Imagine that you're a pig farmer. You live on a small farm in the Philippines. Your animals are your family's sole source of income -- as long as they're healthy. You know that any day, one of your pigs can catch the flu, the swine flu. Living in tight quarters, one pig coughing and sneezing may soon lead to the next pig coughing and sneezing, until an outbreak of swine flu has taken over your farm. If it's a bad enough virus, the health of your herd may be gone in the blink of an eye. If you called in a veterinarian, he or she would visit your farm and take samples from your pigs' noses and mouths. But then they would have to drive back into the city to test those samples in their central lab. Two weeks later, you'd hear back the results. Two weeks may be just enough time for infection to spread and take away your way of life.
Immaginate di essere degli allevatori di maiali e di vivere in una piccola fattoria nelle Filippine. I vostri animali sono l'unica fonte di reddito della famiglia, almeno finché sono sani. Sapete che in qualsiasi momento uno dei vostri maiali può ammalarsi e contrarre l'inflenza suina. Vivendo in un luogo molto stretto, un maiale che tossisce e starnutisce può contagiarne un altro in tempi brevissimi, finché l'influenza suina si espande in tutta la vostra fattoria. Se il virus è abbastanza brutto la salute del vostro gregge può essere compromessa in un attimo. Se chiamaste un veterinario visiterebbe la vostra fattoria e preleverebbe dei campioni dalla bocca e dal naso dei maiali. Ma poi dovrebbe guidare fino alla città per far analizzare quei campioni nel laboratorio centrale e avreste i risultati delle analisi due settimane dopo. Due settimane possono essere abbastanza perché l'infezione si espanda fino a compromettere il vostro modo di vivere.
But it doesn't have to be that way. Today, farmers can take those samples themselves. They can jump right into the pen and swab their pigs' noses and mouths with a little filter paper, place that little filter paper in a tiny tube, and mix it with some chemicals that will extract genetic material from their pigs' noses and mouths. And without leaving their farms, they take a drop of that genetic material and put it into a little analyzer smaller than a shoebox, program it to detect DNA or RNA from the swine flu virus, and within one hour get back the results, visualize the results. This reality is possible because today we're living in the era of personal DNA technology. Every one of us can actually test DNA ourselves.
Ma non deve per forza andare così. Oggi gli allevatori possono prelevare i campioni da soli. Possono saltare dentro il recinto, prelevare dei campioni con dei piccoli pezzi di carta da filtro, metterli in piccole provette e mescolarli con delle sostanze chimiche che estrarranno il materiale genetico presente nella bocca e dal naso dei maiali. Senza dover lasciare le loro fattorie, possono prelevare una goccia di quel materiale genetico, metterla in un analizzatore più piccolo di una scatola di scarpe, programmarlo per rilevare il DNA o l'RNA del virus dell'influenza suina ed entro un'ora ottenere e visualizzare i risultati. Questo è davvero possibile perché oggi viviamo nell'era della tecnologia del DNA personale. Di fatto tutti noi possiamo analizzare il DNA.
DNA is the fundamental molecule the carries genetic instructions that help build the living world. Humans have DNA. Pigs have DNA. Even bacteria and some viruses have DNA too. The genetic instructions encoded in DNA inform how our bodies develop, grow, function. And in many cases, that same information can trigger disease. Your genetic information is strung into a long and twisted molecule, the DNA double helix, that has over three billion letters, beginning to end. But the lines that carry meaningful information are usually very short -- a few dozen to several thousand letters long. So when we're looking to answer a question based on DNA, we actually don't need to read all those three billion letters, typically. That would be like getting hungry at night and having to flip through the whole phone book from cover to cover, pausing at every line, just to find the nearest pizza joint.
Il DNA è una molecola fondamentale che contiene le istruzioni genetiche che aiutano a costruire il mondo vivente. Gli esseri umani hanno il DNA, così come i maiali e persino i batteri e alcuni virus. Le istruzioni genetiche contenute nel DNA determinano il modo con cui il nostro corpo si sviluppa, cresce e funziona. In molti casi, quelle stesse informazioni possono innescare la malattia. Le vostre informazioni genetiche si trovano all'interno di una lunga molecola a spirale, il DNA a doppia elica, che contiene oltre tre miliardi di lettere, dall'inizio alla fine. Ma le linee che contengono delle informazioni significative di solito sono molto corte, da poche dozzine a parecchie migliaia di lettere. Perciò, quando vogliamo rispondere a una domanda relativa al DNA, in realtà non abbiamo bisogno di leggere tre miliardi di lettere. Sarebbe come avere fame durante la notte e dover sfogliare l'intero elenco telefonico, dalla prima all'ultima pagina, facendo una pausa ad ogni linea per trovare il numero della pizzeria più vicina.
