I want to talk to you about one of the biggest myths in medicine, and that is the idea that all we need are more medical breakthroughs and then all of our problems will be solved. Our society loves to romanticize the idea of the single, solo inventor who, working late in the lab one night, makes an earthshaking discovery, and voila, overnight everything's changed. That's a very appealing picture, however, it's just not true. In fact, medicine today is a team sport. And in many ways, it always has been. I'd like to share with you a story about how I've experienced this very dramatically in my own work.
Quisiera hablarles de uno de los mayores mitos de la medicina, la idea de que con más descubrimientos médicos todos nuestros problemas se resolverán. Nuestra sociedad adora la idea romántica de que un investigador solo, trabajando hasta tarde en el laboratorio una noche hace un descubrimiento estremecedor, y, listo, en una noche todo cambia. Es una idea muy deseable pero simplemente no es cierta. De hecho, la medicina hoy es un equipo deportivo. Y en muchos aspectos siempre ha sido así. Quiero compartirles una historia sobre cómo he experimentado esto dramáticamente en mi propio trabajo.
I'm a surgeon, and we surgeons have always had this special relationship with light. When I make an incision inside a patient's body, it's dark. We need to shine light to see what we're doing. And this is why, traditionally, surgeries have always started so early in the morning -- to take advantage of daylight hours. And if you look at historical pictures of the early operating rooms, they have been on top of buildings. For example, this is the oldest operating room in the Western world, in London, where the operating room is actually on top of a church with a skylight coming in. And then this is a picture of one of the most famous hospitals in America. This is Mass General in Boston. And do you know where the operating room is? Here it is on the top of the building with plenty of windows to let light in.
Soy cirujana, y los cirujanos siempre hemos tenido esa relación especial con la luz. Cuando hago una incisión dentro del cuerpo de un paciente, está oscuro. Necesitamos luz brillante para ver qué hacemos, y es por esto que, tradicionalmente, las cirugías siempre comienzan tan temprano en la mañana... para aprovechar la luz del día. Y si miran fotos históricas de los primeros quirófanos estos han estado en lo alto de los edificios. Por ejemplo, esta es la más antigua sala de cirugía de Occidente, en Londres, donde la sala de cirugía esta realmente en lo alto de la iglesia entrándole la luz del cielo. Y esta es un foto de uno de los más famosos hospitales de EE.UU. Este es el Hospital General de Massachusetts, Boston. ¿Y saben dónde está la sala de cirugía? Aquí está en lo alto del edificio llena de ventanas para que entre la luz.
So nowadays in the operating room, we no longer need to use sunlight. And because we no longer need to use sunlight, we have very specialized lights that are made for the operating room. We have an opportunity to bring in other kinds of lights -- lights that can allow us to see what we currently don't see. And this is what I think is the magic of fluorescence.
Pero actualmente en el quirófano no necesitamos más la luz solar. Y debido a que no necesitamos más usar la luz solar, tenemos luces muy especiales hechas para las salas de cirugía. Tenemos la oportunidad de llevar otras clases de luz; luces que nos permiten ver lo que normalmente no vemos. Y es por eso que creo que es mágica la fluorescencia.
So let me back up a little bit. When we are in medical school, we learn our anatomy from illustrations such as this where everything's color-coded. Nerves are yellow, arteries are red, veins are blue. That's so easy anybody could become a surgeon, right? However, when we have a real patient on the table, this is the same neck dissection -- not so easy to tell the difference between different structures. We heard over the last couple days what an urgent problem cancer still is in our society, what a pressing need it is for us to not have one person die every minute. Well if cancer can be caught early, enough such that someone can have their cancer taken out, excised with surgery, I don't care if it has this gene or that gene, or if it has this protein or that protein, it's in the jar. It's done, it's out, you're cured of cancer.
