In the space that used to house one transistor, we can now fit one billion. That made it so that a computer the size of an entire room now fits in your pocket. You might say the future is small.
Dans l'espace qui, avant, hébergeait un transistor, nous pouvons en faire tenir un milliard. Cela fait qu'un ordinateur remplissant une pièce entière tient maintenant dans votre poche. Vous pourriez dire que le futur est petit.
As an engineer, I'm inspired by this miniaturization revolution in computers. As a physician, I wonder whether we could use it to reduce the number of lives lost due to one of the fastest-growing diseases on Earth: cancer. Now when I say that, what most people hear me say is that we're working on curing cancer. And we are. But it turns out that there's an incredible opportunity to save lives through the early detection and prevention of cancer.
En tant qu'ingénieure, je suis inspirée par cette révolution de miniaturisation des ordinateurs. En tant que médecin, je me demande si nous pouvons l'utiliser pour diminuer le nombre de vies perdues à cause de l'une des maladies à la croissance la plus rapide : le cancer. Quand je dis cela, ce que la majorité m'entend dire c'est que nous travaillons à guérir le cancer. C'est le cas. Mais il s'avère qu'il y une opportunité incroyable de sauver des vies via le dépistage précoce et la prévention.
Worldwide, over two-thirds of deaths due to cancer are fully preventable using methods that we already have in hand today. Things like vaccination, timely screening and of course, stopping smoking. But even with the best tools and technologies that we have today, some tumors can't be detected until 10 years after they've started growing, when they are 50 million cancer cells strong. What if we had better technologies to detect some of these more deadly cancers sooner, when they could be removed, when they were just getting started?
Dans le monde, plus de deux tiers des morts dues au cancer pourraient être évitées en utilisant des méthodes déjà à notre disposition. Des choses telles que la vaccination, le dépistage et, bien sûr, arrêter de fumer. Mais, même avec les meilleurs outils et technologies à notre disposition, certaines tumeurs ne peuvent être détectées au cours des 10 premières années de leur croissance, tant qu'elles ne représentent pas 50 millions de cellules cancéreuses. Et si nous avions des technologies pouvant dépister ces cancers mortels plus tôt, quand ils peuvent être opérés, à leurs débuts ?
Let me tell you about how miniaturization might get us there. This is a microscope in a typical lab that a pathologist would use for looking at a tissue specimen, like a biopsy or a pap smear. This $7,000 microscope would be used by somebody with years of specialized training to spot cancer cells. This is an image from a colleague of mine at Rice University, Rebecca Richards-Kortum. What she and her team have done is miniaturize that whole microscope into this $10 part, and it fits on the end of an optical fiber. Now what that means is instead of taking a sample from a patient and sending it to the microscope, you can bring the microscope to the patient. And then, instead of requiring a specialist to look at the images, you can train the computer to score normal versus cancerous cells.
Je vais vous dire comment la miniaturisation peut nous aider. Voici un microscope de laboratoire utilisé par un pathologiste pour observer un échantillon de tissus tel qu'une biopsie ou un frottis. Ce microscope coûte 7 000 $ et est utilisé par quelqu'un ayant des années d'entraînement pour détecter les cellules cancéreuses. Voici une image d'une de mes collègues à la Rice University, Rebecca Richards-Kortum. Son équipe et elle ont miniaturisé tout ce microscope en un objet coûtant 10 $ et tenant à l'extrémité d'une fibre optique. Cela signifie qu'au lieu de prélever des échantillons sur le patient et de les envoyer au microscope, vous pouvez apporter le microscope jusqu'au patient. Puis, au lieu d'avoir besoin qu'un spécialiste regarde l'image, vous pouvez entraîner l'ordinateur
Now this is important,
à différencier les cellules normales et cancéreuses.
because what they found working in rural communities, is that even when they have a mobile screening van that can go out into the community and perform exams and collect samples and send them to the central hospital for analysis, that days later, women get a call with an abnormal test result and they're asked to come in. Fully half of them don't turn up because they can't afford the trip. With the integrated microscope and computer analysis, Rebecca and her colleagues have been able to create a van that has both a diagnostic setup and a treatment setup. And what that means is that they can do a diagnosis and perform therapy on the spot, so no one is lost to follow up.
