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.
Di tempat yang dulu hanya bisa untuk menaruh satu transistor, sekarang bisa diisi 1 milyar transistor. Karenanya, sebuah komputer seukuran satu ruangan sekarang bisa muat dalam saku Anda. Katanya, masa depan itu kecil.
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.
Sebagai seorang insinyur, saya terinspirasi oleh revolusi komputer yang makin lama makin kecil ini. Sebagai seorang dokter, saya berpikir apakah revolusi ini bisa digunakan untuk mengurangi angka kematian yang disebabkan oleh salah satu penyakit yang paling cepat berkembang di bumi: kanker. Ketika saya bilang begitu, banyak orang mengira kami sedang berusaha menyembuhkan kanker. Dan itu memang benar. Tapi ternyata ada kesempatan hebat untuk menyelamatkan nyawa melalui deteksi dini dan pencegahan penyakit kanker.
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?
Di seluruh dunia, lebih dari 2/3 kematian akibat kanker bisa dicegah menggunakan metode yang sudah kita kenal saat ini. Metode seperti vaksinasi, pengujian tepat waktu dan tentu saja, berhenti merokok. Tapi bahkan dengan peralatan dan teknologi terbaik yang ada sekarang, beberapa tumor tak bisa dideteksi hingga 10 tahun sejak tumor itu mulai tumbuh, setelah ia menjadi 50 juta sel kanker yang kuat. Seandainya ada teknologi yang lebih baik untuk mendeteksi kanker yang mematikan, ketika tumor dapat segera diambil, ketika ia baru mulai tumbuh?
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.
Saya akan jelaskan bagaimana miniaturisasi bisa membantu kita. Ini adalah mikroskop di laboratorium biasa yang digunakan ahli patologi untuk mengambil sampel jaringan, seperti biopsi atau pap smear. Mikroskop seharga 7.000 dolar AS ini akan digunakan oleh seseorang yang sudah bertahun-tahun terlatih menganalisa sel kanker. Ini adalah gambar dari rekan saya di Universitas Rice, Rebecca Richards-Kortum. Bersama timnya, dia membuat mikroskop miniatur ini ke dalam koin 10 dolar ini, yang bisa masuk ke ujung fiber optik. Ini artinya, alih-alih mengambil sampel dari pasien dan mengirimkannya ke mikroskop, Anda bisa membawa mikroskop kepada pasien. Lalu, alih-alih meminta seorang spesialis untuk menganalisa gambar itu, Anda bisa melatih komputer untuk membandingkan sel normal vs sel kanker.
Now this is important, 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.
Dan ini penting, karena berdasarkan pengalaman di daerah pedesaan, bahkan jika mereka punya mobil uji keliling yang bisa menjangkau masyarakat dan mengadakan pengujian dan mengumpulkan sampel dan mengirimnya ke rumah sakit pusat untuk dianalisa, dan beberapa hari kemudian, perempuan dengan hasil tes tidak normal akan ditelepon dan mereka akan diminta datang. Setengah dari mereka tidak datang karena masalah biaya. Dengan mikroskop terpadu dan analisa komputer, Rebecca dan rekan-rekannya berhasil menciptakan sebuah mobil van yang punya peralatan diagnosa dan juga fasilitas perawatan. Itu artinya mereka bisa melakukan diagnosa dan melakukan terapi seketika itu juga, jadi semua orang mendapatkan tindak lanjut.
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.
Ini hanya satu contoh bagaimana miniaturisasi bisa menyelamatkan nyawa. Sebagai insinyur, menurut kami ini adalah miniaturisasi yang sebenarnya. Sesuatu yang besar dibuat menjadi kecil. Tapi yang saya sampaikan sebelumnya adalah bahwa komputer telah mengubah hidup kita ketika ukurannya menjadi cukup kecil untuk bisa dibawa kemana-mana. Jadi perubahan apa yang setara di bidang kedokteran? Nah, bagaimana jika Anda punya sebuah alat pendeteksi yang begitu kecil sehingga bisa menjelajahi tubuh Anda, dan menemukan tumor dengan sendirinya lalu mengirimkan sinyal keluar? Kedengarannya agak seperti fiksi ilmiah. Tapi sebenarnya, nanoteknologi telah memungkinkan kita untuk melakukannya. Nanoteknologi mampu menyusutkan bagian-bagian detektor itu, dari hanya selebar rambut manusia, yaitu 100 mikron, menjadi seribu kali lebih kecil, yaitu 100 nanometer. Dan dampaknya amat sangat besar.
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.
Rupanya materi berubah sifatnya dalam skala nano. Katakanlah materi yang lazim seperti emas, apabila kita menggerusnya hingga menjadi debu, menjadi partikel emas nano, warnanya berubah dari keemasan menjadi kemerahan. Jika kita ambil materi yang lebih eksotis seperti kadmium selenid -- berbentuk kristal hitam yang besar -- jika Anda membuat kristal nano dari materi ini dan Anda letakkan di dalam cairan, dan sorotkan sinar padanya, ia berkilau biru, hijau, kuning, oranye, merah, tergantung ukurannya. Luar biasa! Coba bayangkan benda seperti itu dalam dunia makro? Seperti semua jins denim di lemari Anda, yang semuanya dibuat dari bahan katun tapi warnanya berbeda-beda tergantung ukurannya.
(Laughter)
(Tertawa)
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.
Nah, sebagai dokter, yang sama menariknya bagi saya adalah bahwa tidak hanya warna material yang berubah dalam skala nano; tapi caranya menjelajahi tubuh juga berubah. Dan observasi seperti inilah yang akan kita gunakan untuk membuat detektor kanker yang lebih baik.