Así que permítanme retroceder un poco. Cuando estábamos en la facultad de medicina, aprendimos anatomía de ilustraciones como esta en las que todo tiene un código de color. Los nervios amarillos, las arterias rojas, las venas azules. Tan fácil que cualquiera puede volverse cirujano, ¿cierto? Sin embargo, cuando tienes un paciente real en la mesa, esta es la misma disección de cuello... no es tan fácil ver la diferencia entre las diferentes estructuras. Hemos oído en los últimos dos días lo apremiante que es aún el problema del cáncer en nuestra sociedad, lo acuciante que es para nosotros el no tener una persona muerta cada minuto. Bien, si el cáncer se puede detectar tempranamente tanto como para que alguien les pueda sacar su cáncer, extirparlo con cirugía, me tiene sin cuidado si tiene este gen o este otro o si tiene esta proteína o aquella, ya está en un frasco. Listo, está afuera, usted se curó del cáncer.
This is how we excise cancers. We do our best, based upon our training and the way the cancer looks and the way it feels and its relationship to other structures and all of our experience, we say, you know what, the cancer's gone. We've made a good job. We've taken it out. That's what the surgeon is saying in the operating room when the patient's on the table. But then we actually don't know that it's all out. We actually have to take samples from the surgical bed, what's left behind in the patient, and then send those bits to the pathology lab. In the meanwhile, the patient's on the operating room table. The nurses, anesthesiologist, the surgeon, all the assistants are waiting around. And we wait. The pathologist takes that sample, freezes it, cuts it, looks in the microscope one by one and then calls back into the room. And that may be 20 minutes later per piece. So if you've sent three specimens, it's an hour later. And very often they say, "You know what, points A and B are okay, but point C, you still have some residual cancer there. Please go cut that piece out." So we go back and we do that again, and again.
Así es como los extirpamos. Hacemos lo mejor que podemos, de acuerdo a nuestro entrenamiento y la forma que adopte y su aspecto y la relación con otras estructuras y toda nuestra experiencia, decimos, sabes qué, el cáncer se fue. Hicimos un buen trabajo. Lo sacamos. Es lo que el cirujano está diciendo en la sala de cirugía cuando el paciente está en la mesa. Pero realmente no sabemos si está afuera todo. Realmente tenemos que tomar muestras en cirugía, de lo que dejamos dentro del paciente, y enviar estos pedacitos a patología. Entre tanto, el paciente está en la mesa de operaciones. Las enfermeras, el anestesiólogo, el cirujano, todos los asistentes estamos esperando alrededor. Y esperamos. El patólogo toma la muestra, la congela, la corta, mira en el microscopio una por una y luego llama al quirófano. Puede demorar 20 minutos por muestra. Así que si ha enviado tres especímenes, es una hora después. Y muy frecuentemente dicen "Sabes qué, las muestras A y B están bien, pero en la C aún tienes cáncer residual. Por favor ve y sácalo". Así que vamos y volvemos a hacerlo, y otra vez.
And this whole process: "Okay you're done. We think the entire tumor is out." But very often several days later, the patient's gone home, we get a phone call: "I'm sorry, once we looked at the final pathology, once we looked at the final specimen, we actually found that there's a couple other spots where the margins are positive. There's still cancer in your patient." So now you're faced with telling your patient, first of all, that they may need another surgery, or that they need additional therapy such as radiation or chemotherapy. So wouldn't it be better if we could really tell, if the surgeon could really tell, whether or not there's still cancer on the surgical field? I mean, in many ways, the way that we're doing it, we're still operating in the dark.
Y todo este proceso: "Bien, está hecho. Creemos que sacamos todo el tumor". Pero muy frecuentemente, varios días después, el paciente se ha ido a casa, recibimos una llamada telefónica: "Lo siento, cuando miramos la patología final, una vez miramos la muestra final, encontramos que hay un par de puntos en los que los bordes son positivos. Aún hay cáncer en su paciente". Así que ahora uno está abocado a decirle al paciente, primero, que necesita otra cirugía, o que necesita una terapia adicional como radio o quimioterapia. Así que, ¿no sería mejor si pudiéramos realmente decir, si el cirujano pudiera realmente decir, si aún hay o no cáncer en el campo quirúrgico? Quiero decir, en cierto sentido, por la manera en que lo hacemos, aún operamos en la oscuridad.
