ربما لا تدركون هذا، لكن هناك بكتيريا في أجسامكم أكثر من عدد النجوم في مجرتنا بأكملها. إن العالم الساحر من البكتيريا بداخلنا هو جزء لا يتجزأ من صحتنا، وإن تقنيتنا تتطور بسرعة شديدة حتى أن بإمكاننا اليوم برمجة هذه البكتيريا كما نبرمج الحواسيب.
You may not realize this, but there are more bacteria in your body than stars in our entire galaxy. This fascinating universe of bacteria inside of us is an integral part of our health, and our technology is evolving so rapidly that today we can program these bacteria like we program computers.
الآن، المخطط الذي ترونه هنا، أعلم أنه يبدو كنوع ما من الألعاب الرياضية، ولكنه في الحقيقة مخطط لأول برنامج بكتيري قمت بتطويره. وكما هو الحال في كتابة برنامج، فإن بإمكاننا طباعة وكتابة الحمض النووي بألغوريثمات وبرامج مختلفة داخل البكتيريا. ما يفعله هذا البرنامج هو إنتاج بروتينات فلورية بنمط متواتر وتوليد جزيء صغير يسمح للبكتيريا بالتواصل والتزامن، كما ترون في هذا الفيلم. المستعمرة البكتيرية المتنامية التي ترونها هنا هي عن عرض شعر الإنسان. الآن، ما لا تستطيعون رؤيته هو أن برنامجنا الجيني يوجه كل واحدة من هذه البكتيريا إلى إنتاج جزيئات صغيرة، وتنتقل هذه الجزيئات بين آلاف الكائنات البكتيرية وتخبرها متى تعمل ومتى تتوقف عن العمل. وتتزامن البكتيريا جيدًا على هذا النطاق، ولكن لأن الجزيء الذي يزامنها معًا يستطيع فقط الحركة بسرعة كبيرة، ففي المستعمرات البكتيرية الأكبر، يسبب هذا موجات حركية بين البكتيريا المتباعدة عن بعضها البعض، وبإمكانكم رؤية هذه الموجات تنطلق من جهة اليمين إلى يسار الشاشة.
Now, the diagram that you see here, I know it looks like some kind of sports play, but it is actually a blueprint of the first bacterial program I developed. And like writing software, we can print and write DNA into different algorithms and programs inside of bacteria. What this program does is produces fluorescent proteins in a rhythmic fashion and generates a small molecule that allows bacteria to communicate and synchronize, as you're seeing in this movie. The growing colony of bacteria that you see here is about the width of a human hair. Now, what you can't see is that our genetic program instructs these bacteria to each produce small molecules, and these molecules travel between the thousands of individual bacteria telling them when to turn on and off. And the bacteria synchronize quite well at this scale, but because the molecule that synchronizes them together can only travel so fast, in larger colonies of bacteria, this results in traveling waves between bacteria that are far away from each other, and you can see these waves going from right to left across the screen.
يعتمد برنامجنا الجيني على ظاهرة طبيعية تدعى استشعار النصاب، وفيها تطلق البكتيريا سلوكيات متناسقة وأحيانًا سامة عندما تصل إلى كثافة حرجة. تستطيعون في هذا الفيلم ملاحظة استشعار النصاب أثناء عمله، حيث تبدأ مستعمرة بكتيرية نامية بالوميض فقط عندما تصل إلى كثافة حرجة أو عالية. يستمر برنامجنا الجيني بإنتاج هذه القوالب المتواترة من البروتينات الفلورية بينما تتمد المستعمرة إلى الخارج. هذه التجربة وهذا الفيلم بالتحديد ندعوه المستعر الأعظم، لأنها تبدو كنجم متفجر.
Now, our genetic program relies on a natural phenomenon called quorum sensing, in which bacteria trigger coordinated and sometimes virulent behaviors once they reach a critical density. You can observe quorum sensing in action in this movie, where a growing colony of bacteria only begins to glow once it reaches a high or critical density. Our genetic program continues producing these rhythmic patterns of fluorescent proteins as the colony grows outwards. This particular movie and experiment we call The Supernova, because it looks like an exploding star.
