Dámy a pánové. Dovoluji si představit vám lidský genom. (Potlesk) Chromozom č. 1, vlevo nahoře. Vpravo dole jsou chromozomy pohlaví. Ženy mají dvě kopie toho velkého X chromozomu; muži mají X a ovšem také tu malou kopii Y. Je mi to líto, chlapci, ale je to jen tahle maličkost, která vás odlišuje. Takže, pokud si ten genom přiblížíte, uvidíte tuto dvojitou šroubovici -- kód života vypsán těmito čtyřmi biochemickými písmeny, kterým říkáme báze, že ano: A, C, G a T, Kolik je jich v lidském genomu? Asi tři miliardy. Je to velké číslo? No, každý se může ohánět velkými čísly. Ale fakt je, že kdybychom vložili jednu bázi na každý pixel tohoto displeje s rozlišením 1280 x 800, potřebovali bychom 3000 displejů, abychom se mohli na genom podívat. Takže je opravdu veliký.
Ladies and gentlemen, I present to you the human genome. (Applause) Chromosome one -- top left, bottom right -- are the sex chromosomes. Women have two copies of that big X chromosome; men have the X and, of course, that small copy of the Y. Sorry boys, but it's just a tiny little thing that makes you different. So if you zoom in on this genome, then what you see, of course, is this double-helix structure -- the code of life spelled out with these four biochemical letters, or we call them bases: A, C, G and T. How many are there in the human genome? Three billion. Is that a big number? Well, everybody can throw around big numbers. But in fact, if I were to place one base on each pixel of this 1280x800-resolution screen, we would need 3,000 screens to take a look at the genome. So it's really quite big.
A možná kvůli té velikosti se skupina lidí -- mimochodem, všichni měli chromozom Y -- rozhodla, že jej budou sekvenovat. (Smích) A tak za 15 let a 4 miliardy dolarů byl genom sekvenován a publikován. V roce 2003 zveřejnili konečnou verzi, ale stále na tom pracují. To vše bylo uděláno na přístroji, který vypadá takhle. Stojí to asi dolar za bázi a je to velmi pomalé.
And perhaps because of its size, a group of people -- all, by the way, with Y chromosomes -- decided they would want to sequence it. (Laughter) And so 15 years, actually, and about four billion dollars later, the genome was sequenced and published. In 2003, the final version was published, and they keep working on it. That was all done on a machine like this. It costs about a dollar for each base -- a very slow way of doing it.
No dobrá, lidičky. Přišel jsem, abych vám řekl, že svět se úplně změnil a nikdo z vás to neví. Co děláme teď je, že vezmeme genom, udělame nějakých 50 kopií, rozsekáme je na malé kousky, asi 50 bází dlouhé, a pak uděláme sekvenování, které je masivně paralelní. A výsledek vložíme do softwaru, kde to znovu složíme a řekneme vám výsledek. Pro srovnání, abyste si udělali obrázek toho procesu, Projekt Lidský genom má 3 gigabáze, že ano. Jeden proces na jedné z těchto mašin udělá 200 gigabází za týden. A to číslo, 200, změníme v létě na 600 -- a nevidíme žádné příznaky zpomalování tempa prokroku. Takže, cena báze, sekvenováni na jednu bázi, klesla stomilionkrát. To odpovídá tomu, že byste naplnili nádrž auta benzinem v roce 1998, počkali do roku 2011, a pak mohli jet k Jupiteru a zpět, dvakrát.
Well, folks, I'm here to tell you that the world has completely changed, and none of you know about it. So now what we do is take a genome, we make maybe 50 copies of it, we cut all those copies up into little 50-base reads, and then we sequence them, massively parallel. Then we bring that into software and reassemble it, and tell you what the story is. So to give you a picture of what this looks like, the Human Genome Project: 3 gigabases, right? One run on one of these modern machines: 200 gigabases in a week. And that 200 is going to change to 600 this summer, and there's no sign of this pace slowing. The price of a base, to sequence a base, has fallen 100 million times. That's the equivalent of you filling up your car with gas in 1998, waiting until 2011, and now you can drive to Jupiter and back twice.