(Laughter)
(Risate)
Luckily, three decades ago, humans started to invent tools that can find any specific line of genetic information. These DNA machines are wonderful. They can find any line in DNA. But once they find it, that DNA is still tiny, and surrounded by so much other DNA, that what these machines then do is copy the target gene, and one copy piles on top of another, millions and millions and millions of copies, until that gene stands out against the rest; until we can visualize it, interpret it, read it, understand it, until we can answer: Does my pig have the flu? Or other questions buried in our own DNA: Am I at risk of cancer? Am I of Irish descent? Is that child my son?
Fortunatamente, tre decenni fa abbiamo iniziato ad inventare degli strumenti che possono trovare qualsiasi linea di informazione genetica. Queste "macchine del DNA", i termociclatori, sono magnifiche. Possono trovare qualsiasi linea nel DNA. Ma una volta trovata quel DNA è ancora molto piccolo e circondato da così tanto altro DNA che quel che queste macchine fanno è copiare il gene che ci interessa. Le copie si accumulano l'una sull'altra, milioni e milioni di copie, finché quel gene non prevale sul resto del DNA; possiamo così visualizzarlo, interpretarlo e capirlo, possiamo quindi rispondere alla domanda: "Il mio maiale ha l'influenza?" o ad altre domande le cui risposte sono contenute nel nostro DNA: corro il rischio di ammalarmi di cancro? Le mie origini sono irlandesi? Quel bambino è mio figlio?
(Laughter)
(Risate)
This ability to make copies of DNA, as simple as it sounds, has transformed our world. Scientists use it every day to detect and address disease, to create innovative medicines, to modify foods, to assess whether our food is safe to eat or whether it's contaminated with deadly bacteria. Even judges use the output of these machines in court to decide whether someone is innocent or guilty based on DNA evidence. The inventor of this DNA-copying technique was awarded the Nobel Prize in Chemistry in 1993. But for 30 years, the power of genetic analysis has been confined to the ivory tower, or bigwig PhD scientist work. Well, several companies around the world are working on making this same technology accessible to everyday people like the pig farmer, like you.
Questa semplice capacità di sintetizzare delle copie di DNA ha trasformato il nostro mondo. Gli scienziati la usano tutti i giorni per rilevare e studiare le malattie, per creare delle medicine innovative, per modificare i cibi, per valutare se il nostro cibo è sicuro o se è contaminato da batteri mortali. Persino i giudici, nei processi, usano i risultati di queste macchine per decidere, sulla base delle prove fornite dal DNA, se qualcuno è innocente o colpevole. L'inventore di questa macchina che copia il DNA ha ricevuto il premio Nobel per la chimica nel 1993. Ma, per trent'anni, il potere dell'analisi genetica è rimasto confinato nella torre d'avorio o ai pezzi grossi della ricerca accademica. Beh, parecchie compagnie in tutto il mondo stanno lavorando per far sì che questa tecnologia sia accessibile alle persone comuni, come l'allevatore di maiali o come voi.
I cofounded one of these companies. Three years ago, together with a fellow biologist and friend of mine, Zeke Alvarez Saavedra, we decided to make personal DNA machines that anyone could use. Our goal was to bring DNA science to more people in new places. We started working in our basements. We had a simple question: What could the world look like if everyone could analyze DNA? We were curious, as curious as you would have been if I had shown you this picture in 1980.
Sono co-fondatore di una di questa compagnie. Tre anni fa, insieme a un amico e collega biologo, Zeke Alvarez Saavedra, abbiamo deciso di realizzare dei "termociclatori personali", utilizzabili da tutti. Il nostro obiettivo era portare la scienza del DNA a più persone e in posti nuovi. Abbiamo iniziato lavorando nelle nostre cantine. Volevamo rispondere a una semplice domanda: come sarebbe il mondo se tutti potessero analizzare il DNA? Eravamo curiosi, così come lo sareste stati voi se aveste visto questa foto nel 1980.
