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.
Jūs galite nesuvokti to, bet mūsų kūne bakterijų yra daugiau negu žvaigždžių visoje visatoje. Ši žavi bakterijų visata mumyse yra mūsų sveikatos integrali dalis, ir technologija vystosi taip sparčiai, kad šiandien galime programuoti bakterijas, kaip ir kompiuterius.
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.
Matoma diagrama, žinau - panaši į kažkokį sporto žaidimą, bet tai - pirmosios mano vystytos bakterinės programos brėžinys. Kaip ir programinėje įrangoje, galime palikti pėdsaką ir įrašyti į DNR skirtingus algoritmus ir programas bakterijose. Ši programa gamina liuminescencinius baltymus ritminiu būdu ir kuria mažą molekulę, leidžiančią bakterijoms komunikuoti ir sinchronizuotis, kaip matote šiame filme. Čia matoma auganti bakterijų kolonija yra maždaug žmogaus plauko pločio. Regite, kad mūsų genetinė programa duoda nurodymus šios bakterijoms, kiekvienai jų gaminti mažas molekules, kurios keliauja tarp tūkstančių individualių bakterijų, liepdamos, kada įsijungti ir išsijungti. Šioje skalėje bakterijos gan gerai sinchronizuoja. Dėl to, kad sinchronizuojančios molekulės keliauja taip greitai, didesnėse bakterijų kolonijose jos sukelia keliaujančias bangas, tarp toli esančių bakterijų. Matote šias bangas, keliaujančias per ekraną iš dešinės į kairę.
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.
Mūsų genetinė programa kliaunasi gamtos reiškiniu, kuris vadinamas „kvorumo jutimu", kai bakterijos sukelia koordinuotą ir kartais nuodingą elgseną, joms pasiekus kritinį tankį. Galite stebėti „kvorumo jutimą" veiksme šiame filme, kur auganti bakterijų kolonija pradeda švytėti, kai pasiekia kritinį tankį. Mūsų genetinė programa tęsdama šių liuminescencinių baltymų raštų gamybą, kai kolonija auga išorėn. Šis ypatingas filmas ir eksperimentas, kurį vadiname Supernova, nes jis panašus į sprogstančią žvaigždę.
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.
Be šių gražių raštų programavimo, mąstau, ką dar galime priversti daryti šias bakterijas? Nusprendžiau patyrinėti, kaip galėtume bakterijas programuoti aptikti ir gydyti mūsų kūnuose ligas, tokias kaip vėžys. Vienas iš stebinančių faktų apie bakterijas yra tai, kad jos natūraliai gali augti augliuose. Taip nutinka, nes augliai yra sritys, kurios imuninė sistema negali pasiekti, o bakterijos randa šiuos auglius ir naudoja juos, kaip saugų prieglobstį, augti ir klestėti. Pradėjome naudoti probiotines bakterijas, kurios yra saugiosios bakterijos, naudingos sveikatai, ir atradome, kad vartojant per burną pelėms, šie probiotikai pasirinktinai auga auglių viduje. Suvokėme, kad patogiausias būdas išryškinti probiotikų buvimą, tuo pačiu ir auglių, buvo priversti šias bakterijas gaminti signalą, leidžiantį jas aptikti šlapime. Tad suprogramavome šias bakterijas konkrečiai gaminti molekulę, leidžiančią keisti šlapimo spalvą, taip parodant vėžio buvimą. Tęsėme rodyti, kad ši technologija gali jautriai ir konkrečiai aptikti kepenų vėžį, kas yra sunkiai aptinkama.
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.
Kadangi šios bakterijos konkrečiai lokalizuojasi augliuose, programuojame jas ne tik aptikti vėžį, bet ir gydyti vėžį, gaminant gydomąsias molekules iš auglio vidaus aplinkos, tai sutraukia egzistuojančius auglius; darome tai naudodami „kvorumo jutimo" programas kaip matėte ankstesniuose filmuose.
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.
Įsivaizduokite ateityje naudojant programuotus probiotikus, kurie leistų aptikti ir gydyti vėžį, ar net kitas ligas. Mūsų gebėjimas programuoti bakterijas ir programuoti gyvenimą, atveria naujus horizontus vėžio tyrimuose; kad pasidalinčiau šia vizija, dirbau su menininku Vik Muniz siekiant sukurti visatos simbolį, pilnai pagamintą vien iš bakterijų ar vėžio ląstelių. Galiausiai mano viltis, kad šios mikroskopinės visatos grožis ir tikslas, gali įkvėpti naujus ir kūrybingus metodus ateities vėžio tyrimuose.
Thank you.
Ačiū.
(Applause)
(Plojimai.)