(Smích)
(Laughter)
Růst populace světa, počet prodaných PC, objem lékařské literatury, Mooreho zákon, stará metoda sekvenování -- a tohle je nový archiv. Kluci, tohle je logaritmická škála; není obvyklé vidět grafy, které takhle rychle rostou. Takže světová kapacita sekvenování je tak 50 000 až 100 000 lidských genomů ročně. Tohle víme na základě objednávek na tyhle přístroje. Čeká se, že tohle se zdvojnásobi až zčtyřnásobí rok od roku v dohledné budoucnosti. Jedna laboratoř, která představuje 20 % celkové kapacity, se jmenuje Pekingský genomický ústav. Mimochodem: Číňané vyhrávají tento závod o nový Měsíc. A co to znamená pro medicínu?
World population, PC placements, the archive of all of medical literature, Moore's law, the old way of sequencing, and here's all the new stuff. Guys, this is a long scale; you don't typically see lines that go up like that. So the worldwide capacity to sequence human genomes is something like 50,000 to 100,000 human genomes this year. We know this based on the machines that are being placed. This is expected to double, triple or maybe quadruple year over year for the foreseeable future. In fact, there's one lab in particular that represents 20 percent of all that capacity: It's called the Beijing Genomics Institute. The Chinese are absolutely winning this race to the new Moon, by the way. What does this mean for medicine?
Tak třeba -- žena má 37 let. Je ve stadiu 2 rakoviny prsu (estrogen receptor-positive). Léčí ji chirurgicky, chemoterapií a ozařováním. Jde domů. Za dva roky je zpět se stadiem 3 C rakoviny vaječníku. Bohužel, znovu ji léčí chirugicky a chemoterapií. Za tři roky se vrátí ve věku 42 let s další rakovinou vaječníku a má další chemoterapii. Šest měsíců poté je zpět v nemocnici s akutní leukemií (myeloid Leukemia). Dojde k respiračnímu selhání a za osm dní zemře.
So a woman, age 37, presents with stage 2 estrogen receptor-positive breast cancer. She is treated with surgery, chemotherapy and radiation. She goes home. Two years later, she comes back with stage 3C ovarian cancer, unfortunately; treated again with surgery and chemotherapy. She comes back three years later at age 42 with more ovarian cancer, more chemotherapy. Six months later, she comes back with acute myeloid leukemia. She goes into respiratory failure and dies eight days later.
Tak za prvé, způsob, kterým ji léčili, za méně než 10 let bude vypadat jako pouštění žilou. A to proto, že lidé jako je můj kolega Rick Wilson, který pracuje v Genomickém ústavu Washingtonské university, se podíval se na data této ženy post mortem. Sekvenoval dva vzorky DNA, jeden ze zdravých buňek kůže, jeden z morku kosti, který byl napaden rakovinou. Sekvenoval celý genom obou vzorků. Zabralo to pár týdnů -- což není velký problém. A když pomocí softwaru srovnal tyto dva genomy, zjistil, mimo jiné, vypuštění 2.000 bází z tří miliard bází genomu. Tyto báze tvoří gen zvaný TP53. Pokud máte mutaci, kterou toto vypuštění představuje, máte 90% pravděpodobnost, že dostanete rakovinu.
So first: the way in which this woman was treated, in as little as 10 years, will look like bloodletting. And it's because of people like my colleague, Rick Wilson, at the Genome Institute at Washington University, who decided to take a look at this woman postmortem. And he took skin cells, healthy skin and cancerous bone marrow, and sequenced the whole genomes of both of them in a couple of weeks, no big deal. Then he compared those two genomes in software, and what he found, among other things, was a deletion -- a 2,000-base deletion across three billion bases in a particular gene called TP53. If you have this deleterious mutation in this gene, you're 90 percent likely to get cancer in your life.
Bohužel, této ženě toto poznání již nepomohlo, ale má vážné, tedy hluboké, důsledky pro její rodinu. Tím myslím, že pokud mají stejnou mutaci a nechají si udělat tento test a rozumí mu, mohou jít a nechat si dělat pravidelné testy a objevit tu rakovinu včas a mít šanci na podstatně delší život.
So unfortunately, this doesn't help this woman, but it does have severe -- profound, if you will -- implications to her family. I mean, if they have the same mutation, and they get this genetic test and they understand it, then they can get regular screens and can catch cancer early, and potentially live a significantly longer life.
