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.
Eskiden bir transistörün kapladığı yere artık bir milyar transistörü sığdırabiliyoruz. Bir odanın tamamını kaplayan bir bilgisayar, artık cebinize sığıyor. Geleceğin küçülmekte yattığını söyleyebiliriz.
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.
Bir mühendis olarak bilgisayarlardaki minyatürleşme devrimi beni heyecanlandırıyor. Bir doktor olarak dünyada en çabuk artan hastalık olan kanser nedeniyle ölen insan sayısını azaltmak için kullanıp kullanamayacağımızı merak ediyorum. Bunu söylediğim zaman, insanlar kanseri tedavi etmek için çalıştığımızı zannediyor. Aslında çalışıyoruz. Ancak erken tespit ve kanserin önlenmesi yoluyla olağanüstü bir hayat kurtarma fırsatı ortaya çıkıyor.
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?
Dünya çapında kanser sonucu ölümlerin üçte ikisinden fazlası, şu anda sahip olduğumuz yöntemlerle tamamen önlenebilir. Bunlar arasında aşı, zamanında tarama ve tabii ki sigarayı bırakma vardır. Fakat şu anda sahip olduğumuz en iyi araç ve teknolojilerle bile, bazı tümörlerin 50 milyon kanser hücresi gücünde oluncaya kadar büyümeye başladıkları, 10 yıl öncesinden tespit edilememektedir. Henüz oluşmaya başladıkları, çıkarılabilecekleri zamanda daha ölümcül bu kanserlerin bazılarını daha erken tespit edecek çok daha iyi teknolojilerimiz olsa ne olurdu?
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 $10 part, and it fits on the end of an optical fiber. Now what that means is instead of taking a sample from a patient and sending it to the microscope, you can bring the microscope to the patient. And then, instead of requiring a specialist to look at the images, you can train the computer to score normal versus cancerous cells.
Minyatürleşmenin bizi buraya nasıl götüreceğini anlatayım. Bu, bir patologun standart bir laboratuvarda biyopsi veya smear testi gibi doku örneklerine bakacağı bir mikroskoptur. 7000$ değerindeki bu mikroskopu, kanser hücrelerini ayırt etmek üzere yıllarca ihtisas eğitimi almış birisi kullanacaktır. Bu fotoğraf, Rice Üniversitesi'nden meslektaşım Rebecca Richards-Kortum'a aittir. Ekibiyle beraber yaptığı şey, bu mikroskobun tamamını minyatürleştirerek 10 dolara sığdırmaları ve bir optik fiberin ucuna uydurmalarıdır. Başka bir deyişle, bir hastadan numune almak ve onu mikroskoba göndermek yerine mikroskobu hastaya getirebilirsiniz. Daha sonra inceleme için uzman yerine normal ile kanserli hücreleri karşılaştırması için bilgisayarı eğitebilirsiniz.
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.
Bu önemli, çünkü kırsal bölgelerde çalışırken, topluluklara gidip test yapabilen ve numune toplayabilen gezici bir tarama minibüsü olmasına ve bunları analiz için hastaneye yollamasına rağmen, günler sonra, anormal bir test sonucu alan kadınların gelmesi istenmiştir. Neredeyse yarısı gelmemiştir, çünkü seyahati karşılayacak paraları yoktur. Entegre mikroskop ve bilgisayar analiziyle birlikte Rebecca ve meslektaşları, hem teşhis hem de tedavi düzeneğine sahip bir minibüs oluşturdular. Böylece aynı yerde teşhis ve tedavide bulunabilirler, böylece kimsenin takibi yarım kalmamış olurdu.
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.
Bu, minyatürleşmenin hayatları nasıl kurtarabileceğine dair bir örnektir. Şimdi mühendis olarak, bunu doğrudan minyatürleşme olarak görüyoruz. Büyük bir şeyi alıp küçültüyorsunuz. Ancak bilgisayar ile ilgili olarak bahsettiğim, onları her yere götürebilecek kadar küçüldüklerinde hayatlarımızı değiştirdiler. O zaman bunun tıptaki eşdeğeri nedir? Ya vücudunuzda dolaşabilecek, kendi kendine tümörü bulabilecek ve dışarıya sinyal gönderebilecek kadar küçük bir dedektör olsaydı? Kulağa bilim kurgu gibi geliyor. Aslında nanoteknoloji bunu yapmamıza izin veriyor. Dedektörü oluşturan parçaları, 100 mikron boyutundaki saç teli genişliğinden 1.000 kat daha küçük 100 nanometre boyutunda küçültmeye imkân sağlıyor. Bunun oldukça önemli etkileri vardır.
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.
Malzemelerin nano ölçeğinde özelliklerini değiştirdikleri ortaya çıkmaktadır. Yaygın bir madde olan altını alıp toz halinde öğütürseniz, altın nano parçaçıkları altın sarısı renginden kırmızıya dönüşür. Daha egzotik bir malzeme olan büyük siyah bir kristal şeklindeki kadmiyum selenürü alıp bu malzemeden nanokristaller oluşturduğunuzda ve bunları bir sıvının içine koyup üzerine ışık tuttuğunuzda, parlar. Sadece boyutuna göre mavi, yeşil, sarı, turuncu, kırmızı renginde parlamaktadır. Çok acayip! Böyle bir nesneyi makro dünyada düşünebilir misiniz? Dolabınızdaki tüm kot pantalonlar pamuklu ancak bedene göre farklı renklerde olabilir.
(Laughter)
(Kahkahalar)
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.