(Laughter)
(Risate)
You would have thought, "Wow! I can now call my Aunt Glenda from the car and wish her a happy birthday. I can call anyone, anytime. This is the future!" Little did you know, you would tap on that phone to make dinner reservations for you and Aunt Glenda to celebrate together. With another tap, you'd be ordering her gift. And yet one more tap, and you'd be "liking" Auntie Glenda on Facebook. And all of this, while sitting on the toilet.
Avreste pensato: "Wow! Ora posso chiamare mia zia Glenda dall'automobile e farle gli auguri di buon compleanno! Posso chiamare chiunque, in qualsiasi momento! Questo è il futuro!" Non potevate immaginare che con un tocco su quel telefono avreste prenotato un tavolo per cena per festeggiare insieme alla zia Glenda né che con un altro tocco avreste ordinato il suo regalo, né che con un altro ancora avreste messo un "mi piace" alla zia Glenda su Facebook. Tutto questo mentre siete seduti in bagno.
(Laughter)
(Risate)
It is notoriously hard to predict where new technology might take us. And the same is true for personal DNA technology today.
È notoriamente difficile predire dove la tecnologia può portarci e questo oggi è altrettanto vero per la tecnologia del DNA personale.
For example, I could never have imagined that a truffle farmer, of all people, would use personal DNA machines. Dr. Paul Thomas grows truffles for a living. We see him pictured here, holding the first UK-cultivated truffle in his hands, on one of his farms. Truffles are this delicacy that stems from a fungus growing on the roots of living trees. And it's a rare fungus. Some species may fetch 3,000, 7,000, or more dollars per kilogram. I learned from Paul that the stakes for a truffle farmer can be really high. When he sources new truffles to grow on his farms, he's exposed to the threat of knockoffs -- truffles that look and feel like the real thing, but they're of lower quality. But even to a trained eye like Paul's, even when looked at under a microscope, these truffles can pass for authentic. So in order to grow the highest quality truffles, the ones that chefs all over the world will fight over, Paul has to use DNA analysis. Isn't that mind-blowing? I bet you will never look at that black truffle risotto again without thinking of its genes.
Per esempio, non avrei mai immaginato che persino un coltivatore di tartufi, avrebbe usato un termociclatore personale. Il mestiere del Dott. Paul Thomas è coltivare tartufi. Lo vediamo in questa foto, in una delle sue fattorie, con in mano il primo tartufo coltivato nel Regno Unito. I tartufi sono una prelibatezza e spuntano da un fungo che cresce sulle radici degli alberi, un fungo molto raro. Alcune specie possono arrivare a costare 3.000, 7.000 dollari al chilo, o di più. Da Paul ho imparato che per un coltivatore di tartufi la posta in gioco può essere altissima. Quando va alla ricerca di nuovi tartufi da coltivare nella sua fattoria è esposto alla minaccia delle imitazioni, che hanno l'aspetto dei tartufi veri, anche la senzazione al tatto è la stessa, ma la loro qualità è inferiore. Ma anche a un occhio allenato come quello di Paul, persino utilizzando un microscopio, quei tartufi possono sembrare autentici. Quindi, per poter coltivare i tartufi più pregiati, quelli per cui gli chef lottano in tutto il mondo, Paul deve usare l'analisi del DNA. Non è stupefacente? Scommetto che non guarderete più quel risotto di tartufo nero senza pensare ai suoi geni.
(Laughter)
(Risate)
But personal DNA machines can also save human lives. Professor Ian Goodfellow is a virologist at the University of Cambridge. Last year he traveled to Sierra Leone. When the Ebola outbreak broke out in Western Africa, he quickly realized that doctors there lacked the basic tools to detect and combat disease. Results could take up to a week to come back -- that's way too long for the patients and the families who are suffering. Ian decided to move his lab into Makeni, Sierra Leone. Here we see Ian Goodfellow moving over 10 tons of equipment into a pop-up tent that he would equip to detect and diagnose the virus and sequence it within 24 hours. But here's a surprise: the same equipment that Ian could use at his lab in the UK to sequence and diagnose Ebola, just wouldn't work under these conditions. We're talking 35 Celsius heat and over 90 percent humidity here. But instead, Ian could use personal DNA machines small enough to be placed in front of the air-conditioning unit to keep sequencing the virus and keep saving lives.