Dovolte mi teď představit dvojčata Beereovy, kterým, když jim byly dva roky, lékaři diagnostikovali mozkovou obrnu. Jejich maminka je velmi statečná žena, která nevěřila tomu, že by děti měly odpovídající příznaky. Pomocí internetu a ohromného úsilí se jí podařilo přesvědčit lékaře, že děti mají něco jiného. Měly druh distonie, která se projevuje se křečovitým stahem svalů. Dali jim lék L-Dopa a příznaky se zlepšily, ale úplně je to neuzdravilo. Stále byly velké problémy.
Let me introduce you to the Beery twins, diagnosed with cerebral palsy at the age of two. Their mom is a very brave woman who didn't believe it; the symptoms weren't matching up. And through some heroic efforts and a lot of Internet searching, she was able to convince the medical community that, in fact, they had something else. They had dopa-responsive dystonia. And so they were given L-Dopa, and their symptoms did improve, but they weren't totally asymptomatic. Significant problems remained.
No a tenhle pán na tomto obrázku je John Beery, který šťastnou náhodou byl ředitelem informatiky firmy zvané "Životní technologie". Je to jedna ze dvou firem, které vyrábí tyhle přístroje, které dělají masivně paralelní sekvenování. A tak zařídil, že genom jeho dětí byl sekvenován. Našli celou řadu mutací genu zvaného SPR, což je gen, který mimo jiné organizuje produkci serotoninu. A tak k tomu L-Dopa přidali dětem medicínu, která usnadňuje produkci serotoninu, a ty děti se teď vyvíjí normálně. Vážení, tohle by se nepovedlo bez sekvenování genomu. V té době, to se stalo před pár lety, to stálo 100 000 dolarů. Dnes (rok 2011) to stojí 10 000 dolarů, příští rok 1 000 dolarů. A další rok -- 100 dolarů, plus-minus rok. Tak rychle se tento obor rozvíjí.
Turns out the gentleman in this picture is a guy named Joe Beery, who was lucky enough to be the CIO of a company called Life Technologies. They're one of two companies that makes these massive whole-genome sequencing tools. And so he got his kids sequenced. What they found was a series of mutations in a gene called SPR, which is responsible for producing serotonin, among other things. So on top of L-Dopa, they gave these kids a serotonin precursor drug, and they're effectively normal now. Guys, this would never have happened without whole-genome sequencing. At the time -- this was a few years ago -- it cost $100,000. Today it's $10,000, next year, $1,000, the year after, $100, give or take a year. That's how fast this is moving.
Tak tady je klouček jménem Nick. Má rád Batmana a střikací pistole. Stalo se, že jednoho dne se Nick ukázal v dětské nemocnici s nafouklým bříškem, jako mají oběti hladovění. Ale ne proto, že by nejedl, ale proto, že když jí, jeho střeva se v podstatě otevřou a jejich obsah se vyleje do žaludku. Tak asi po stovce chirurgických zákroků se podíval na matku a řekl, "Mami, prosím modli se za mě, mám tolik bolestí..." Jeho pediatr, který měl znalosti z klinické genetiky, neměl tušení, co s tím klukem je, ale řekl: "Udělejme sekvenci genomu toho kluka." Našli mutaci v jednom místě, u genu, který kontroluje naprogramovanou smrt buněk. Takže usoudili, že dítě má imunologickou reakci, reaguje na proces zažívání, že je to přirozená reakce, která vede ke smrti buněk. Ale gen, který tu reakci má regulovat, nefunguje. Na základě této teorie, vedle jiných opatření, ovšem, doporučí transplantaci kostní dřeně, kterou provedou. Po devíti měsících obtížného zotavování kluk teď jí steaky (a to i s omáčkou A1).
So here's little Nick -- likes Batman and squirt guns. And it turns out Nick shows up at the children's hospital with this distended belly, like a famine victim. And it's not that he's not eating; it's that when he eats, his intestine basically opens up and feces spill out into his gut. So a hundred surgeries later, he looks at his mom and says, "Mom, please pray for me. I'm in so much pain." His pediatrician happens to have a background in clinical genetics and he has no idea what's going on, but he says, "Let's get this kid's genome sequenced." And what they find is a single-point mutation in a gene responsible for controlling programmed cell death. So the theory is that he's having some immunological reaction to what's going on -- to the food, essentially. And that's a natural reaction, which causes some programmed cell death, but the gene that regulates that down is broken. And so this informs, among other things, of course, a treatment for bone marrow transplant, which he undertakes. And after nine months of grueling recovery, he's now eating steak with A1 sauce.