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.
Jadi begini maksud saya. Ini adalah pembuluh darah di tubuh. Yang mengelilinginya adalah tumor. Kita akan menyuntikkan partikel nano ke dalam pembuluh darah dan mengamati bagaimana ia bergerak melalui aliran darah menuju tumor. Ternyata pembuluh darah yang dikelilingi banyak tumor itu bocor, sehingga partikel nano bisa keluar dari aliran darah menuju tumor. Tapi ini tergantung pada ukuran partikelnya. Jadi dalam gambar ini, partikel nano biru yang lebih kecil, seukuran 100 nanometer merembes keluar, dan partikel nano merah yang lebih besar, seukuran 500-nanometer, terkurung di dalam aliran darah. Itu artinya, tergantung pada seberapa besar atau kecil material yang saya buat, sebagai insinyur, saya bisa mengendalikan arahnya di dalam tubuh Anda.
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.
Baru-baru ini, kami membuat sebuah detektor nano kanker di lab saya, yang ukurannya begitu kecil sehingga bisa menjelajahi tubuh mencari sel tumor. Kami merancangnya untuk mengamati serangan tumor: susunan sinyal kimia yang dibuat tumor untuk menyebar. Untuk keluar dari jaringan dimana ia terbentuk, tumor harus memproduksi zat kimia yang disebut enzim untuk menghancurkan konstruksi jaringan. Kami merancang partikel nano ini agar bisa diaktivasi oleh enzim tersebut. Satu enzim bisa mengaktivasi ribuan reaksi kimia ini dalam satu jam. Dalam dunia teknik, ini disebut amplifikasi dengan rasio 1 banding 1.000 yang menjadikannya sangat sensitif. Jadi kami telah membuat sebuah detektor kanker yang sangat sensitif.
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.
Lalu bagaimana caranya mengirimkan sinyal aktivasi ini keluar tubuh, supaya tumor bisa ditanggapi? Untuk itu, kita akan menggunakan satu lagi biologi dengan skala nano yang berhubungan dengan ginjal. Ginjal adalah semacam saringan. Tugasnya menyaring keluar darah dan membuang limbah ke urine. Ternyata, apa yang disaring oleh ginjal juga tergantung pada ukuran. Jadi dalam gambar ini, bisa terlihat bahwa apapun yang lebih kecil dari 5 nanometer mengalir dari darah, melewati ginjal, menuju urine, dan semua lainnya yang lebih besar tertahan. Baiklah, jadi jika saya membuat detektor kanker 100 nanometer, dan menyuntikkannya ke dalam aliran darah, ia bisa menembus ke dalam tumor dimana ia akan diaktivasi oleh enzim tumor dan mengeluarkan sinyal kecil, yang cukup kecil agar bisa tersaring keluar dari ginjal dan masuk ke dalam urine. Sekarang sinyalnya ada di luar tubuh dan bisa bisa dideteksi.
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.
Tapi ada satu masalah lagi. Ini adalah sinyal yang amat kecil, bagaimana saya bisa mendeteksinya? Yah, sinyal itu hanya molekul semata. Molekul yang dirancang sekelompok insinyur. Sinyal ini sepenuhnya sintetis, jadi kita bisa merancangnya agar bisa disesuaikan dengan peralatan yang digunakan. Jika kita menggunakan alat keren dan sangat sensitif yang disebut spektrometer massa, maka kita membuat molekul dengan massa yang unik. Atau mungkin kita ingin sesuatu yang tidak begitu mahal dan praktis. Kita bisa membuat molekul yang bisa disaring dengan kertas, seperti alat tes kehamilan. Kenyataannya, ada begitu banyak uji kertas yang semakin banyak dikenal dalam bidang diagnosa kertas.
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.
Jadi, kemana arah tujuan kita sekarang? Satu hal lagi, sebagai seorang peneliti sejati, ini mewakili impian pribadi saya. Saya tidak bisa bilang ini adalah janji; ini adalah sebuah impian. Tapi saya rasa kita semua harus punya impian yang bisa memotivasi kita, bahkan -- dan mungkin terutama -- bagi para peneliti kanker.
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.
Yang saya harapkan terjadi dalam teknologi saya, bahwa tim saya dan saya akan mengerahkan segenap hati dan jiwa kami mewujudkannya menjadi kenyataan. OK, jadi begini. Saya bermimpi suatu saat nanti, alih-alih mengunjungi lab uji yang mahal untuk mendapatkan kolonoskopi, atau mamogram, atau pap smear, Anda bisa mendapatkan suntikan, tunggu selama satu jam, dan melakukan tes urine pada sepotong kertas. Saya membayangkan bahwa ini bisa terjadi tanpa perlu ada listrik yang stabil, atau ahli medis profesional. Mungkin mereka ada di tempat jauh dan hanya terhubung dengan 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.
Saya tahu ini kedengarannya seperti mimpi tapi di lab kami sudah melakukannya menggunakan tikus, yang bekerja lebih efektif dari metode saat ini untuk mendeteksi kanker paru-paru, usus besar dan ovarium. Dan saya harap semua ini berarti bahwa suatu saat kita bisa mendeteksi tumor dalam tubuh pasien sebelum sampai 10 tahun setelah tumor mulai tumbuh, tak peduli siapa Anda, di seluruh dunia, sehingga kita bisa memberikan perawatan dini, dan kita bisa menyelamatkan nyawa lebih dari yang telah kita capai saat ini, dengan pendeteksian dini.
Thank you.
Terima kasih.
(Applause)
(Tepuk tangan)