Ίσως να μην το αντιλαμβάνεστε, αλλά υπάρχουν περισσότερα βακτήρια στο σώμα σας απ' ό,τι αστέρια σε ολόκληρο τον γαλαξία μας. Αυτό το εκπληκτικό σύμπαν των βακτηρίων μέσα μας είναι ένα αναπόσπαστο κομμάτι της υγείας μας, και η τεχνολογία εξελίσσεται τόσο γρήγορα που σήμερα μπορούμε να προγραμματίσουμε αυτά τα βακτήρια όπως τους υπολογιστές.
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.
Τώρα, το διάγραμμα που βλέπετε εδώ, ξέρω ότι φαίνεται σαν τη στρατηγική ενός αγωνίσματος, αλλά στην πραγματικότητα είναι το σχέδιο του πρώτου βακτηριακού προγράμματος που έκανα. Όπως στη συγγραφή προγραμμάτων, μπορούμε να τυπώσουμε και να γράψουμε DNA με διαφορετικούς αλγόριθμους και προγράμματα μέσα στα βακτήρια. Αυτό που κάνει το πρόγραμμα είναι να παράγει φθορίζουσες πρωτεΐνες με ρυθμικό τρόπο και να παράγει ένα μικρό μόριο που επιτρέπει στα βακτήρια να επικοινωνούν και να συγχρονίζονται, όπως βλέπετε σε αυτή την ταινία. Η αυξανόμενη αποικία βακτηρίων που βλέπετε εδώ έχει το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας. Αυτό που δεν βλέπετε είναι ότι το γενετικό πρόγραμμά μας δίνει εντολή στα βακτήρια να παράγουν το καθένα μικρά μόρια, και αυτά τα μόρια ταξιδεύουν μεταξύ των χιλιάδων βακτηρίων λέγοντάς τους πότε να ενεργοποιηθούν και πότε να απενεργοποιηθούν. Και τα βακτήρια συγχρονίζονται πολύ καλά σε αυτό το επίπεδο, αλλά επειδή το μόριο που τα συγχρονίζει δεν μπορεί να ταξιδέψει τόσο γρήγορα, σε μεγάλες αποικίες βακτηρίων, αυτό προκαλεί κύματα που ταξιδεύουν ανάμεσα στα βακτήρια που είναι μακριά το ένα από το άλλο, και βλέπετε αυτά τα κύματα να πηγαίνουν από δεξιά στα αριστερά στην οθόνη.
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.
Το γενετικό μας πρόγραμμα βασίζεται σε ένα φυσικό φαινόμενο τον μηχανισμό διακυτταρικής χημικής επικοινωνίας όπου τα βακτήρια προκαλούν συντονισμένες και λοιμογόνες συμπεριφορές όταν φτάσουν μια κρίσιμη πυκνότητα. Παρατηρείτε τον μηχανισμό εν δράσει σε αυτή την ταινία, όπου μια αυξανόμενη αποικία βακτηρίων ξεκινά να λάμπει μόνο όταν φτάνει σε υψηλή ή κρίσιμη πυκνότητα. Ο γενετικός μας προγραμματισμός συνεχίζει να παράγει αυτά τα ρυθμικά πρότυπα φθοριζούσων πρωτεϊνών καθώς η αποικία μεγαλώνει προς τα έξω. Ονομάζουμε Σούπερνοβα τη συγκεκριμένη ταινία και το πείραμα, γιατί μοιάζει με ένα αστέρι που εκρήγνυται.
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.
Εκτός του προγραμματισμού αυτών των ωραίων σχημάτων αναρωτιόμουν τι άλλο να μπορούν να κάνουν τα βακτήρια; Αποφάσισα να εξερευνήσω πώς θα προγραμματίσουμε βακτήρια για να εντοπίζουν και να θεραπεύουν ασθένειες στα σώματά μας όπως ο καρκίνος. Ένα από τα εκπληκτικά δεδομένα για τα βακτήρια είναι ότι μπορούν να μεγαλώνουν με φυσικό τρόπο μέσα στους όγκους. Αυτό γίνεται γιατί οι όγκοι είναι περιοχές που το ανοσοποιητικό σύστημα δεν έχει πρόσβαση, και έτσι τα βακτήρια βρίσκουν τους όγκους και να τους χρησιμοποιούν σαν απάγγειο για να μεγαλώνουν και να ευδοκιμούν. Αρχικά χρησιμοποιήσαμε προβιοτικά βακτήρια που είναι ασφαλή και έχουν όφελος για την υγεία και βρήκαμε ότι όταν δόθηκαν στοματικά σε ποντίκια, τα προβιοτικά θα μεγάλωναν επιλεκτικά μέσα σε όγκους στο συκώτι. Αντιληφθήκαμε ότι ο πιο βολικός τρόπος να τονίσουμε την παρουσία των προβιοτικών, και συνεπώς, την παρουσία των όγκων, ήταν να κάνουμε τα βακτήρια να παράγουν ένα σήμα που θα εντοπίζεται στα ούρα, και έτσι προγραμματίσαμε τα προβιοτικά να φτιάχνουν ένα μόριο που θα άλλαζε το χρώμα των ούρων για να υποδείξουν την παρουσία καρκίνου. Συνεχίσαμε και δείξαμε ότι αυτή η τεχνολογία μπορεί να εντοπίσει με ακρίβεια τον καρκίνο του ήπατος, κάτι που είναι δύσκολο υπό άλλες συνθήκες.
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.
Αφού αυτά τα βακτήρια εντοπίζονται ειδικά σε όγκους, τα προγραμματίζουμε όχι μόνο να εντοπίζουν τον καρκίνο αλλά και να τον αντιμετωπίζουν παράγοντας θεραπευτικά μόρια μέσα στο περιβάλλον του όγκου που συρρικνώνουν τους υπάρχοντες όγκους, και το κάνουμε με προγράμματα μηχανισμού διακυτταρικής χημικής επικοινωνίας όπως είδατε στις προηγούμενες ταινίες.
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.
Συνολικά, φανταστείτε να παίρνουμε στο μέλλον ένα προγραμματισμένο προβιοτικό που θα μπορούσε να εντοπίσει και να αντιμετωπίσει τον καρκίνο ή ακόμη και άλλες ασθένειες. Η ικανότητά μας να προγραμματίζουμε βακτήρια και ζωή ανοίγει νέους ορίζοντες στην έρευνα του καρκίνου, και για να μοιραστώ αυτό το όραμα, δούλεψα με τον καλλιτέχνη Βικ Μουνίζ για να φτιάξουμε το σύμβολο του σύμπαντος που είναι φτιαγμένο εξ ολοκλήρου από βακτήρια ή καρκινικά κύτταρα. Τέλος, ελπίζω ότι η ομορφιά και ο σκοπός του μικροσκοπικού αυτού σύμπαντος μπορεί να εμπνεύσει νέες και δημιουργικές προσεγγίσεις για το μέλλον της έρευνας του καρκίνου.
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. Thank you.
Ευχαριστώ.
(Χειροκρότημα)
(Applause)