denn Statiker bauen Brücken und große Dinge, Elektroingenieure bauen Computer, aber was wir machen, ist, vielmehr Hilfstechnologien für die Zellen zu bauen. Was bedeutet das für uns? Machen wir etwas sehr Einfaches. Erinnern wir uns daran, dass Zellen keine abstrakte Idee sind. Erinnern wir uns daran, dass Zellen unser Leben in einem sehr realen Sinn erhalten. "Wir sind was wir essen", könnte genau so gut lauten "Wir sind, was unsere Zellen essen." Und im Fall unserer Darmflora sind diese Zellen vielleicht nicht mal menschlisch. Aber es ist auch bemerkenswert, dass Zellen auch unsere Erfahrung des Lebens vermitteln. Hinter jedem Klang, Bild, Gefühl, Geschmack und Geruch steckt eine korrespondierende Gruppe von Zellen, die diese Information empfangen und für uns interpretieren. Das drängt die Frage auf: ob wir unseren Sinn für die Erhaltung der Natur auf die Ökosysteme unserer eigenen Körper ausweiten sollten?
But that brings me to lesson number two: cells do all the work. In a sense, tissue engineers have a bit of an identity crisis here, because structural engineers build bridges and big things, computer engineers, computers, but what we are doing is actually building enabling technologies for the cells themselves. What does this mean for us? Let's do something really simple. Let's remind ourselves that cells are not an abstract concept. Let's remember that our cells sustain our lives in a very real way. "We are what we eat," could easily be described as, "We are what our cells eat." And in the case of the flora in our gut, these cells may not even be human. But it's also worth noting that cells also mediate our experience of life. Behind every sound, sight, touch, taste and smell is a corresponding set of cells that receive this information and interpret it for us. It begs the question: shall we expand our sense of environmental stewardship to include the ecosystem of our own bodies?
Ich lade Sie ein, weiter mit mir darüber zu diskutieren, bis dahin wünsche ich Ihnen Glück. Auf dass keine Ihrer nichtonkologischen Zellen vom Aussterben bedroht werden.
I invite you to talk about this with me further, and in the meantime, I wish you luck. May none of your non-cancer cells become endangered species.
Danke.
Thank you.
(Applaus)
(Applause)