Jeg vil gerne vise jer et filmklip af nogle af modellerne jeg arbejder med. De har alle den perfekte størrelse, og de har ikke et gram fedt. Fik jeg nævnt at de er dejlige? Og de er videnskabelige modeller? (Griner)
I'd like to show you a video of some of the models I work with. They're all the perfect size, and they don't have an ounce of fat. Did I mention they're gorgeous? And they're scientific models? (Laughs)
Som I måske har gættet, er jeg vævs ingeniør, og dette er et filmklip af noget af det bankende hjerte som jeg har udviklet i laboratoriet. Og vi håber at disse væv en dag kan bruges som reservedele til den menneskelige krop. Men det jeg vil fortælle jer om i dag er hvordan disse stykker væv kan være glimrende modeller.
As you might have guessed, I'm a tissue engineer, and this is a video of some of the beating heart that I've engineered in the lab. And one day we hope that these tissues can serve as replacement parts for the human body. But what I'm going to tell you about today is how these tissues make awesome models.
Jamen, lad os tænke på lægemiddels-bedømmelses-processen et øjeblik. Man går fra lægemiddelformulering,laboratorietest, dyreforsøg, og så kliniske forsøg, som man kunne kalde menneskelige forsøg, før lægemidlerne kommer på markedet. Det koster mange penge, meget tid, og nogle gange, selv når et lægemiddel kommet på markedet, opfører det sig uforudsigeligt og skader faktisk mennesker. Og jo senere det fejler, jo værre er konsekvenserne.
Well, let's think about the drug screening process for a moment. You go from drug formulation, lab testing, animal testing, and then clinical trials, which you might call human testing, before the drugs get to market. It costs a lot of money, a lot of time, and sometimes, even when a drug hits the market, it acts in an unpredictable way and actually hurts people. And the later it fails, the worse the consequences.
Det kan koges ned til to punkter. Et, mennesker er ikke rotter, og to, på trods af vores utrolige ligheder med hinanden, har de små forskelle mellem dig og mig faktisk en kæmpe indvirkning på hvordan vi metaboliserer lægemidler og hvordan disse lægemidler påvirker os.
It all boils down to two issues. One, humans are not rats, and two, despite our incredible similarities to one another, actually those tiny differences between you and I have huge impacts with how we metabolize drugs and how those drugs affect us.
Så hvad hvis vi havde bedre modeller i laboratoriet der ikke kun kunne efterligne os bedre end rotter men også afspejle vores forskelligheder? Lad os se hvordan vi kan gøre det med vævsopbygning.
So what if we had better models in the lab that could not only mimic us better than rats but also reflect our diversity? Let's see how we can do it with tissue engineering.
En af de væsentligste teknologier, der er virkelig vigtig, er det der hedder inducerede pluripotente stamceller. De blev for nylig udviklet i Japan. Okay, inducerede pluripotente stamceller. De er meget lig embryoniske stamceller men uden kontroverserne. Vi inducerer celler, okay, lad os sige, hudceller, ved at tilføje et par gener til dem, dyrke dem, og så høste dem. Så de er hudceller der kan snydes, lidt ligesom cellulært hukommelsestab, tilbage til en fostertilstand. Så uden kontroversen, det er den første fede ting. Den anden fede ting, er at man kan dyrke enhver type væv ud af dem: hjerne, hjerte, lever, I forstår det, men ud af dine celler. Så vi kan lave en model af dit hjerte, din hjerne på en chip.
One of the key technologies that's really important is what's called induced pluripotent stem cells. They were developed in Japan pretty recently. Okay, induced pluripotent stem cells. They're a lot like embryonic stem cells except without the controversy. We induce cells, okay, say, skin cells, by adding a few genes to them, culturing them, and then harvesting them. So they're skin cells that can be tricked, kind of like cellular amnesia, into an embryonic state. So without the controversy, that's cool thing number one. Cool thing number two, you can grow any type of tissue out of them: brain, heart, liver, you get the picture, but out of your cells. So we can make a model of your heart, your brain on a chip.
At udvikle væv med en forudsigelig densitet og opførsel er det andet stykke, og vil være virkelig væsentlig for at få disse modeller brugt til opdagelsen af lægemidler. Og dette er et skema over en bioreaktor som vi udvikler i vores laboratorium for at hjælpe med at udvikle væv på en mere modulær, skalerbar måde. Derudover, forestil jer en massiv parallel version af dette med tusindevis af menneskelige vævsdele. Det ville være ligesom at have kliniske forsøg på en chip.
Generating tissues of predictable density and behavior is the second piece, and will be really key towards getting these models to be adopted for drug discovery. And this is a schematic of a bioreactor we're developing in our lab to help engineer tissues in a more modular, scalable way. Going forward, imagine a massively parallel version of this with thousands of pieces of human tissue. It would be like having a clinical trial on a chip.
Men en anden ting ved disse inducerede pluripotente stamceller er at hvis vi tager nogle hudceller, for eksempel, fra mennesker med en genetisk sygdom og vi udvikler væv af dem, så kan vi faktisk bruge væv-udviklings teknikker til at generere modeller af de sygdomme i laboratoriet. Her er et eksempel fra Kevin Eggans laboratorium ved Harvard. Han genererede neuroner af disse inducerede pluripotente stamceller fra patienter der har Lou Gehrigs sygdom, og han adskilte dem til neuroner, og det der er forbløffende er at disse neuroner også viste symptomer på sygdommen. Så med disse sygdoms modeller, kan vi kæmpe imod hurtigere end nogensinde før, og forstå sygdommen bedre end nogensinde før, og måske udvikle lægemidler hurtigere. Dette er et andet eksempel på patient specifikke stamceller der blev udviklet fra en med retinitis pigmentosa. Dette er degeneration af nethinden. Det er en sygdom der ligger til min familie, og vi håber virkelig at celler som disse vil hjælpe os med at finde en kur.
