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)
Je voudrais vous montrer une vidéo avec quelques modèles avec lesquels je travaille. Toutes ont une taille parfaite car elles n'ont pas un gramme de graisse. Ais-je dit qu'elles sont magnifiques? Et qu'elles sont des modèles scientifiques? (Rires)
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.
Peut-être vous avez déjà deviné, je suis ingénieur en tissus, et celui-ci est une vidéo sur un coeur battant que j'ai conçu au laboratoire. Un jour nous espérons que ces tissus serviront de pièces détachées pour le corps humain. Mais ce dont je vous parlerai aujourd'hui, c'est la manière dont ces tissus font des modèles géniaux.
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.
Penchons-nous sur la procédure de développement d'un medicament. Nous devons formuler le médicament, le tester en laboratoire, sur des animaux, et puis faire les essais cliniques, que l'on pourrait appeler tests humains, avant que le medicament soit commercialisé. Cela coûte beaucoup d'argent, beaucoup de temps, et parfois, même quand le médicament arrive sur le marché, il agit de façon imprévisible et s'avère être nuisible. Plus l'échec survient tard, pires sont les conséquences.
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.
Tout se résume à deux problèmes. Le premier est que les humains ne sont pas des souris; et le second est que malgré nos similitudes incroyables, les petites différences entre vous et moi ont un impact sur la façon dont nous métabolisons les medicaments et la manière dont ceux-ci nous affectent.
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.
Et si nous pouvions avoir de meilleurs modèles en laboratoire qui pourraient non seulement nous imiter mieux que des souris mais qui en plus reflèteraient notre diversité? Voyons comment nous pouvons faire ceci avec l'ingénierie de tissus.
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.
L'une des technologies clés, qui est vraiment importante, est celle des cellules souches pluripotentes induites. Elle a été récemment développée au Japon. OK, cellules souches pluripotentes induites. Elles ressemblent beaucoup aux cellules souches des embryons à l'exception des controverses. Nous induisons des cellules, par exemple celles de la peau, en ajoutant quelques genes, en les cultivant, puis en les récoltant. Elles sont des cellules de peau qui peuvent être transformées, avec une sorte d'amnésie cellulaire, dans un état embryonnaire. Sans controverse, c'est l'élément "cool" numéro 1. Élément cool numéro 2 : avec elles, vous pouvez cultiver n'importe quel type de tissu. Cerveau, cœur, foie, vous développez la photo à partir de vos cellules. On peut donc créer un modèle de votre cœur, de votre cerveau sur une puce.
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.
Générer des tissus avec une densité et un comportement prédecibles est la deuxième partie, clé pour adopter ces modèles à la recherche de nouveaux médicaments. Celui-ci est le schéma d'un bioréacteur que nous développons dans notre laboratoire pour créer des tissus d'une manière plus modulaire et plus évolutive. Imaginez un version massivement parallèle de ceci avec des milliers de morceaux de tissu humain. Cela serait comme avoir un test clinique sur une puce.
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.
Mais une autre chose sur ces cellules souches pluripotentes induites c'est que si nous prenons quelques cellules de peau, disons, de personnes avec une maladie génétique et que nous développons des tissus à partir d'elles, nous pouvons en fait utiliser des techniques de développement de tissus pour générer des modèles de ces maladies au laboratoire. Voici un exemple du laboratoire de Kevin Eggan à Harvard. Ils ont géneré des neurones à partir de ces cellules souches pluripotentes induites pour des patients atteints de la Maladie de Lou Gehrig, et les ont différenciées comme neurones, et ce qui est incroyable c'est que ces neurones montrent elles aussi des symptômes de la maladie. Alors, avec des modèles de maladie comme ceux-ci, nous pouvons contre-attaquer plus rapidement que jamais, comprendre la maladie mieux que jamais, et peut-être découvrir des médicaments encore plus rapidement. Voici un autre exemple de cellules souche spécifiques à un patient qui ont été conçues pour une personne atteinte de rétinite pigmentaire. Il s'agit d'une dégénérescence de la rétine. C'est une maladie qui affecte ma famille, et nous espérons que des cellules comme celles-ci nous aideront à trouver un moyen de guérison.
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.
Certaines personnes pensent que ces modèles semblent très bien mais demandent : "Bon, sont-ils aussi bons que les souris?" Après tout, la souris est un organisme complet. avec des réseaux d'organes qui interagissent. Un médicament pour le cœur peut être métabolisé au foie et quelques sous-produits peuvent être stockés dans la graisse. Ne perdez-vous pas tout ça, avec ces modèles de développement de tissus? Ceci est une autre tendance dans le secteur. En combinant l'ingénierie des tissus avec la microfluidique, le secteur évolue vers un modèle de l'écosystème du corps dans son intégralité, avec des systèmes d'organes complets pour être capables de tester la manière qu'a un médicament pour la tension d'affecter votre foie ou, celle qu'a un antidépresseur d'affecter votre cœur. Ces systèmes sont vraiment difficiles à construire, mais nous commençons à en être capables, alors, soyez attentifs.
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.
Mais ceci n'est pas tout, car une fois qu'un médicament est approuvé, l'ingénierie de tissus peut en fait nous aider à développer des traitement plus personnalisés. Ceci est un exemple qui pourrait vous toucher un jour, même si j'espère que ce ne sera jamais le cas. Imaginez que vous receviez un appel pour annoncer la mauvaise nouvelle que vous pourriez être atteint d'un cancer. Ne préféreriez-vous pas savoir si les medicaments que vous allez prendre guériront votre maladie ? Voici un exemple du laboratoire de Karen Burg, où ils sont en train d'utiliser des technologies de jet d'encre pour imprimer des cellules de cancer du sein et étudier leurs progressions et leurs traitements. Et quelques collègues chez Tufts sont en train de mixer des modèles comme ceux-ci, avec des os crées grâce à l'ingénierie de tissus, pour regarder comment le cancer pourrait se propager d'une partie du corps à une autre, et vous pouvez imaginer que ce type de puces multi-tissus seront la prochaine génération de ce type d'étude.
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)
Pensez aux modèles que nous venons d'aborder, vous pouvez voir qu'à long terme l'ingénierie de tissus est prête à révolutionner la création de médicaments à chaque étape du processus : la modélisation de maladies pour une meilleur formulation des médicaments, des modèles parallèles avec des tissus humains qui aideront à révolutionner les tests de laboratoire, réduire les tests sur les animaux et les êtres humains des essais cliniques, et les thérapies individuelles qui perturberont ce que nous avons même consideré comme un marché. Essentiellement, nous accélérons le retour entre le développement de molécules et la connaissance de leurs effets dans le corps humain. Notre processus pour ceci est la projection de la biotechnologie et de la pharmacologie dans la technologie de l'information, nous aidant à découvrir et évaluer des médicaments, plus rapidement, à un coût inférieur et plus efficacement. Ceci donne une nouvelle signification aux modèles contre les tests sur des animaux, n'est-ce pas? Merci. (Applaudissements)