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.
Anda mungkin tak menyadari, ada lebih banyak bakteri di tubuh Anda daripada bintang di seluruh galaksi. Semesta bakteri yang menakjubkan di dalam tubuh kita adalah bagian yang tak terpisahkan dari kesehatan kita, dan teknologi kita berevolusi begitu pesat sehingga kini kita bisa memprogram semua bakteri ini seperti pada komputer.
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.
Diagram yang Anda lihat ini, memang terlihat seperti sebuah permainan olahraga, tapi ini adalah cetak biru dari program bakteri pertama yang saya kembangkan. Seperti menulis perangkat lunak, kita bisa mencetak dan menulis DNA menjadi beragam algoritme dan program di dalam bakteri. Program ini menghasilkan protein yang berpendar secara ritmis dan menghasilkan sebuah molekul kecil yang membuat bakteri bisa berkomunikasi dan sinkronisasi seperti yang terlihat dalam video ini. Koloni bakteri yang berkembang yang Anda lihat ini selebar sehelai rambut manusia. Anda tidak bisa melihat bahwa program genetik kami memerintahkan setiap bakteri ini untuk menghasilkan molekul kecil, dan molekul itu bergerak di antara ribuan bakteri yang mengatur kapan mereka hidup dan mati. Bakteri ini bersinkronisasi cukup baik pada tahap ini, tapi karena kecepatan gerak molekul yang menyinkronkan mereka terbatas, dalam koloni bakteri yang lebih besar, hal ini menghasilkan gelombang gerak antar bakteri yang jaraknya jauh satu sama lain, dan Anda bisa melihat gelombang ini bergerak dari kiri ke kanan layar.
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.
Program genetik kami bergantung kepada sebuah fenomena alam bernama penginderaan kuorum, di mana bakteri memicu perilaku yang terkoordinasi, dan kadang ganas ketika kepadatan mereka mencapai titik kritis. Dalam film ini Anda bisa melihat penginderaan kuorum, ketika sebuah koloni bakteri yang tumbuh mulai bercahaya hanya saat ia mencapai titik kepadatan tinggi atau kritis. Program genetik kami terus menghasilkan pola ritmik protein berpendar ini sementara koloninya tumbuh ke luar. Film dan eksperimen ini kami sebut Supernova, karena terlihat seperti sebuah bintang yang meledak,
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.
Selain memprogram pola-pola indah ini, saya bertanya, apa lagi yang bisa dilakukan bakteri ini? Lalu saya putuskan untuk meneliti cara memprogram bakteri untuk mendeteksi dan mengobati penyakit seperti kanker. Salah satu fakta mengejutkan tentang bakteri adalah mereka bisa tumbuh alami di dalam tumor. Ini karena biasanya tumor adalah wilayah yang tak bisa ditembus oleh sistem kekebalan, jadi para bakteri menemukan tumor-tumor ini dan menggunakannya sebagai sebuah tempat aman untuk berkembang biak. Kami mulai menggunakan bakteri probiotik yang aman dan memiliki manfaat kesehatan, dan menemukan bahwa saat diberikan secara oral ke tikus, probiotik ini secara selektif akan tumbuh di dalam tumor hati. Kami sadar bahwa cara termudah untuk melihat keberadaan probiotik ini, yang artinya, keberadaan sang tumor, adalah agar bakterinya mengeluarkan sinyal yang akan bisa terdeteksi dalam air seni, jadi kami secara khusus memprogram bakteri probiotik ini untuk membuat molekul yang akan mengubah warna air seni Anda untuk menunjukkan keberadaan kanker. Kemudian kami menunjukkan bahwa teknologi ini bisa secara khusus mendeteksi kanker hati dengan baik, yang sebetulnya sulit untuk ditemukan.
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.
Karena bakteri ini khusus diperuntukkan bagi tumor, kami telah memprogramnya bukan hanya untuk mendeteksi kanker tapi juga mengobatinya dengan menghasilkan molekul terapeutik dari dalam tumornya yang menyusuti tumor yang ada, dan hal ini kami lakukan menggunakan program pengindraan kuorum seperti yang Anda lihat di film tadi.
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.
Bayangkan di masa depan menggunakan probiotik terprogram yang bisa mendeteksi dan mengobati kanker, atau bahkan penyakit lainnya. Kemampuan kita untuk memprogram bakteri dan kehidupan membuka cakrawala baru dalam penelitian kanker, dan untuk membagi visi ini, saya bekerja sama dengan seniman Vik Muniz untuk membuat simbol alam semesta, yang seluruhnya terbuat dari bakteri atau sel kanker. Harapan utama saya adalah agar keindahan dan tujuan dari semesta mikroskopis ini bisa mengilhami pendekatan baru dan kreatif bagi masa depan penelitian kanker.
Thank you.
Terima kasih.
(Applause)
(Tepuk tangan)