Good morning everybody.
Buongiorno a tutti.
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.
Io lavoro insieme a delle incredibili, minuscole creature dette cellule. Permettetemi di spiegare cosa vuol dire far crescere queste cellule in laboratorio. Io opero in un laboratorio in cui preleviamo le cellule dal loro ambiente naturale. Le disponiamo su dei vetrini che a volte chiamiamo capsule di Petri. E le nutriamo - sterilmente, certo - con ciò che chiamiamo materiale per la coltura delle cellule - il loro cibo - e le facciamo crescere in incubatrici.
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.
Perché faccio questo? Noi osserviamo le cellule su un vetrino, e ne vediamo solo la superficie. Ma quel che cerchiamo di fare nel mio laboratorio è far crescere da loro dei tessuti artificiali. Questo, alla fine, cosa significa? Significa far effettivamente crescere un cuore, diciamo, o una parte di un osso che si possa impiantare nel corpo. Non solo. Possiamo anche usare le cellule come modelli per le malattie. E a questo scopo, le colture tradizionali di cellule non sono sufficienti. Le cellule hanno nostalgia; stare su un vetrino non è come essere a casa. E quindi dobbiamo migliorare nel ricreare il loro ambiente naturale per far sì che prosperino. Lo chiamiamo il paradigma biomimetico -- imitare la natura in laboratorio.
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.
Facciamo l'esempio del cuore, l'argomento di molte mie ricerche. Cosa rende unico un cuore? Bene, il cuore batte, ritmicamente, senza sosta, fedelmente. Noi ricreiamo ciò in laboratorio munendo di elettrodi i sistemi di coltura delle cellule. Questi elettrodi agiscono da mini pacemaker per far sì che le cellule in laboratorio si contraggano. Cos'altro sappiamo sul cuore? Beh, le cellule del cuore sono piuttosto ingorde. Nel corpo, la natura nutre le cellule del cuore con un apporto di sangue molto, molto denso. In laboratorio creiamo dei micro canali nei biomateriali sui quali facciamo crescere le cellule. Ciò permette di far scorrere il materiale di coltura, il cibo delle cellule, attraverso le impalcature su cui le cellule crescono -- molto simili a quello che sarebbe un letto capillare all'interno del cuore.
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.
Arrivo quindi alla lezione numero uno: con molto poco, la vita può fare molto. Prendiamo ad esempio la stimolazione elettrica. Vediamo quanto sia efficace solo uno di questi elementi essenziali. A sinistra vediamo un piccolo frammento di tessuto di cuore che batte che ho ottenuto in laboratorio dalle cellule di topo. Ha le stesse dimensioni di un piccolo marshmallow. E dopo una settimana, palpita. Guardate nell'angolo in alto a sinistra. Non preoccupatevi se non lo vedete bene. E' già di per sé incredibile che queste cellule battano. Ma quel che é davvero incredibile è che le cellule, quando le stimoliamo elettricamente, per esempio con un pacemaker, battono molto di più.
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?
Il che mi porta alla lezione numero due: sono le cellule che fanno tutto il lavoro. In qualche modo, gli ingegneri di biomateriali soffrono di crisi di identità, perché gli ingegneri strutturali costruiscono ponti e grandi cose, quelli informatici progettano computer, ma quel che facciamo noi è ideare tecnologie che permettano alle cellule di costruire se stesse. Cosa significa questo per noi? Facciamo una cosa molto semplice. Ricordiamo a noi stessi che le cellule non sono un concetto astratto. Ricordiamoci che le nostre cellule sostengono la vita in maniera molto reale. "Noi siamo quel che mangiamo" diventa facilmente: "Noi siamo quello che le nostre cellule mangiano". E nel caso della flora intestinale, queste cellule potrebbero anche non essere umane. Ma vale anche la pena notare che le cellule sono le mediatrici delle nostre esperienze. Dietro ogni suono, visione, tocco, gusto e odore, si trova un gruppo di cellule corrispondenti che ricevono le informazioni e le interpretano per noi. E allora ci viene da chiedere: dovremmo ampliare il nostro senso di tutela ambientale per includervi anche l'ecosistema del nostro corpo?
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.
Vi invito ad approfondire l'argomento con me, e nel frattempo vi auguro buona fortuna. Che nessuna delle vostre cellule non-cancerogene diventi mai una specie a rischio di estinzione.
Thank you.
Grazie.
(Applause)
(Applausi)