So in 2004, during my surgical residency, I had the great fortune to meet Dr. Roger Tsien, who went on to win the Nobel Prize for chemistry in 2008. Roger and his team were working on a way to detect cancer, and they had a very clever molecule that they had come up with. The molecule they had developed had three parts. The main part of it is the blue part, polycation, and it's basically very sticky to every tissue in your body.
Así que en 2004, durante mi residencia en cirugía, tuve la gran suerte de conocer al Dr. Roger Chen, que vino a ganar el Nobel de química en el 2008. Roger y su equipo estaban trabajando en una forma de detectar el cáncer, y tenían un molécula muy ingeniosa a la que habían llegado. La molécula que habían desarrollado tenía tres partes. La parte principal es la azul, un policatión, que es básicamente muy pegajoso para todos los tejidos del cuerpo.
So imagine that you make a solution full of this sticky material and inject it into the veins of someone who has cancer, everything's going to get lit up. Nothing will be specific. There's no specificity there. So they added two additional components. The first one is a polyanionic segment, which basically acts as a non-stick backing like the back of a sticker. So when those two are together, the molecule is neutral and nothing gets stuck down. And the two pieces are then linked by something that can only be cut if you have the right molecular scissors -- for example, the kind of protease enzymes that tumors make. So here in this situation, if you make a solution full of this three-part molecule along with the dye, which is shown in green, and you inject it into the vein of someone who has cancer, normal tissue can't cut it. The molecule passes through and gets excreted. However, in the presence of the tumor, now there are molecular scissors that can break this molecule apart right there at the cleavable site. And now, boom, the tumor labels itself and it gets fluorescent.
Así que imaginen que tienen una solución repleta de este material pegajoso y se la inyectan en las venas de alguien con cáncer, todo quedará pintado. Nada será específico. No hay especificidad ahí. Así que le añadieron dos componentes adicionales. El primero un segmento polianiónico, que básicamente actúa como un antiadherente posterior como la parte de atrás de una cinta adhesiva. Así cuando están juntos, la molécula es neutra y nada se queda pegado. Y los dos pedazos están unidos por algo que sólo se puede cortar si uno tiene las tijeras moleculares correctas... por ejemplo, la clase de enzimas proteasa que producen los tumores. Así que en esta situación, si hacen una solución con esta molécula de tres partes junto con un colorante, que se muestra aquí verde y lo inyectan en una vena de alguien con cáncer, los tejidos normales no podrán cortarlo. La molécula pasa a través de ellos y es excretada. Sin embargo, en presencia del tumor, habrá ahora unas tijeras moleculares que pueden romper la molécula justamente en la parte fracturable. Y ahora, bum, el tumor se marca a sí mismo y se vuelve fluorescente.
So here's an example of a nerve that has tumor surrounding it. Can you tell where the tumor is? I couldn't when I was working on this. But here it is. It's fluorescent. Now it's green. See, so every single one in the audience now can tell where the cancer is. We can tell in the operating room, in the field, at a molecular level, where is the cancer and what the surgeon needs to do and how much more work they need to do to cut that out. And the cool thing about fluorescence is that it's not only bright, it actually can shine through tissue. The light that the fluorescence emits can go through tissue. So even if the tumor is not right on the surface, you'll still be able to see it.
Así que, aquí hay un ejemplo de un nervio rodeado por tumor. ¿Pueden decir dónde está el tumor? Yo no podía cuando trabajaba en él. Pero aquí está. Es fluorescente. Ahora es verde. Vean, así cada uno en la audiencia puede decir ahora dónde está el cáncer. Podemos decirlo en la sala de cirugía, en el campo, a nivel molecular, dónde está el cáncer y qué tiene que hacer el cirujano y cuánto más trabajo necesita hacer para sacarlo. Y lo estupendo de la fluorescencia es que no sólo brilla, realmente puede brillar a través de los tejidos. La luz que la fluorescencia emite puede atravesar los tejidos. Así que aunque el tumor no esté justo en la superficie aún puede verse.
