Sehr verehrte Damen und Herren. Ich präsentiere Ihnen das menschliche Genom. (Applaus) Chromosom eins, oben links. Unten rechts sind die Geschlechtschromosomen. Frauen haben zwei Kopien dieses grossen X-Chromosoms; Männer haben das X und natürlich diese kleine Kopie vom Y. Entschuldigt, Jungs, aber es ist nur eine winzig kleine Sache, die euch anders macht. Also wenn Sie dieses Genom näher betrachten, dann sehen Sie natürlich diese Doppelhelixstruktur – den Code des Lebens, ausgeschrieben mit diesen vier biochemischen Buchstaben, oder wir nennen sie Basen: A, C, G und T. Wie viele gibt es im menschlichen Genom? Drei Milliarden. Ist dies eine grosse Zahl? Nun, jedermann kann mit grossen Zahlen um sich werfen. Wenn ich genau genommen jedoch eine Base auf jeden Pixel dieses Bildschirms mit der Auflösung von 1280 x 800 verteilte, würden wir 3000 Bildschirme brauchen, um einen Blick auf das Genom werfen zu können. Es ist also wirklich ziemlich gross.
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.
Und vielleicht wegen seiner Grösse hat eine Gruppe von Menschen – übrigens alle mit Y-Chromosomen – entschieden, es zu sequenzieren. (Lachen) 15 Jahre und etwa vier Milliarden Dollar später war das Genom sequenziert und publiziert. 2003 wurde die endgültige Version publiziert, und es wird weiter daran gearbeitet. Dies wurde alles auf einer Maschine gemacht, die folgendermassen aussieht. Die Kosten belaufen sich auf ungefähr einen Dollar pro Base – eine sehr langwierige Arbeit.
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.
Sehr verehrtes Publikum, ich bin hier, um ihnen zu sagen, dass sich die Welt komplett verändert hat und niemand von Ihnen sich dessen bewusst ist. Jetzt nehmen wir also ein Genom, machen vielleicht 50 Kopien davon, zerschneiden alle diese Kopien in kleine 50-Basen-Stücke, und dann sequenzieren wir sie genau gleich. Und dann übertragen wir es in eine Software, bauen es wieder zusammen und klären Sie auf. Und nur, um Ihnen eine Idee zu geben, wie das aussieht, das menschliche Genom-Projekt: drei Gigabasen, richtig. Ein Lauf auf einer dieser Maschinen: 200 Gigabasen in einer Woche. Und diese 200 werden in diesem Sommer zu 600, und es gibt keinen Grund zur Annahme, dass sich das Tempo verlangsamen könnte. Also hat sich der Preis einer Base, der Sequenzierung einer Base, um 100 Millionen Mal reduziert. Das ist dasselbe, wie wenn Sie Ihren Wagen 1998 volltanken und dann bis 2011 warten: Jetzt können Sie zweimal zum Jupiter hin- und zurückfahren.
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.
(Lachen)
(Laughter)
Weltbevölkerung, PC-Platzierungen, das Archiv der ganzen medizinischen Literatur, Mooresches Gesetz, die alte Weise vom Sequenzieren, und hier sind alle neuen Sachen. Jungs, das ist eine logarithmische Skala; Sie sehen typischerweise keine Linien, welche wie diese verlaufen. Die weltweite Kapazität zur Sequenzierung menschlicher Genome liegt dieses Jahr im Bereich von 50'000 bis 100'000 menschlicher Genome. Und wir wissen dies aufgrund der Maschinen, die gekauft werden. Es wird erwartet, dass sich diese Menge in absehbarer Zeit jedes Jahr verdoppelt, verdreifacht oder sogar vervierfacht. Es gibt übrigens ein Labor, das 20 Prozent dieser Kapazität ausmacht. Es heisst Beijing Genomics Institute. Übrigens, die Chinesen gewinnen dieses Rennen zum neuen Mond klar. Was bedeutet dies für die Medizin?
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?
Nehmen wir eine 37-jährige Frau. Sie hat Östrogen-Rezeptor-positiven Brustkrebs Stufe 2. Sie wird operiert, mit Chemotherapie und Bestrahlung behandelt. Sie geht nach Hause. Zwei Jahre später kommt sie zurück mit Eierstockkrebs Stufe 3. Leider wird sie wieder operiert und mit Chemotherapie behandelt. Sie kommt drei Jahre später im Alter von 42 Jahren zurück, sie hat wieder Eierstockkrebs, sie erhält eine weitere Chemotherapie. Sechs Monate später kommt sie zurück mit akuter myeloischer Leukämie. Sie stirbt acht Tage später an Atemversagen.
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.
Zunächst einmal erinnert die Art und Weise, wie diese Frau innerhalb von nur zehn Jahren behandelt wurde, an Blutvergiessen. Und Leute wie mein Kollege Rick Wilson vom Genom-Institut der Universität von Washington, haben beschlossen, diese Frau nach ihrem Tod zu untersuchen. Und er sequenzierte, er entnahm Hautzellen, gesunde Haut und krebsartiges Knochenmark, und er sequenzierte die ganzen Genome von beidem in wenigen Wochen – keine grosse Sache. Und dann verglich er die beiden Genome mit einer Software, und er fand unter anderem eine Löschung, eine 2000-Basen-Löschung, unter drei Milliarden Basen in einem bestimmten Gen namens TP53. Wenn man diese schädliche Mutation in diesem Gen hat, dann erkrankt man in seinem Leben mit einer Wahrscheinlichkeit von 90 % an Krebs.