الآن، إلى جانب برمجة هذه القوالب الجميلة، تساءلتُ، ما الذي يمكننا إجبار البكتيريا على فعله أيضًا؟ وقررت استكشاف كيفية برمجة البكتيريا لكشف ومعالجة الأمراض بأجسامنا كالسرطان. أحد الحقائق المدهشة بشأن البكتيريا هي أنها تستطيع أن تنمو بشكل طبيعي داخل أورامنا. هذا يحدث لأن الأورام نموذجيًا هي مناطق ليس لنظام المناعة دخل فيها، ولذا تجد البكتيريا هذه الأورام وتستخدمها كملاذ آمن لتنمو وتزدهر. بدأنا باستخدام متممات غذائية بكتيرية وهي بكتيريا آمنة لديها فوائد صحية، ووجدنا بأنها عند إيصالها عن طريق الفم إلى فأر، هذه المتممات البكتيرية ستنمو انتقائيًا داخل الأورام الحية. أدركنا أن أكثر طريقة ملائمة لإبراز تواجد المتممات الغذائية، وبالتالي، تواجد الأورام، أن نجعل هذه البكتيريا تنتج إشارة ستكون قابلة للكشف من خلال البول، لذا برمجنا هذه المتممات تحديدًا لإنشاء جزيء سيغير من لون البول خاصتك للإشارة إلى وجود السرطان. وأكملنا العمل لإظهار أن هذه التقنية بإمكانها حسيًا وتحديدًا الكشف عن سرطان الكبد، وهو سرطان يصعب كشفه بالطرق الأخرى.
Now, besides programming these beautiful patterns, I wondered, what else can we get these bacteria to do? And I decided to explore how we can program bacteria to detect and treat diseases in our bodies like cancer. One of the surprising facts about bacteria is that they can naturally grow inside of tumors. This happens because typically tumors are areas where the immune system has no access, and so bacteria find these tumors and use them as a safe haven to grow and thrive. We started using probiotic bacteria which are safe bacteria that have a health benefit, and found that when orally delivered to mice, these probiotics would selectively grow inside of liver tumors. We realized that the most convenient way to highlight the presence of the probiotics, and hence, the presence of the tumors, was to get these bacteria to produce a signal that would be detectable in the urine, and so we specifically programmed these probiotics to make a molecule that would change the color of your urine to indicate the presence of cancer. We went on to show that this technology could sensitively and specifically detect liver cancer, one that is challenging to detect otherwise.
الآن، لأن هذه البكتيريا تتمركز في الأورام، فقد كنا نبرمجها ليس فقط لكشف السرطان بل أيضًا لعلاجه عن طريق إنتاج جزيئات علاجية من داخل بيئة الورم تقوم بتقليص الأورام الموجودة، وقد كنا نفعل هذا باستخدام برامج استشعار النصاب كالتي رأيتموها في الأفلام السابقة.
Now, since these bacteria specifically localize to tumors, we've been programming them to not only detect cancer but also to treat cancer by producing therapeutic molecules from within the tumor environment that shrink the existing tumors, and we've been doing this using quorum sensing programs like you saw in the previous movies.
وبوجه عام، تخيلوا الحديث مستقبلًا عن متممات غذائية بكتيرية مبرمجة باستطاعتها كشف وعلاج السرطان، أو حتى أمراض أخرى. إن قدرتنا على برمجة البكتيريا وبرمجة الحياة تفتح آفاقًا جديدة في أبحاث السرطان، ومن أجل مشاركة هذه الرؤية، عملت مع الفنان فيك مونيز لإنشاء شعار العالم، الذي تم صنعه بالكامل من البكتيريا والخلايا السرطانية. وفي النهاية، أملي هو أن يستطيع جمال وهدف هذا العالم الميكروبي إلهام مناهج جديدة وإبداعية من أجل مستقبل البحث في مجال السرطان.
Altogether, imagine in the future taking a programmed probiotic that could detect and treat cancer, or even other diseases. Our ability to program bacteria and program life opens up new horizons in cancer research, and to share this vision, I worked with artist Vik Muniz to create the symbol of the universe, made entirely out of bacteria or cancer cells. Ultimately, my hope is that the beauty and purpose of this microscopic universe can inspire new and creative approaches for the future of cancer research.
شكرًا لكم.
Thank you.
(تصفيق)
(Applause)