In this movie, you can see that the tumor is green. There's actually normal muscle on top of it. See that? And I'm peeling that muscle away. But even before I peel that muscle away, you saw that there was a tumor underneath. So that's the beauty of having a tumor that's labeled with fluorescent molecules. That you can, not only see the margins right there on a molecular level, but you can see it even if it's not right on the top -- even if it's beyond your field of view. And this works for metastatic lymph nodes also.
En esta película, se puede ver que el tumor es verde. Hay realmente músculo normal en él. ¿Lo ven? Y yo estoy retirando este músculo. Pero incluso antes de que lo quitara, ustedes vieron que había tumor debajo. Esa es la belleza de tener un tumor cuyas moléculas se marcan con fluorescencia. Que uno puede, no sólo ver los márgenes ahí mismo a un nivel molecular, sino verlo incluso aunque no esté delante, aún si está más allá de su campo visual. Y sirve también para ganglios linfáticos metastásicos.
Sentinel lymph node dissection has really changed the way that we manage breast cancer, melanoma. Women used to get really debilitating surgeries to excise all of the axillary lymph nodes. But when sentinel lymph node came into our treatment protocol, the surgeon basically looks for the single node that is the first draining lymph node of the cancer. And then if that node has cancer, the woman would go on to get the axillary lymph node dissection. So what that means is if the lymph node did not have cancer, the woman would be saved from having unnecessary surgery.
La disección del ganglio centinela realmente ha cambiado la forma en que manejamos el cáncer de mama, el melanoma, etc. A las mujeres se acostumbraba hacerles cirugías realmente invalidantes extirpando todos los ganglios linfáticos axilares. Pero cuando el ganglio centinela llegó a nuestro protocolo de tratamiento, el cirujano básicamente mira el nódulo solitario que es el primer ganglio linfático al que drena el cáncer. Y entones si este nódulo tiene cáncer, la mujer irá a una disección de ganglios linfáticos axilares. Esto significa que si este ganglio no tiene cáncer, la mujer se salvará de una cirugía innecesaria.
But sentinel lymph node, the way that we do it today, is kind of like having a road map just to know where to go. So if you're driving on the freeway and you want to know where's the next gas station, you have a map to tell you that that gas station is down the road. It doesn't tell you whether or not the gas station has gas. You have to cut it out, bring it back home, cut it up, look inside and say, "Oh yes, it does have gas." So that takes more time. Patients are still on the operating room table. Anesthesiologists, surgeons are waiting around. That takes time.
Pero el ganglio centinela, la forma en que lo hacemos hoy, es como tener un mapa de carreteras sólo para saber dónde ir. Así, si uno está conduciendo en una autopista y quiere saber dónde queda la siguiente estación de gasolina, uno tiene un mapa que le dice que esa estación está en el camino. No le dice, ni sí ni no, acerca de si esa estación tiene gasolina. Usted tiene que cortar, llevarlo a casa, cortarlo, mirar dentro, y decir, "Oh sí, tiene gasolina". Esto lleva más tiempo. Los pacientes están aún en el quirófano. Anestesiólogos, cirujanos esperan alrededor. Esto lleva tiempo.
So with our technology, we can tell right away. You see a lot of little, roundish bumps there. Some of these are swollen lymph nodes that look a little larger than others. Who amongst us hasn't had swollen lymph nodes with a cold? That doesn't mean that there's cancer inside. Well with our technology, the surgeon is able to tell immediately which nodes have cancer. I won't go into this very much, but our technology, besides being able to tag tumor and metastatic lymph nodes with fluorescence, we can also use the same smart three-part molecule to tag gadolinium onto the system so you can do this noninvasively. The patient has cancer, you want to know if the lymph nodes have cancer even before you go in. Well you can see this on an MRI.
Así que con nuestra tecnología, podemos decir ahí mismo. Allí ven una cantidad de pequeñas protuberancias redondas. Algunas de estas son ganglios linfáticos inflamados que se ven un poco más grandes que otros. ¿Quién no ha tenido ganglios linfáticos inflamados por una gripa? Esto no quiere decir que dentro haya cáncer. Bien, con nuestra tecnología, el cirujano es capaz de decir inmediatamente qué nódulos tienen cáncer. No voy a profundizar mucho en ello pero nuestra tecnología, aparte de ser capaz de marcar el tumor y los ganglios linfáticos con fluorescencia, nos permite también usar la misma ingeniosa partícula tripartita para marcar gadolinio dentro del sistema así que esto puede hacerse de manera no invasiva. El paciente tiene cáncer uno quiere saber si los ganglios linfáticos tienen cáncer incluso antes de entrar. Esto se ve en una resonancia magnética.