(Smích)
(Laughter)
Dnes je v dohledu nová éra, v níž se genomika bude užívat jako univerzální diagnostický nástroj. Dnes již je zde. Co to znamená pro nás -- každý v této posluchárně může žít o 5, 10, 20 let déle a to jen kvůli této jedné věci. Což je fantastický příběh, dokud neuvažujete dopad lidstva na planetu a naši schopnost vyrobit dost potravy. Ale ukázalo se, že ta samá technologie (genomika) se také užívá k vypěstování nových odrůd kukuřice, pšenice, sóji a jiných plodin, které dobře snáší sucho či povodně, škůdce a pesticidy. Heleďte, pokud budeme pokračovat v růstu populace, budeme muset pokračovat v pěstování a pojídání geneticky modifikovaných potravin, a to je názor, který dnes budu zastávat, ledaže by byl někdo v posluchačstvu, kdo by se dobrovolně přihlásil, že přestane jíst? Nikdo. Ani jeden.
The prospect of using the genome as a universal diagnostic is upon us today. Today. It's here. And what it means for all of us is that everybody in this room could live an extra 5, 10, 20 years, just because of this one thing. Which is a fantastic story, unless you think about humanity's footprint on the planet, and our ability to keep up food production. So it turns out that the very same technology is also being used to grow new lines of corn, wheat, soybean and other crops that are highly tolerant of drought, of flood, of pests and pesticides. Now, look -- as long as we continue to increase the population, we'll have to continue to grow and eat genetically modified foods. And that's the only position I'll take today. Unless there's anybody in the audience who'd like to volunteer to stop eating?
Toto je psací stroj,
None, not one.
nezbytná součást každého pracovního stolu po celá destiletí. Fakt je, že psací stroj byl nahrazen tímhle [raný Apple] a dalšími verzemi editačního softwaru. Ale nakonec přišla převratná změna navrch převratné změny. Bob Metcalfe vynalezl Ethernet, bylo to propojení všech těch počítačů, které vše od základu změnily. A najednou tu bylo Netscape a Yahoo a celá ta internetová bublina. (Smích) Buďte ale v klidu, ta byla rychle zachráněna pomocí iPodu, Facebooku a ovšem také Rozhěvanými ptáky (počítačovou hrou "Angry Birds"). (Smích)
This is a typewriter, a staple of every desktop for decades. And, in fact, the typewriter was essentially deleted by this thing. And then more general versions of word processors came about. But ultimately, it was a disruption on top of a disruption. It was Bob Metcalfe inventing the Ethernet, and the connection of all these computers that fundamentally changed everything. Suddenly we had Netscape, we had Yahoo. And we had, indeed, the entire dot-com bubble. (Laughter) Not to worry though, that was quickly rescued by the iPod, Facebook and, indeed, Angry Birds. (Laughter)
Koukněte se, kde dnes jsme. Toto je genomická revoluce dneška. Chtěl bych, abyste uvážili toto: Co to znamená, když tyto tečky nepředstavují jednotlivé báze vašeho genomu, ale spojují genomy na této planetě? Nedávno jsem si šel domluvit životní pojistku. Žádali, abych zodpověděl tohle: A) Nikdy jsem nepodstoupil genetický test; B) Podstoupil jsem -- a tady je; nebo C) Podstoupil jsem-- a výsledek si nechám pro sebe. Naštěstí jsem mohl vybrat A. A mohu dodat, že jsem vybral poctivě -- pro případ, že můj pojišťovák poslouchá. Ale co by se stalo, kdybych vybral C?
Look, this is where we are today. This is the genomic revolution today. This is where we are. What I'd like you to consider is: What does it mean when these dots don't represent the individual bases of your genome, but they connect to genomes all across the planet? I just recently had to buy life insurance, and I was required to answer: A. I have never had a genetic test; B. I've had one, here you go; or C. I've had one and I'm not telling. Thankfully, I was able to answer A, and I say that honestly, in case my life insurance agent is listening.
Aplikace pro "obyčejné lidi" -- na zakázku -- pokvetou. Chcete vědět, zda jste vy a vaše dívka geneticky pro sebe vhodní? Maličkost. Chcete provádět DNA sekvenování na svém mobilu? Máme na to aplikaci. (Smích)
But what would have happened if I had said C? Consumer applications for genomics will flourish. Do you want to see if you're genetically compatible with your girlfriend? DNA sequencing on your iPhone? There's an app for that.