Cela est important car, en travaillant dans des communautés rurales, ils ont découvert que même avec un van de dépistage itinérant qui peut se rendre dans la communauté, faire des examens, collecter des échantillons et les envoyer à l'hôpital pour les analyser, quelques jours plus tard, les femmes reçoivent un résultat de test anormal et doivent se rendre à l'hôpital. La moitié d'entre elles n'y vont pas car le trajet est trop cher. Avec un microscope intégré et une analyse par ordinateur, Rebecca et ses collègues ont pu créer un van qui est équipé pour diagnostiquer et pour traiter. Cela signifie qu'ils peuvent faire un diagnostic et fournir immédiatement un traitement, personne n'est perdu en route.
That's just one example of how miniaturization can save lives. Now as engineers, we think of this as straight-up miniaturization. You took a big thing and you made it little. But what I told you before about computers was that they transformed our lives when they became small enough for us to take them everywhere. So what is the transformational equivalent like that in medicine? Well, what if you had a detector that was so small that it could circulate in your body, find the tumor all by itself and send a signal to the outside world? It sounds a little bit like science fiction. But actually, nanotechnology allows us to do just that. Nanotechnology allows us to shrink the parts that make up the detector from the width of a human hair, which is 100 microns, to a thousand times smaller, which is 100 nanometers. And that has profound implications.
Ce n'est qu'un exemple de la façon dont la miniaturisation peut sauver des vies. En tant qu'ingénieurs, nous le voyons comme de la miniaturisation directe. Vous prenez un gros objet et le rendez petit. Mais ce que je vous ai dit sur les ordinateurs est qu'ils ont transformé nos vies quand ils sont devenus assez petits pour que nous les emportions partout. Quel est l'équivalent transformationnel de cela en médecine ? Et si vous aviez un détecteur qui était si petit qu'il pourrait circuler dans votre corps, trouver la tumeur et envoyer un signal au monde extérieur ? Cela semble être de la science-fiction. Mais en fait, la nanotechnologie nous permet de faire cela. La nanotechnologie nous permet de réduire les composants du détecteur de l'épaisseur d'un cheveu humain, soit 100 microns, à des composants 1 000 fois plus petits, soit 100 nanomètres. Cela a des implications profondes.
It turns out that materials actually change their properties at the nanoscale. You take a common material like gold, and you grind it into dust, into gold nanoparticles, and it changes from looking gold to looking red. If you take a more exotic material like cadmium selenide -- forms a big, black crystal -- if you make nanocrystals out of this material and you put it in a liquid, and you shine light on it, they glow. And they glow blue, green, yellow, orange, red, depending only on their size. It's wild! Can you imagine an object like that in the macro world? It would be like all the denim jeans in your closet are all made of cotton, but they are different colors depending only on their size.
Il s'avère que les matériaux ont des propriétés différentes à la nano-échelle. Prenez un matériau commun tel que l'or, réduisez-le en poussière, en nanoparticules d'or, il n'est plus doré mais rouge. Avec un matériau plus exotique comme le séléniure de cadmium -- un gros cristal noir -- si vous en faites des nano-cristaux, les mettez dans un liquide et les éclairez, ils brillent. Ils brillent en bleu, vert, jaune, orange, rouge, selon leur taille. C'est fou ! Vous imaginez un tel objet à l'échelle macroscopique ? C'est comme si tous les jeans dans votre placard étaient en coton mais étaient de différentes couleurs selon leur taille.
(Laughter)
(Rires)
So as a physician, what's just as interesting to me is that it's not just the color of materials that changes at the nanoscale; the way they travel in your body also changes. And this is the kind of observation that we're going to use to make a better cancer detector.
En tant que médecin, ce qui m'intéresse ce n'est pas seulement la couleur des matériaux qui change à la nano-échelle ; leur façon de voyager dans notre corps change également. C'est le genre d'observation que nous utiliserons pour créer un meilleur détecteur de cancer.