Ma i termociclatori personali possono anche salvare delle vite umane. Il Prof. Ian Goodfellow è un virologo all'Università di Cambridge. L'anno scorso andò in Sierra Leone. Quando nell'Africa occidentale scoppiò l'epidemia di Ebola si accorse subito che ai medici laggiù mancavano gli strumenti di base per rilevare e combattere la malattia. I risultati delle analisi potevano arrivare dopo una settimana, troppo tempo per i pazienti e per le famiglie che soffrivano. Ian decise di trasferire il laboratorio a Makeni, in Sierra Leone. Qui lo vediamo mentre sposta 10 tonnellate di strumenti in una tenda igloo che allestì per rilevare e diagnosticare il virus e sequenziarlo entro 24 ore. Ma c'è una sorpresa: la stessa strumentazione che Ian usava nel suo laboratorio del Regno Unito per sequenziare e diagnosticare l'Ebola non funzionava in quelle condizioni. Lì ci sono 35 °C e oltre il 90% di umidità. Però, Ian poteva usare dei termociclatori personali abbastanza piccoli da poter essere messi di fronte al condizionatore per continuare a sequenziare il virus e a salvare delle vite.
This may seem like an extreme place for DNA analysis, but let's move on to an even more extreme environment: outer space. Let's talk about DNA analysis in space. When astronauts live aboard the International Space Station, they're orbiting the planet 250 miles high. They're traveling at 17,000 miles per hour. Picture that -- you're seeing 15 sunsets and sunrises every day. You're also living in microgravity, floating. And under these conditions, our bodies can do funky things. One of these things is that our immune systems get suppressed, making astronauts more prone to infection.
Sembra un posto davvero estremo per l'analisi del DNA, ma ora vedremo che è stata realizzata in ambienti più estremi, come lo spazio. Parliamo dell'analisi del DNA nello spazio. Quando gli astronauti vivono a bordo della Stazione Spaziale Internazionale orbitano intorno al pianeta a un'altezza superiore ai 400 chilometri e viaggiano a una velocità di circa 27.000 chilometri all'ora. Immaginate di poter vedere 15 tramonti e 15 albe ogni giorno. Inoltre, vivreste in condizioni di microgravità, galleggiando. In queste condizioni, il vostro corpo può fare delle cose strane. Per esempio, il sistema immunitario entra in deficit, rendendo gli astronauti più suscettibili alle infezioni.
A 16-year-old girl, a high school student from New York, Anna-Sophia Boguraev, wondered whether changes to the DNA of astronauts could be related to this immune suppression, and through a science competition called "Genes In Space," Anna-Sophia designed an experiment to test this hypothesis using a personal DNA machine aboard the International Space Station. Here we see Anna-Sophia on April 8, 2016, in Cape Canaveral, watching her experiment launch to the International Space Station. That cloud of smoke is the rocket that brought Anna-Sophia's experiment to the International Space Station, where, three days later, astronaut Tim Peake carried out her experiment -- in microgravity. Personal DNA machines are now aboard the International Space Station, where they can help monitor living conditions and protect the lives of astronauts.
Una ragazza di 16 anni di New York, studentessa alle scuole superiori, Anna-Sophia Boguraev, si è chiesta se dei cambiamenti nel DNA degli astronauti potessero essere collegati con questo fenomeno e, attraverso una competizione scientifica chiamata "Geni nello spazio" ha pianificato degli esperimenti per testare questa ipotesi utilizzando un termociclatore personale a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. Qui vediamo Anna-Sophia l'8 aprile 2016 a Cape Canaveral, mentre guarda il lancio dell'esperimento verso la Stazione Spaziale Internazionale. Quella nuvola di fumo è il razzo che ha portato l'esperimento alla Stazione Spaziale Internazionale dove, tre giorni dopo, l'astronauta Tim Peake ha realizzato l'analisi in condizioni di microgravità. Ora i termociclatori personali sono a bordo della stazione, dove possono aiutare a monitorare le condizioni di vita degli astronauti e a proteggere le loro vite.
A 16-year-old designing a DNA experiment to protect the lives of astronauts may seem like a rarity, the mark of a child genius. Well, to me, it signals something bigger: that DNA technology is finally within the reach of every one of you.
Una ragazza di 16 anni che progetta un esperimento sul DNA per proteggere le vite degli astronauti può sembrare un qualcosa di raro, l'opera di un bambino prodigio. Beh, io credo invece che rappresenti qualcosa di più grande: il fatto che la tecnologia del DNA è finalmente accessibile a tutti voi.