So in surgery, it's important to know what to cut out. But equally important is to preserve things that are important for function. So it's very important to avoid inadvertent injury. And what I'm talking about are nerves. Nerves, if they are injured, can cause paralysis, can cause pain. In the setting of prostate cancer, up to 60 percent of men after prostate cancer surgery may have urinary incontinence and erectile disfunction. That's a lot of people to have a lot of problems -- and this is even in so-called nerve-sparing surgery, which means that the surgeon is aware of the problem, and they are trying to avoid the nerves.
En cirugía, es importante saber qué sacar. Pero igualmente importante es preservar cosas importantes por su función. Así que es muy importante evitar hacer daño fortuito. Y estoy hablando de nervios. Los nervios, si son dañados, pueden causar parálisis, pueden causar dolor. En el contexto del cáncer de próstata, hasta un 60% de los hombres después de una cirugía de próstata por cáncer pueden tener incontinencia urinaria y disfunción eréctil. Hay muchas personas que tienen muchos problemas; y esto incluso en la llamada 'cirugía que preserva los nervios' que significa que el cirujano está al tanto de este problema y está tratando de evitar los nervios.
But you know what, these little nerves are so small, in the context of prostate cancer, that they are actually never seen. They are traced just by their known anatomical path along vasculature. And they're known because somebody has decided to study them, which means that we're still learning about where they are. Crazy to think that we're having surgery, we're trying to excise cancer, we don't know where the cancer is. We're trying to preserve nerves; we can't see where they are.
¿Pero saben qué?, estos nervios son tan pequeños, en el contexto de un cáncer de próstata, que realmente nunca se ven. Se los sigue mediante sus conocidas vías anatómicas a lo largo de la vasculatura. Y son conocidos debido a que alguien decidió estudiarlos, lo que significa que aún estamos aprendiendo dónde están. Es una locura pensar que estamos haciendo cirugías, tratando de extirpar el cáncer y no sabemos dónde está el cáncer. Estamos tratando de preservar los nervios pero no podemos ver dónde están.
So I said, wouldn't it be great if we could find a way to see nerves with fluorescence? And at first this didn't get a lot of support. People said, "We've been doing it this way for all these years. What's the problem? We haven't had that many complications." But I went ahead anyway. And Roger helped me. And he brought his whole team with him. So there's that teamwork thing again. And we eventually discovered molecules that were specifically labeling nerves. And when we made a solution of this, tagged with the fluorescence and injected in the body of a mouse, their nerves literally glowed. You can see where they are.
Así que digo, ¿no sería grandioso si pudiéramos encontrar una forma de ver los nervios fluorescentes? Y al principio esto no tuvo mucho apoyo. Decían: "Lo hemos hecho así todos estos años. ¿Cuál es el problema? No estamos teniendo muchas complicaciones". Pero de todos modos seguí adelante. Y Roger me ayudó. Vino con toda su gente. Así que trabajamos en equipo otra vez. Y realmente descubrimos moléculas que identifican nervios. Y cuando solucionamos esto marcándolo con fluorescencia e inyectándolo en el cuerpo de un ratón, sus nervios literalmente brillaban. Pueden ver dónde están.
Here you're looking at a sciatic nerve of a mouse, and you can see that that big, fat portion you can see very easily. But in fact, at the tip of that where I'm dissecting now, there's actually very fine arborizations that can't really be seen. You see what looks like little Medusa heads coming out. We have been able to see nerves for facial expression, for facial movement, for breathing -- every single nerve -- nerves for urinary function around the prostate. We've been able to see every single nerve. When we put these two probes together ... So here's a tumor. Do you guys know where the margins of this tumor is? Now you do. What about the nerve that's going into this tumor? That white portion there is easy to see. But what about the part that goes into the tumor? Do you know where it's going? Now you do.