So let me show you what I mean. This is a blood vessel in the body. Surrounding the blood vessel is a tumor. We're going to inject nanoparticles into the blood vessel and watch how they travel from the bloodstream into the tumor. Now it turns out that the blood vessels of many tumors are leaky, and so nanoparticles can leak out from the bloodstream into the tumor. Whether they leak out depends on their size. So in this image, the smaller, hundred-nanometer, blue nanoparticles are leaking out, and the larger, 500-nanometer, red nanoparticles are stuck in the bloodstream. So that means as an engineer, depending on how big or small I make a material, I can change where it goes in your body.
Laissez-moi vous montrer cela. Voici un vaisseau sanguin du corps. Autour de ce vaisseau sanguin, il y a une tumeur. Nous allons injecter des nanoparticules dans le vaisseau sanguin et observer leur voyage du sang vers la tumeur. Il s'avère que les vaisseaux sanguins des tumeurs sont souvent percés et les nanoparticules peuvent donc passer du sang à la tumeur. Le fait qu'ils passent dans la tumeur dépend de leur taille. Sur cette image, les plus petites nanoparticules bleues, de 100 nanomètres, s'échappent et les plus grandes, les rouges, faisant 500 nanomètres, sont coincées dans le sang. Cela signifie que, selon la taille du matériau, je peux changer l'endroit de votre corps où il peut aller.
In my lab, we recently made a cancer nanodetector that is so small that it could travel into the body and look for tumors. We designed it to listen for tumor invasion: the orchestra of chemical signals that tumors need to make to spread. For a tumor to break out of the tissue that it's born in, it has to make chemicals called enzymes to chew through the scaffolding of tissues. We designed these nanoparticles to be activated by these enzymes. One enzyme can activate a thousand of these chemical reactions in an hour. Now in engineering, we call that one-to-a-thousand ratio a form of amplification, and it makes something ultrasensitive. So we've made an ultrasensitive cancer detector.
Dans mon labo, nous avons récemment créé un nano-détecteur de cancer qui est si petit qu'il peut voyager dans le corps et chercher des tumeurs. Nous l'avons conçu pour qu'il écoute l'invasion d'une tumeur : l'orchestre de signaux chimiques nécessaires à l'expansion de la tumeur. Pour qu'une tumeur éclose du tissu dans lequel elle est née, elle doit produire des enzymes qui détruisent l'échafaudage tissulaire. Nous avons créé ces particules pour être activées par ces enzymes. Une enzyme peut activer un millier de réactions chimiques par heure. En ingénierie, cela s'appelle un ratio de 1 000 pour 1, c'est une amplification qui rend une chose ultrasensible. Nous avons créé un détecteur de cancer ultrasensible.
OK, but how do I get this activated signal to the outside world, where I can act on it? For this, we're going to use one more piece of nanoscale biology, and that has to do with the kidney. The kidney is a filter. Its job is to filter out the blood and put waste into the urine. It turns out that what the kidney filters is also dependent on size. So in this image, what you can see is that everything smaller than five nanometers is going from the blood, through the kidney, into the urine, and everything else that's bigger is retained. OK, so if I make a 100-nanometer cancer detector, I inject it in the bloodstream, it can leak into the tumor where it's activated by tumor enzymes to release a small signal that is small enough to be filtered out of the kidney and put into the urine, I have a signal in the outside world that I can detect.
Comment est-ce que je transmets ce signal activé au monde extérieur pour me permettre de réagir ? Pour cela, nous utiliserons de la biologie à nano-échelle très précise et en lien avec le rein. Le rein est un filtre. Son travail est de filtrer le sang et d'envoyer les déchets dans l'urine. Il s'avère que les filtres du rein dépendent aussi de la taille. Sur cette image, vous voyez que tout ce qui est plus petit que 5 nanomètres passe du sang, à travers le rein et vers l'urine, et tout ce qui est plus grand est retenu. Si je crée un détecteur de cancer de 100 nanomètres, que je l'injecte dans le sang, il peut passer dans la tumeur, où il est activé par les enzymes, et dégager un petit signal, assez petit pour être filtré par le rein et envoyé dans l'urine. J'ai un signal dans le monde extérieur et je peux le détecter.
