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)
Saya ingin menunjukkan video dari beberapa model yang bekerja dengan saya. Model-model ini ukurannya sempurna dan tidak memiliki lemak sedikitpun. Oh iya, mereka juga cantik. Dan, mereka model ilmiah. (Tawa)
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.
Seperti mungkin bisa Anda tebak. Saya seorang insinyur jaringan tubuh dan inilah video dari beberapa jantung yang berdetak yang saya buat dalam laboratorium. Suatu hari kami berharap jaringan tubuh ini dapat menjadi onderdil pengganti bagi tubuh manusia. Namun yang ingin saya bicarakan hari ini adalah bagaimana jaringan tubuh dapat membuat model yang luar biasa.
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.
Mari kita berpikir sejenak tentang proses penyaringan obat, dimulai dari perumusan obat, pengujian lab, pengujian pada hewan, lalu uji klinis, yang berarti juga pengujian pada manusia sebelum obat itu sampai di pasar. Pengujian itu memerlukan banyak uang, waktu, dan terkadang, walaupun obat itu sampai di pasaran, obat itu bisa jadi tidak terduga dan mencelakai orang. Semakin lama obat itu gagal, akibatnya semakin buruk.
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.
Semua hal itu kembali kepada dua hal. Pertama, manusia bukanlah tikus, dan kedua, walaupun manusia dan tikus memiliki kesamaan yang luar biasa, sebenarnya perbedaan kecil antara saya dengan Anda lah yang memiliki dampak besar akan bagaimana kita mengolah obat dan bagaimana dampak obat itu kepada kita.
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.
Jadi bagaimana jika kita memiliki model yang lebih baik di lab yang tidak hanya dapat meniru diri kita lebih baik dibandingkan tikus namun juga mencerminkan keragaman kita? Mari kita lihat bagaimana kita melakukannya dengan rekayasa jaringan.
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.
Salah satu teknologi kunci yang penting adalah yang disebut "sel induk pluripoten diinduksi." Sel ini baru-baru ini dikembangkan di Jepang. Baiklah, sel induk pluripoten diinduksi. Sel ini sangat menyerupai sel induk embrio kecuali tanpa kontroversi. Kami menginduksi sel, katakanlah sel kulit, dengan menambahkan beberapa gen, lalu membiakannya, dan memanennya. Jadi, ini adalah sel kulit yang dapat dipermainkan, seperti sel yang lupa ingatan, menjadi tingkat embrio. Jadi tanpa kontroversi, itulah hal hebat pertama. Hal hebat kedua, Anda dapat membuat jaringan tubuh apapun dari sel itu: otak, jantung, hati, Anda dapat membayangkan dari sel Anda sendiri. Jadi kami dapat membuat model dari jantung dan otak Anda pada sebuah kepingan.
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.
Membuat jaringan dengan massa jenis dan perilaku yang dapat diprediksi adalah bagian keduanya, yang akan benar-benar menjadi kunci menuju model yang dapat diambil bagi penemuan obat. Dan inilah skema dari bioreaktor yang kami kembangkan di dalam lab kami untuk membantu para insinyur memilah dan memperbesar. Di masa depan, bayangkanlah versi paralel dari hal ini di mana ada ratusan lembar jaringan tubuh manusia. Ini akan seperti melakukan uji klinis dalam sebuah kepingan.
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.
Namun hal lain tentang sel induk pluripoten diinduksi ini adalah jika kita mengambil beberapa sel kulit, katakanlah dari orang dengan penyakit keturunan lalu merekayasa jaringan tubuh dari sel kulit itu, kita dapat menggunakan teknik rekayasa jaringan tubuh untuk membuat model dari penyakit itu di lab. Inilah contoh dari lab Kevin Eggan di Harvard. Dia membuat sel syaraf dari sel induk pluripoten diinduksi itu dari pasien yang menderita Penyakit Lou Gehrig, dan dia mengembangkan sel induk ini menjadi sel syaraf, dan yang menakjubkan adalah sel syaraf itu juga menunjukkan gejala-gejala penyakit itu. Jadi dengan model penyakit seperti ini, kita dapat melawan dan memahami penyakit lebih cepat dibandingkan sebelumnya, dan mungkin kita dapat menemukan obatnya lebih cepat lagi. Inilah contoh lain dari sel induk pribadi pasien yang direkayasa dari seseorang dengan retinitis pigmentosa. Ini adalah penyakit penurunan kerja retina. Penyakit yang ada di keluarga saya, dan kami sangat berharap bahwa sel-sel seperti ini akan membantu kami mencari obatnya.
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.
Jadi beberapa orang berpikir model-model ini terdengar bagus, namun bertanya, "Apakah model ini sebaik tikus?" Bagaimanapun, tikus adalah makhluk hidup dengan jaringan organ tubuh yang saling berhubungan. Obat bagi jantung dapat diolah di dalam hati dan beberapa produk sampingnya dapat tersimpan di dalam lemak. Apakah kita tidak melewatkan ini dengan model? Ini adalah kecenderungan lain di dalam bidang ini. Dengan menggabungkan teknik rekayasa jaringan dengan mikrofluida, bidang ini sebenarnya berkmebang menuju ke sana, ke arah model dengan seluruh ekosistem tubuh, lengkap dengan berbagai sistem organ untuk dapat menguji bagaimana pengaruh obat pada tekanan darah Anda dan hati Anda atau bagaimana obat antidepresi mempengaruhi jantung Anda. Sistem ini sangat sulit dibuat, namun kami baru mulai dapat mengarah ke sana, jadi, lihat saja.
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.
Namun itupun belum semua, karena saat obat disetujui, teknik rekayasa jaringan dapat membantu mengembangkan perawatan yang lebih pribadi. Ini adalah contoh yang mungkin suatu saat Anda pedulikan, namun saya harap tidak, bayangkan jika Anda mendapatkan telepon yang memberi kabar buruk bahwa Anda mungkin menderita kanker. Tidakkah Anda ingin melihat apakah obat kanker yang akan Anda makan akan bekerja mengatasi penyakit kanker itu? Ini adalah contoh dari lab Karen Burg, di mana mereka menggunakan teknologi inkjet untuk mencetak sel kanker payudara dan mempelajari kemajuan dari perawatannya. Dan beberapa rekan kami di Tufts menggabungkan model-model itu seperti merekayasa tulang untuk melihat bagaimana kanker menyebar dari satu bagian tubuh ke bagian tubuh selanjutnya, dan Anda dapat membayangkan kepingan dari banyak jaringan ini akan menjadi kajian tahap selanjutnya.
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)
Jadi mengingat model yang baru saja kita bicarakan, Anda dapat melihat, di masa depan, rekayasa jaringan tubuh sebenarnya siap membantu merevolusi penyaringan obat pada setiap tahapannya: model penyakit untuk perumusan obat yang lebih baik, model jaringan tubuh paralel untuk membantu merevolusi pengujian lab, mengurangi pengujian pada hewan dan manusia dalam uji klinis, dan perawatan pribadi yang mengganggu apa yang kita pikir sebagai sebuah pasar. Pada dasarnya, kami mempercepat umpan balik antara mengembangkan molekul dan mempelajari bagaimana molekul itu berhubungan dengna tubuh manusia dengan pesat. Proses kami dalam hal ini pada dasarnya mengubah bioteknologi dan farmakologi menjadi teknologi informasi, membantu kami menemukan dan menguji obat dengan lebih cepat, lebih murah, dan lebih efisien. Memberikan pengertian baru pada model dibandingkan dengan pengujian pada hewan, bukan? Terima kasih. (Tepuk tangan)