Aquí están viendo el nervio ciático de un ratón, y se puede ver que esa porción grande, gorda, puede verse muy fácilmente. Pero de hecho, en lo que estoy diseccionando ahora, hay realmente una ramificación muy fina que no puede verse. Vean que parece como una pequeña cabeza de Medusa que sale. Podemos ver los nervios de la expresión facial, del movimiento facial, de la respiración, cada uno de los nervios; nervios para la función urinaria alrededor de la próstata. Podemos ver cada uno de los nervios. Juntamos estas dos investigaciones... y aquí está el tumor. ¿Saben dónde están los márgenes del tumor? Ahora sí. ¿Qué dicen del nervio que pasa por este tumor? Esta porción blanca es fácil de ver. ¿Pero qué pasa con la parte que va dentro del tumor? ¿Saben a dónde está yendo? Ahora lo saben.
Basically, we've come up with a way to stain tissue and color-code the surgical field. This was a bit of a breakthrough. I think that it'll change the way that we do surgery. We published our results in the proceedings of the National Academy of Sciences and in Nature Biotechnology. We received commentary in Discover magazine, in The Economist. And we showed it to a lot of my surgical colleagues. They said, "Wow! I have patients who would benefit from this. I think that this will result in my surgeries with a better outcome and fewer complications."
Básicamente, hemos llegado a una forma de teñir tejidos y marcar con color el campo quirúrgico. Esto fue un pequeño avance. Creo que cambiará la forma en que operaremos. Publicamos nuestros resultados en las actas de la Academia Nacional de Ciencias y en Nature Biotechnology. Fuimos comentados en la revista Discover, en The Economist. Y se lo hemos mostrado a muchos de mis colegas cirujanos. Dicen: "¡Oh! Tengo pacientes que se pueden beneficiar con esto. Creo que esto hará que mis cirugías tengan mejores resultados y menos complicaciones"
What needs to happen now is further development of our technology along with development of the instrumentation that allows us to see this sort of fluorescence in the operating room. The eventual goal is that we'll get this into patients. However, we've discovered that there's actually no straightforward mechanism to develop a molecule for one-time use. Understandably, the majority of the medical industry is focused on multiple-use drugs, such as long-term daily medications. We are focused on making this technology better. We're focused on adding drugs, adding growth factors, killing nerves that are causing problems and not the surrounding tissue. We know that this can be done and we're committed to doing it.
Ahora hacen falta mayores desarrollos tecnológicos junto con desarrollos en la instrumentación que nos permitan ver este tipo de fluorescencia en las salas de cirugía. La meta eventual es que podamos llevar esto a los pacientes. Sin embargo, hemos descubierto que no hay realmente un mecanismo sencillo para desarrollar una molécula para usar una sola vez. Comprensiblemente, la mayoría de la industria médica está enfocada en drogas de uso frecuente, como drogas diarias de largo plazo. Estamos abocados a mejorar esta tecnología. Enfocados en añadir drogas y factores de crecimiento, que maten los nervios que causan problemas y no al tejido circundante. Sabemos que puede hacerse y estamos comprometidos con ello.
I'd like to leave you with this final thought. Successful innovation is not a single breakthrough. It is not a sprint. It is not an event for the solo runner. Successful innovation is a team sport, it's a relay race. It requires one team for the breakthrough and another team to get the breakthrough accepted and adopted. And this takes the long-term steady courage of the day-in day-out struggle to educate, to persuade and to win acceptance. And that is the light that I want to shine on health and medicine today.
Quiero dejarles un último pensamiento. La innovación exitosa no es algo individual. No es un esprint. No es un evento de un solo corredor. La innovación exitosa es un equipo deportivo, es una carrera de relevos. Se necesita un equipo para dar un paso y otro equipo para aceptar y adoptar ese avance. Y requiere coraje permanente para la lucha del día a día para educar, persuadir y ganar la aceptación. Y esa es la luz que quiero que brille en la salud y la medicina de hoy.
Thank you very much.
Muchas gracias.
(Applause)
(Aplausos)