Má někdo zájem o geneticky navrženou masáž? Již dnes existuje laboratoř, která dělá test pro alelu 344 genu AVPR1, což je takzvaný podváděcí gen. Takže, pokud tu dnes je někdo se svou partnerkou, otočte se k ní a setřete slinu z jejích úst, pošlete to do té laboratoře a budete mít jistotu. (Smích) Chtěli byste mít prezidenta, jehož genom ukazuje vážnou srdeční vadu? Uvažte tohle: Je rok 2016 a hlavní kandidát zveřejní nejen svá daňová přiznání za poslední čtyři roky, ale i svůj osobní genom. A ten vypadá opravdu dobře. A pak vyzve svého oponenta, aby to udělal taky. Myslíte, že to se nestane? Myslíte, že Johnu McCainovi by to pomohlo?
(Laughter) Personalized genomic massage, anyone? There's already a lab today that tests for allele 334 of the AVPR1 gene, the so-called cheating gene. (Laughter) So anybody who's here today with your significant other, just turn over to them, swab their mouth, send it to the lab and you'll know for sure. (Laughter) Do you really want to elect a president whose genome suggests cardiomyopathy? Think of it -- it's 2016, and the leading candidate releases not only her four years of back-tax returns, but also her personal genome. And it looks really good. Then she challenges all her competitors to do the same. Do you think that's not going to happen?
(Smích)
Do you think it would have helped John McCain?
Kolik lidí v publiku má stejné příjmení Resnick jako já? Přihlaste se. Někdo? Nikdo. Obvykle je jeden nebo dva. Hmm. Můj otec měl 10 bratrů-Resnicků. Neměli se rádi. A všichni se přestěhovali do různých konců světa. Takže je pravděpodobné, že jsem příbuzný s každým Resnickem, kterého kdy potkám, ale neznám. Ale představte si, že by můj genom byl identifikován, uložen v počítači, a genom mého bratrance z třetího kolena by tam taky byl, a byl by software, který by je mohl srovnat a zjistit tyto asociace. To není těžké si přestavit. Moje firma má software, který tohle dělá. Představte si ještě jednu věc: že software by se zeptal obou účastníků na souhlas. "Chcete se setkat se svým bratrancem ze třetího kolena?" A oba by řekli "Ano" a hle, máme tu genetický LinkedIn.
(Laughter) How many people in the audience have the last name Resnick, like me? Raise your hand. Anybody? Nobody. Typically, there's one or two. So my father's father was one of 10 Resnick brothers. They all hated each other, and all moved to different parts of the planet. So it's likely I'm related to every Resnick that I ever meet, but I don't know. So imagine if my genome were De-identified, sitting in software, And a third cousin's genome was also sitting there, and there was software that could compare the two and make these associations. Not hard to imagine. My company has software that does this right now. Imagine one more thing, that that software is able to ask both parties for mutual consent: "Would you be willing to meet your third cousin?" And if we both say yes -- voilà! Welcome to Chromosomally LinkedIn.
(Smích)
(Laughter)
Tohle by asi byla dobrá věc, že jo? Měli byste větší rodinné sešlosti atd. Ale možná i špatná věc. Kolik máme v publiku otců? Zvedněte ruku. OK. Experti odhadují, že jedno až tři procenta z vás nejste biologickým otcem svého dítěte. (Smích) Heleďte --
Now this is probably a good thing, right? Bigger clan gatherings and so on. But maybe it's a bad thing as well. How many fathers in the room? Raise your hands. OK, so experts think that one to three percent of you are not actually the father of your child. (Laughter) Look --
(Smích)
(Laughter)
Tyhle genomy, těchto 23 chromozomů, naprosto nepředstavují kvalitu našich vztahů nebo podstatu naší společnosti -- aspoň zatím ne. A jako s každou novou technologií je to opravdu v rukou lidstva, užít ji pro prospěch lidstva nebo naopak. A já vás tedy burcuji, abyste se probudili a naslouchali a ovlivnili genetickou revoluci, která se děje kolem vás.
These genomes, these 23 chromosomes, they don't in any way represent the quality of our relationships or the nature of our society -- at least not yet. And like any new technology, it's really in humanity's hands to wield it for the betterment of mankind or not. And so I urge you all to wake up and to tune in
Děkuji vám.
and to influence the genomic revolution that's happening all around you.
Thank you.
(Potlesk)
(Applause)