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.
Leider hilft es dieser Frau nicht, aber es hat schwerwiegende, tiefgreifende, wenn man so will, Auswirkungen auf ihre Familie. Wenn sie nämlich die gleiche Mutation haben, diesen genetischen Test erhalten und ihn verstehen, dann können sie sich regelmässig untersuchen lassen und Krebs früher erkennen und unter Umständen deutlich länger leben.
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.
Lassen Sie mich jetzt die Beery-Zwillinge vorstellen, die im Alter von zwei Jahren mit Zerebralparese diagnostiziert wurden. Ihre Mutter ist eine sehr mutige Frau, die nicht glaubte, dass die Symptome nicht übereinstimmten und durch einige heroische Anstrengungen und viel Internetrecherche die medizinische Gemeinschaft davon überzeugen konnte, dass sie tatsächlich etwas anderes hatten. Sie hatten Dopa-responsive Dystonie. Und so wurden ihnen L-Dopa verabreicht, und ihre Symptome verbesserten sich, aber sie waren nicht völlig asymptomatisch. Signifikante Probleme blieben.
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.
Der Herr auf diesem Bild ist ein Mann namens Joe Beery, der das Glück hat, der CIO eines Unternehmens namens Life Technologies zu sein. Das ist eines von zwei Unternehmen, die diese grossen Werkzeuge zur Genomsequenzierung herstellen. Und so sequenzierte er die Genome seiner Kinder. Und was sie fanden, war eine Reihe von Mutationen in einem Gen namens SPR, das unter anderem verantwortlich ist für die Herstellung von Serotonin. So verabreichten sie diesen Kindern neben L-Dopa einen Serotonin-Vorläuferstoff, und sie sind jetzt praktisch normal. Jungs, dies wäre ohne die ganze Genomsequenzierung nie geschehen. Zu dieser Zeit – dies war vor ein paar Jahren – kostete das 100'000 Dollar. Heute sind es 10'000 Dollar. Nächstes Jahr sind es 1000 Dollar. Etwa ein Jahr danach sind es 100 Dollar. So schnell verändert sich das.
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.
Das ist der kleine Nick. Er mag Batman und Wasserpistolen. Und es stellt sich heraus, dass Nick ins Kinderspital geht, mit diesem aufgeblähten Bauch wie der eines Hungersnotopfers. Und es ist nicht so, als würde er nicht essen. Aber wenn er isst, öffnet sich sein Darm im Grunde genommen und Stuhl gelangt in seinen Bauch. So, hundert Operationen später, schaut er zu seiner Mutter und sagt: "Mama, bitte bete für mich. Ich habe so starke Schmerzen." Zufälligerweise hat sein Kinderarzt Erfahrung mit klinischer Genetik, und obwohl er nicht weiss, was los ist, sagt er: "Lassen Sie uns die Genome dieses Kindes sequenzieren." Und was sie finden, ist ein Single-Point-Mutation in einem Gen, das für die Kontrolle des programmierten Zelltodes verantwortlich ist. Die Theorie ist, dass er eine immunologische Reaktion auf die Nahrung im Wesentlichen hat, und das ist eine natürliche Reaktion, die einen programmierten Zelltod verursacht. Doch das Gen, das das regelt, ist beschädigt. Und so weist das, natürlich unter anderem, auf eine Knochenmarktransplantation hin, die er durchführt. Und nach neun Monaten strapaziöser Erholung isst er jetzt ein Steak mit bester Sauce.
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.
(Lachen)
(Laughter)
Die Chance, das Genom als unversale Diagnose zu verwenden, liegt heute in unseren Händen. Heute ist sie hier. Und was das für uns alle bedeutet ist, dass alle in diesem Raum 5, 10 oder 20 Jahre länger leben könnten, nur wegen dieser einen Sache. Dies sind grandiose Aussichten, es sei denn, Sie bedenken die durch Menschen verursachte Umweltverschmutzung und unsere Fähigkeit, die Nahrungsproduktion aufrechtzuerhalten. So stellt es sich heraus, dass die genau gleiche Technologie auch gebraucht wird, um neue Mais-, Soja- und andere Nutzpflanzenarten anzubauen, die sehr resistent gegen Dürre, Hochwasser, Schädlinge und Pestizide sind. Sehen Sie, solange die Erdbevölkerung weiter wächst, müssen wir weiterhin genetisch veränderte Lebensmittel anbauen und essen, und das ist der einzige Standpunkt, den ich heute einnehme. Es sei denn, es gäbe jemanden im Publikum, der freiwillig aufhören möchte zu essen. Keiner, nicht einer.
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?