But another thing about these induced pluripotent stem cells is that if we take some skin cells, let's say, from people with a genetic disease and we engineer tissues out of them, we can actually use tissue-engineering techniques to generate models of those diseases in the lab. Here's an example from Kevin Eggan's lab at Harvard. He generated neurons from these induced pluripotent stem cells from patients who have Lou Gehrig's Disease, and he differentiated them into neurons, and what's amazing is that these neurons also show symptoms of the disease. So with disease models like these, we can fight back faster than ever before and understand the disease better than ever before, and maybe discover drugs even faster. This is another example of patient-specific stem cells that were engineered from someone with retinitis pigmentosa. This is a degeneration of the retina. It's a disease that runs in my family, and we really hope that cells like these will help us find a cure.
Så nogle mennesker mener at disse modeller lyder gode, men spørger, "Jamen, er disse virkelig lige så gode som rotten?" Rotten er en hel organisme, trods alt, med interagerende netværker af organismer. Et lægemiddel til et hjertet kan metaboliseres i leveren, og nogle af biprodukterne kan blive opbevaret i fedtet. Går man ikke glip af alt det med vævs konstruerede modeller? Jamen, dette er en anden trend i feltet. Ved at kombinere vævs konstruerende teknikker med mikrofluidik, udvikler feltet sig faktisk i den retning, en model af hele kroppens økosystem, komplet med adskillige organsystemer for at være i stand til at teste hvordan et lægemiddel man måske tager mod ens blodtryk kan påvirke ens lever eller et antidepressiv kan påvirke ens hjerte. Disse systemer er virkelig svære at bygge, men vi er lige begyndt at kunne nå dertil, så, hold øje.
So some people think that these models sound well and good, but ask, "Well, are these really as good as the rat?" The rat is an entire organism, after all, with interacting networks of organs. A drug for the heart can get metabolized in the liver, and some of the byproducts may be stored in the fat. Don't you miss all that with these tissue-engineered models? Well, this is another trend in the field. By combining tissue engineering techniques with microfluidics, the field is actually evolving towards just that, a model of the entire ecosystem of the body, complete with multiple organ systems to be able to test how a drug you might take for your blood pressure might affect your liver or an antidepressant might affect your heart. These systems are really hard to build, but we're just starting to be able to get there, and so, watch out.
Men det er ikke engang det hele, fordi når et lægemiddel er godkendt, kan de vævsopbyggende teknikker faktisk hjælpe os med at udvikle mere individualiserede behandlinger. Dette er et eksempel som I måske vil bekymre jer om en dag, og det håber jeg I aldrig gør, fordi forestil jer, hvis I nogensinde får den opringning der giver en den dårlige nyhed, at man måske har kræft. Ville I ikke hellere teste for at se om de kræft lægemidler I skal til at tage virker mod Jeres kræft? Dette er et eksempel fra Karen Burgs laboratorium, hvor de bruger inkjet teknologi til at printe brystkræft celler og studere deres progression og behandlinger. Og nogle af vores kolleger ved Tufts blander modeller som disse med vævs konstruerede knogler for at se hvordan kræft kan sprede sig fra en del af kroppen til den næste, og man kan forestille sig denne slags multi-vævs chips som værende den næste generation af denne slags studier.
But that's not even all of it, because once a drug is approved, tissue engineering techniques can actually help us develop more personalized treatments. This is an example that you might care about someday, and I hope you never do, because imagine if you ever get that call that gives you that bad news that you might have cancer. Wouldn't you rather test to see if those cancer drugs you're going to take are going to work on your cancer? This is an example from Karen Burg's lab, where they're using inkjet technologies to print breast cancer cells and study its progressions and treatments. And some of our colleagues at Tufts are mixing models like these with tissue-engineered bone to see how cancer might spread from one part of the body to the next, and you can imagine those kinds of multi-tissue chips to be the next generation of these kinds of studies.
Så med tanke på modellerne vi lige har drøftet, kan I se, fremadrettet, at vævsopbygning faktisk er klar til at hjælpe med at revolutionere lægemiddel bedømmelse på hvert skridt hen af vejen: sygdoms modeller der laver bedre udarbejdelser af lægemidler, massivt parallelle menneskelige vævs modeller der hjælper med at revolutionere test i laboratorier, reducerer dyreforsøg og menneskelige forsøg i kliniske afprøvninger, og individualiserede behandlinger der afbryder hvad vi overhovedet forstår som et marked i det hele taget. I bund og grund fremskynder vi dramatisk den feedback mellem at udvikle et molekule og at lære om hvordan det opfører sig i den menneskelige krop. Vores process for at gøre dette transformerer dybest set bioteknologi og farmakologi til en informations teknologi, der hjælper os med at opdage og evaluere lægemidler hurtigere, billigere og mere effektivt. Det giver ny mening til modeller imod dyreforsøg, gør det ikke? Tak. (Bifald)
And so thinking about the models that we've just discussed, you can see, going forward, that tissue engineering is actually poised to help revolutionize drug screening at every single step of the path: disease models making for better drug formulations, massively parallel human tissue models helping to revolutionize lab testing, reduce animal testing and human testing in clinical trials, and individualized therapies that disrupt what we even consider to be a market at all. Essentially, we're dramatically speeding up that feedback between developing a molecule and learning about how it acts in the human body. Our process for doing this is essentially transforming biotechnology and pharmacology into an information technology, helping us discover and evaluate drugs faster, more cheaply and more effectively. It gives new meaning to models against animal testing, doesn't it? Thank you. (Applause)