Bir doktor olarak, benim için ilgi çekici olan şey, yalnızca nano boyutta rengi değişen malzemeler değil, vücudunuzda gezindikleri yolun da değişmesidir. Bu da daha iyi bir kanser dedektörü yapmak üzere kullanacağımız gözlem türüdür.
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.
Ne demek istediğimi size göstereyim. Bu, vücuttaki bir kan damarı. Damarın çevresinde tümör var. Damara nano parçacıkları enjekte edip kan dolaşımından tümöre nasıl gittiklerini izleyeceğiz. Şu an pek çok tümörün kan damarlarına sızıntı yaptığı anlaşıldı ve nano parçacıklar da kan dolaşımından tümöre sızabilir. Sızıp sızamayacakları boyutlarına bağlıdır. Bu fotoğrafta, yüz nanometre büyüklüğündeki daha küçük mavi parçacıklar sızıyor, daha büyük olan 500 nanometrelik kırmızı parçacıklar kan dolaşımında takılıp kalıyor. Bu da bir mühendis olarak, malzemenin ne kadar büyük veya küçük olmasına bağlı olarak vücudunuzda nereye gideceğini değiştirebileceğim anlamına geliyor.
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.
Laboratuvarımda vücutta seyahat edebilecek ve tümör arayabilecek küçüklükte bir kanser nanodedekörü yaptık. Bunu tümör saldırısını dinlemesi için tasarladık: Tümörün yaymak için ihtiyaç duyduğu kimyasal işaretler orkestrası. Tümörün içinde doğduğu dokudan kopması için doku iskeleleri boyunca çiğneyeceği enzim adı verilen kimyasalları çıkartması gerekir. Bu nanoparçacıkları bu enzimlerle harekete geçmesi için tasarladık. Bir enzim, bir saatte 1.000 adet kimyasal tepkiyi harekete geçirebilir. Şimdi mühendislikte bire bin oranını, bir tür büyütme olarak adlandırıyoruz ve herhangi bir şeyi aşırı hassas bir hâle getiriyor. Böylece son derece hassas bir kanser dedektörü yaptık.
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.
Tamam ama harekete geçmiş bu işareti, benim bir şeyler yapabileceğim dış dünyaya nasıl aktarırım? Bunun için nano ölçekteki biyolojinin bir parçasını kullanacağız ve bunun böbrek ile bir ilgisi var. Böbrek bir süzgeçtir. İşi kanı süzmek ve atıkları idrara koymaktır. Böbreğin süzdüğü şeylerin de aynı şekilde boyuta bağlı olduğu ortaya çıktı. Dolayısıyla bu fotoğrafta gördüğünüz şey, beş nanometreden küçük olan her şey, kandan, böbrekten idrara doğru gitmekte ve büyük olan her şey kalmaktadır. Tamam, o zaman 100 nanometre boyutunda kanser dedektörü yapsam, bunu kan akışına enjekte etsem, böbrekten süzülecek ve idrara gidecek kadar küçük bir işareti duyurmak için tümör enzimlerinin harekete geçirdiği tümöre sızabilir. Böylece dışarıdaki dünyada tespit edebileceğim bir işaret var.
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.
Tamam ama bir sorunum daha var. Bu çok küçük bir işaret, bunu nasıl tespit ederim? İşaret yalnızca bir moleküldür. Mühendis olarak tasarladığımız moleküldür. Tamamen sentetiktir ve bunları tercih ettiğimiz araçla uyumlu olacak şekilde tasarlayabiliriz. Kütle spektrometresi adı verilen oldukça hassas, üstün kaliteli bir alet kullanmak istediğimizde, özgün kütleye sahip bir molekül yaparız. Ya da daha ucuz ve taşınabilir bir şey yapmak isteriz. O zaman hamilelik testi gibi kâğıt üstünde izini sürebileceğimiz bir molekül yaparız. Aslında kâğıttan teşhis adı verilen bir alanda, erişilebilen bir sürü kâğıt testi vardır.
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.
Peki bununla nereye varmaya çalışıyoruz? Size anlatacağım şey, hayatım boyunca bir araştırmacı olarak bir hayalimi temsil ediyor. Bir vaat olduğunu söyleyemem, yalnızca bir hayal. Ama sanırım hepimizin -belki özellikle- kanser araştırmacılarının ilerlemeye devam etmesi için hayalleri olmalıdır.
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.
Size ekibimle beraber gerçeğe dönüştürmek için canla başla çalıştığımız teknolojiyle ne olmasını umduğumu anlatayım. Hadi bakalım. Bir gün kolonoskopi veya mamografi veya smear testi yaptırmak için pahalı bir tarama tesisine gitmek yerine iğne olabileceğinizi ve bir saat bekleyip bir kâğıt şeridine idrar testini yapabileceğinizi hayal ediyorum. Bunun sürekli elektrik veya odada bir tıbbi çalışana ihtiyaç duymadan bile olabileceğini hayal ediyorum. Belki uzakta olabilir ve yalnızca akıllı telefon ile bağlantı kurabilirsiniz.
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.
Şu anda, kulağa bir hayal gibi geldiğini biliyorum ancak laboratuvarda farelerde akciğer, kolon ve yumurtalık kanseri teşhisinde mevcut yöntemlerden daha iyi işe yarıyor. Bunun, bir gün her kesimden, dünyanın her yerinden hastalarda, tümörlerin büyümeye başladıklarını, 10 yıldan önce tespit edebileceğimiz anlamına gelmesini umuyorum ve bu da daha erken tedavilere yol açacak ve erken teşhisle şimdi yapabildiğimizden daha fazla hayatı kurtarabiliriz.
Thank you.
Teşekkürler.
(Applause)
(Alkışlar)