Dies ist eine Schreibmaschine,
None, not one.
ein unverzichtbares Gerät für jeden Arbeitsplatz während Jahrzehnten. Und in der Tat wurde die Schreibmaschine im Wesentlichen durch diese Sache ausgelöscht. Und die allgemeinere Version von Textverarbeitung kam auf. Aber letztendlich war es ein Verschwinden neben einem Verschwinden. Es waren Bob Metcalfes Erfindung des Ethernet und die Verbindung all dieser Computer, die alles fundamental veränderten. Und plötzlich hatten wir Netscape, und wir hatten Yahoo, und wir hatten, tatsächlich, die ganze Dotcom-Blase. (Lachen) Keine Sorge, die Situation wurde bald von iPod, Facebook und, tatsächlich, verärgerten Vögeln gerettet. (Lachen)
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)
Schauen Sie, hier sind wir heute. Dies ist die genomische Revolution heute. Dies ist, wo wir sind. Was ich Ihnen zu bedenken geben möchte, ist: Was bedeutet es, wenn diese Punkte nicht die einzelnen Basen von Ihrem Genom darstellen, sondern mit Genomen auf der ganzen Welt verbunden sind? Erst vor kurzem musste ich eine Lebensversicherung abschliessen. Und ich musste zwischen folgenden Antworten wählen: A. Ich hatte nie einen genetischen Test, B. Ich hatte einen, und jetzt kommts: C. Ich hatte einen, und ich verrate es nicht. Zum Glück konnte ich die Antwort A ankreuzen, und ich bin ehrlich, falls mein Versicherungsvertreter zuhört. Aber was wäre passiert, wenn ich C gesagt hätte?
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.
Verbraucheranwendungen für die Genomik werden florieren. Wollen Sie sehen, ob Sie genetisch kompatibel mit Ihrer Freundin sind? Sicher. DNA-Sequenzierung auf Ihrem iPhone? Es gibt eine App dafür. (Lachen)
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.
Personalisierte genomische Massage gefällig? Es gibt bereits heute ein Labor, das auf das Allel 334 des AVPR1-Gens prüft, das sogenannte Betrüger-Gen. Alle, die heute mit ihrer besseren Hälfte hier sind, wenden sich einfach zu ihr hin und entnehmen eine Speichelprobe, senden diese an ein Labor, und Sie haben Gewissheit. (Lachen) Wollen Sie wirklich jemandem zum Präsidenten wählen, dessen Genome auf Kardiomyopathie hindeuten? Stellen Sie sich vor, im Jahr 2016 veröffentlicht die führende Kandidatin nicht nur ihre vier Jahre zurückliegenden Steuereinnahmen, sondern auch ihr persönliches Genom. Und es schaut wirklich gut aus. Und dann fordert sie alle Konkurrenten auf, dasselbe zu tun. Glauben Sie, dass das nicht passieren wird? Glauben Sie, es hätte John McCain geholfen?
(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?
(Lachen)
Do you think it would have helped John McCain?
Wie viele Leute im Publikum haben den Nachnamen Resnick wie ich? Heben Sie Ihre Hand. Irgendjemand? Niemand. In der Regel gibt es einen oder zwei. Der Vater meines Vaters war einer von zehn Resnick-Brüdern. Sie alle hassten einander. Und sie alle zogen an unterschiedliche Orte auf der Welt. So ist es wahrscheinlich, dass ich mit jedem Resnick verwandt bin, den ich treffe, aber ich weiss es nicht. Aber stellen Sie sich vor, mein Genom wäre deidentifiziert, es wäre in einer Software und ein Genom meiner Cousine dritten Grades wäre auch dort, und es gäbe eine Software, die die beiden vergleichen könnte und diese Assoziationen machen würde. Nicht schwer vorstellbar. Mein Unternehmen verfügt über eine Software, die dies genau jetzt macht. Und nun stellen Sie sich noch etwas vor: dass diese Software fähig ist, beide Parteien nach gegenseitigem Einverständnis zu fragen: "Wären Sie bereit, Ihre Cousine dritten Grades zu treffen?" Und wenn wir beide Ja sagen, voilà – willkommen zum chromosomalen 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.
(Lachen)
(Laughter)
Nun, dies ist wahrscheinlich eine gute Sache, nicht wahr? Sie haben grössere Familienfeiern und so weiter. Aber vielleicht ist es auch eine schlechte Sache. Wie viele Väter gibt es im Saal? Heben Sie Ihre Hand. Okay, also Experten glauben, dass ein bis drei Prozent von Ihnen nicht wirklich der Vater Ihres Kinds sind. (Lachen) Schauen Sie –
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 --
(Lachen)
(Laughter)
Diese Genome, diese 23 Chromosomen, sie repräsentieren in keiner Art und Weise die Qualität unserer Beziehungen oder den Charakter unserer Gesellschaft – zumindest noch nicht. Und wie jede neue Technologie liegt es wirklich in den Händen der Menschen, ob es für die Verbesserung der Menschheit genutzt wird oder nicht. Und so bitte ich Sie alle, aufzuwachen und mitzumachen und die genomische Revolution zu beeinflussen, die um Sie herum geschieht.
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
Danke.
and to influence the genomic revolution that's happening all around you.
Thank you.
(Applaus)
(Applause)