A few years ago, a college student armed with a personal computer could code an app, an app that is now a social network with more than one billion users. Could we be moving into a world of one personal DNA machine in every home?
Qualche anno fa uno studente universitario, armato del suo computer, sviluppò un'applicazione che oggi è un social network con più di un miliardo di utenti. Ci stiamo forse addentrando in un mondo nel quale potremo avere un termociclatore personale in ogni casa?
I know families who are already living in this reality. The Daniels family, for example, set up a DNA lab in the basement of their suburban Chicago home. This is not a family made of PhD scientists. This is a family like any other. They just like to spend time together doing fun, creative things. By day, Brian is an executive at a private equity firm. At night and on weekends, he experiments with DNA alongside his kids, ages seven and nine, as a way to explore the living world. Last time I called them, they were checking out homegrown produce from the backyard garden. They were testing tomatoes that they had picked, taking the flesh of their skin, putting it in a test tube, mixing it with chemicals to extract DNA and then using their home DNA copier to test those tomatoes for genetically engineered traits.
Conosco delle famiglie che stanno già vivendo questa realtà. La famiglia Daniels, per esempio, ha montato un laboratorio nella cantina della loro casa alla periferia di Chicago. Non è una famiglia di dottori di ricerca, bensì una famiglia come tutte le altre, che ama passare del tempo insieme facendo delle cose creative e divertenti. Durante il giorno, Brian è un dirigente in un'impresa di private equity, durante la notte e nei fine settimana realizza degli esperimenti con il DNA con i suoi figli di sette e nove anni. Per loro è un modo di esplorare il mondo vivente. L'ultima volta che li ho chiamati stavano testando i prodotti che coltivano nel loro cortile. Stavano testando dei pomodori che avevano raccolto, separando la polpa dalla pelle, mettendola in una provetta insieme a delle sostanze chimiche per estrarre il DNA e poi utilizzando il loro termociclatore per verificare se i pomodori contenessero dei tratti geneticamente ingegnerizzati.
For the Daniels family, the personal DNA machine is like the chemistry set for the 21st century. Most of us may not yet be diagnosing genetic conditions in our kitchen sinks or doing at-home paternity testing.
Per la famiglia Daniels il termociclatore personale è come un kit di chimica del XXI° secolo. Forse la maggior parte di noi ancora non può diagnosticare patologie genetiche nelle proprie cucine o realizzare dei test di paternità a casa.
(Laughter)
(Risate)
But we've definitely reached a point in history where every one of you could actually get hands-on with DNA in your kitchen. You could copy, paste and analyze DNA and extract meaningful information from it. And it's at times like this that profound transformation is bound to happen; moments when a transformative, powerful technology that was before limited to a select few in the ivory tower, finally becomes within the reach of every one of us, from farmers to schoolchildren. Think about the moment when phones stopped being plugged into the wall by cords, or when computers left the mainframe and entered your home or your office.
Ma sicuramente abbiamo raggiunto un momento storico, nel quale ognuno di voi può davvero darsi da fare con il DNA nella propria cucina. Potete copiare, incollare, analizzare il DNA e ottenere informazioni importanti. È in momenti come questo che una trasformazione profonda è destinata ad avvenire; momenti nei quali una tecnologia potente e trasformativa, che prima era limitata a poche persone confinate nella torre d'avorio, diventa finalmente accessibile a ognuno di noi, dagli allevatori ai bambini in età scolare. Pensate al momento in cui i telefoni cessarono di essere collegati a una presa tramite un cavo, o a quando i computer lasciarono i sistemi centrali e arrivarono nelle vostre case o nel vostro ufficio.
The ripples of the personal DNA revolution may be hard to predict, but one thing is certain: revolutions don't go backwards, and DNA technology is already spreading faster than our imagination.
Gli sviluppi della rivoluzione del DNA personale possono essere difficili da predire, ma una cosa è certa: le rivoluzioni non vanno a ritroso, e la tecnologia del DNA si sta già espandendo
So if you're curious,
più velocemente di quanto possiamo immaginare.
get up close and personal with DNA -- today. It is in our DNA to be curious.
Quindi, se siete curiosi, prendete confidenza con il DNA — fatelo oggi. Essere curiosi è nel nostro DNA.
(Laughter)
(Risate)
Thank you.
Grazie.
(Applause)
(Applausi)