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.
Podem não se aperceber, mas há mais bactérias no vosso corpo do que estrelas na nossa galáxia. Este fascinante universo de bactérias dentro de nós é parte integrante da nossa saúde, e a nossa tecnologia evolui tão rapidamente que hoje podemos programar estas bactérias como programamos computadores.
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.
Este diagrama que aqui veem, sei que parece uma espécie de jogada desportiva, mas, na verdade, é um modelo do primeiro programa bacteriano que desenvolvi. Tal como a programar "software", podemos imprimir e escrever ADN em diferente algoritmos e programas dentro de bactérias. O que este programa faz é produzir proteínas fluorescentes de uma forma rítmica e gerar uma pequena molécula que permite que as bactérias comuniquem e se sincronizem, tal como veem neste vídeo. A crescente colónia de bactérias que aqui veem tem a largura de um cabelo humano. O que não podem ver é que o nosso programa genético instrui estas bactérias para que produzam pequenas moléculas e estas moléculas viajam entre milhares de bactérias individuais, dizendo-lhes quando ligar e desligar. As bactérias sincronizam bastante bem a esta escala, mas como a molécula que as sincroniza só pode viajar a determinada velocidade, em colónias de bactérias maiores, isto resulta em ondas de viagem entre bactérias que estão afastadas umas das outras. Podem ver estas ondas a ir da direita para a esquerda ao longo do ecrã.
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.
O nosso programa genético baseia-se num fenómeno natural chamado perceção de quórum, em que bactérias ativam respostas coordenadas e, por vezes, virulentas quando atingem a densidade crítica. Podemos ver a perceção de quórum em ação neste vídeo, onde uma crescente colónia de bactérias só começa a brilhar quando atinge uma densidade alta ou crítica. O nosso programa genético continua a produzir estes padrões rítmicos de proteínas fluorescentes à medida que a colónia cresce. A este vídeo e experiência em particular chamamos "Supernova", pois parece uma estrela a explodir.
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.
Além de programar estes belíssimos padrões, perguntei-me que mais poderíamos levar estas bactérias a fazer? E decidi explorar como poderíamos programas as bactérias para detetar e tratar doenças no nosso corpo, como o cancro. Um dos factos surpreendentes sobre as bactérias é que podem crescer naturalmente dentro de tumores. Isto acontece porque, por regra, os tumores são áreas a que o sistema imunitário não tem acesso, e, assim, as bactérias acham estes tumores e usam-nos como um abrigo para crescerem e se propagarem. Começámos a usar bactérias probióticas, que são bactérias seguras com benefícios para a saúde, e descobrimos que, administrados oralmente a ratos, estes probióticos cresciam seletivamente dentro dos tumores de fígado. Percebemos que a forma mais conveniente de realçar a presença dos probióticos, e, logo, a presença de tumores, era fazer estas bactérias produzirem um sinal que fosse detetável na urina, e, assim, programámos especificamente estes probióticos para fazer uma molécula que mudasse a cor da urina para indicar a presença de cancro. Prosseguimos para mostrar que esta tecnologia podia sensitiva e especificamente detetar o cancro do fígado que é difícil de detetar de outra forma.
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.
Uma vez que estas bactérias se situam especificamente em tumores, temos vindo a programá-las não só para detetar o cancro, mas também para curá-lo, produzindo moléculas terapêuticas dentro do ambiente do tumor, que diminuem os tumores existentes. Temos vindo a fazê-lo com programas de perceção de quórum como viram em vídeos anteriores.
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.
Em resumo, imaginem, no futuro, tomar um probiótico programado que pudesse detetar e curar o cancro, ou até outras doenças. A capacidade de programar bactérias e programar vida abre novos horizontes na pesquisa do cancro. Para partilhar esta visão, trabalhei com o artista Vik Muniz para criar um símbolo do Universo, feito inteiramente de células bacterianas e cancerígenas. No final, espero que a beleza e propósito deste universo microscópico inspire novas e criativas abordagens no futuro da pesquisa do cancro.
Thank you.
Obrigado.
(Applause)
(Aplausos)