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.
Puede que no sean conscientes, pero hay más bacterias en el cuerpo que estrellas en toda la galaxia. Este universo fascinante de bacterias es parte integral de nuestra salud, y la tecnología está evolucionando tan rápidamente que hoy podemos programar estas bacterias igual que a las computadoras.
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.
En el diagrama que se ve aquí... sé que parece algún tipo de plano deportivo pero en realidad es un plano del primer programa bacteriano que desarrollé. Igual que con el software, podemos imprimir y escribir ADN en diferentes algoritmos y programas dentro de la bacteria. Este programa produce proteínas fluorescentes rítmicamente y genera una molécula pequeña que permite a las bacterias comunicarse y sincronizarse como pueden ver en esta película. La creciente colonia de bacterias que ven aquí tiene en grosor de un cabello humano. Lo que no pueden ver es que nuestro programa genético instruye a estas bacterias para producir pequeñas moléculas, que luego se moverán entre los miles de bacterias individuales ordenándoles cuando encenderse y apagarse. Las bacterias se sincronizan bastante bien a esta escala pero la molécula que sincroniza solo puede viajar a una velocidad limitada, y en colonias más grandes de bacterias esto da lugar a ondas que se propagan entre bacterias que se encuentran a distancia una de la otra. Pueden ver estas ondas propagandose de derecha a izquierda en la pantalla.
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.
Nuestro programa genético se basa en un fenómeno natural llamado percepción de quórum, en que las bacterias coordinan respuestas, a veces virulentas una vez que alcanzan una densidad crítica. Pueden ver la percepción de quórum en acción en este video, donde una colonia de bacterias en aumento solo empieza a brillar una vez que alcanza una densidad alta o crítica. Nuestro programa genético continúa produciendo estas patrones rítmicos de las proteínas fluorescentes a medida que la colonia se expande. Esta película y experimento en particular se llaman La Supernova, porque parece una estrella a punto de explotar.
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.
Además de programarlas que produzcan estos hermosos patrones me preguntaba, ¿qué más podemos lograr que hagan? Y decidí investigar cómo podemos programarlas para que detecten y traten enfermedades como el cáncer. Uno de los hechos sorprendentes sobre las bacterias es que pueden crecer de manera natural dentro de los tumores ya que los tumores normalmente son áreas en las que el sistema inmunológico no tiene acceso, y así las bacterias, al encontrar estos tumores, los usan como un refugio seguro para crecer y prosperar. Empezamos usando bacterias probióticas que son unas bacterias seguras, beneficiosas para la salud, y descubrimos que al administrarlas por vía oral a ratones, estos probióticos se desarollan de manera selectiva en los tumores hepáticos. Y también de que la forma más cómoda de destacar la presencia de los probióticos, y, por tanto, la de tumores, era conseguir que produzcan una señal detectable en la orina y así programar probióticos de manera especifica para crear moléculas que cambian el color de la orina para indicar la presencia del cáncer. Pudímos demostrar que esta tecnología podría sensible y específicamente detectar el cáncer de hígado, que de lo contrario es dificil de detectar.
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.
Puesto que estas bacterias se alojan específicamente en los tumores, las programamos no solo para detectar cáncer sino tambien para tratarlo mediante la producción de moléculas terapéuticas desde dentro del entorno canceroso reduciendo así los tumores existentes y lo hicimos usando programas de percepción de quórum, los que han visto en los videos anteriores. En resumen, imaginensen que en el futuro se podrán tomar probióticos programados
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.
que detectarán y curarán el cáncer o incluso otras enfermedades. La capacidad de programar bacterias y la vida misma abre nuevos horizontes en la investigación del cáncer, y para compartir esta visión, he trabajado con el artista Vik Muniz para crear el símbolo de la universo, hecho completamente de células bacterianas y cancerosas. En última instancia, mi esperanza es que el belleza y el propósito de este universo microscópico inspirará nuevos enfoques creativos
Thank you.
para el futuro de la investigación sobre cáncer.
(Applause)
Gracias.