OK, but there's one more problem. This is a tiny little signal, so how do I detect it? Well, the signal is just a molecule. They're molecules that we designed as engineers. They're completely synthetic, and we can design them so they are compatible with our tool of choice. If we want to use a really sensitive, fancy instrument called a mass spectrometer, then we make a molecule with a unique mass. Or maybe we want make something that's more inexpensive and portable. Then we make molecules that we can trap on paper, like a pregnancy test. In fact, there's a whole world of paper tests that are becoming available in a field called paper diagnostics.
Il reste un problème. Ce petit signal, comment puis-je le détecter ? Le signal n'est qu'une molécule. Ce sont des molécules que nous avons conçues. Elles sont entièrement synthétiques et nous pouvons les concevoir pour les rendre compatibles à l'outil de notre choix. Si nous voulons utiliser un outil très cher et sensible, un spectromètre de masse, nous créons une molécule ayant une masse unique. Peut-être que nous voulons faire une chose moins chère et plus portable. Alors, nous créons des molécules que le papier peut filtrer, comme un test de grossesse. En fait, il y a beaucoup de tests faits sur du papier qui sont maintenant disponibles sous le nom de papiers sensibilisés.
Alright, where are we going with this? What I'm going to tell you next, as a lifelong researcher, represents a dream of mine. I can't say that's it's a promise; it's a dream. But I think we all have to have dreams to keep us pushing forward, even -- and maybe especially -- cancer researchers.
Où allons-nous ? Ce que je vais vous dire, en tant que chercheuse, est un de mes rêves. Je ne peux pas dire que c'est une promesse ; c'est un rêve. Mais je crois que nous devons tous avoir des rêves pour avancer, même -- et surtout -- les chercheurs en cancérologie.
I'm going to tell you what I hope will happen with my technology, that my team and I will put our hearts and souls into making a reality. OK, here goes. I dream that one day, instead of going into an expensive screening facility to get a colonoscopy, or a mammogram, or a pap smear, that you could get a shot, wait an hour, and do a urine test on a paper strip. I imagine that this could even happen without the need for steady electricity, or a medical professional in the room. Maybe they could be far away and connected only by the image on a smartphone.
Je vais vous dire ce qui, je l'espère, arrivera avec ma technologie, ce à quoi mon équipe et moi nous dévouons corps et âme pour en faire une réalité. Voici ce que c'est. Je rêve qu'un jour, au lieu de se rendre dans de coûteux établissements de dépistage pour faire une coloscopie, une mammographie ou un frottis, nous pourrions avoir une piqûre, attendre une heure et faire un test d'urine sur un bout de papier. J'imagine que cela pourrait arriver sans avoir besoin d'électricité fiable ou d'un professionnel de santé. Ils pourraient être loin et connectés grâce à un smartphone.
Now I know this sounds like a dream, but in the lab we already have this working in mice, where it works better than existing methods for the detection of lung, colon and ovarian cancer. And I hope that what this means is that one day we can detect tumors in patients sooner than 10 years after they've started growing, in all walks of life, all around the globe, and that this would lead to earlier treatments, and that we could save more lives than we can today, with early detection.
Cela semble être un rêve, mais, au labo, nous avons déjà cela qui fonctionne sur des souris et c'est mieux que les méthodes actuelles pour le dépistage du cancer du poumon, du colon et des ovaires. J'espère que cela signifie qu'un jour nous pourrons détecter les tumeurs chez les patients avant qu'elles aient atteint l'âge de 10 ans, dans tous les milieux, partout dans le monde, et que cela mènera à des traitement plus précoces qui pourront sauver plus de vies qu'aujourd'hui grâce à un dépistage précoce.
Thank you.
Merci.
(Applause)
(Applaudissements)