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.
Pode ser que não saibam, mas existem mais bactérias em seu corpo do que estrelas na nossa galáxia. Este fascinante universo de bactérias dentro de nós é parte integral da nossa saúde, e, a nossa tecnologia está evoluindo tão rapidamente que hoje podemos programar essas 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.
O diagrama que veem aqui, eu sei que parece com um tipo de jogo esportivo, mas, na verdade, é um modelo do primeiro programa de bactérias que desenvolvi. Tal como escrever um software, podemos imprimir e escrever DNA em diferente algoritmos e programas dentro de bactérias. O que este programa faz é produzir proteínas fluorescentes de forma rítmica e gera uma pequena molécula que permite às bactérias se comunicarem e se sincronizarem, como veem neste filme. A crescente colônia de bactérias que aqui veem tem a largura de um cabelo humano. Mas, 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-se bastante bem a esta escala, mas, como a molécula que as sincroniza só pode viajar a determinada velocidade em colônias de bactérias maiores, isto resulta em ondas de viagem entre bactérias que estão muito longe umas das outras; vocês podem ver estas ondas indo da direita para a esquerda na tela.
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 conta com um fenômeno natural chamado percepção de quorum, em que bactérias ativam reações coordenadas e, por vezes, virulentas quando atingem a densidade crítica. Podemos ver a percepção de quorum em ação neste filme, em que uma crescente colônia de bactérias só começa a brilhar quando atinge uma densidade alta ou crítica. O nosso programa genético continua produzindo estes padrões rítmicos de proteínas fluorescentes à medida que a colônia cresce. Chamamos este filme e experimento de "A Supernova", por parecer com uma estrela explodindo.
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.
Bom, além de programar estes belíssimos padrões pensei: que mais poderíamos fazer com estas bactérias? Eu decidi explorar como programar as bactérias para detectar e tratar doenças em nosso corpo, como o câncer. Um fato surpreendente sobre as bactérias é que elas podem crescer naturalmente dentro de tumores. Isto acontece porque, normalmente, tumores são áreas sem acesso ao sistema imunológico, e, assim, as bactérias acham estes tumores e os usam como um refúgio seguro para crescerem e se propagarem. Começamos a usar bactérias probióticas, que são bactérias seguras com benefícios à saúde, e descobrimos que, quando administrados por via oral a ratos, estes probióticos cresciam seletivamente dentro dos tumores de fígado. Verificamos que a forma mais conveniente de realçar a presença dos probióticos, e, dai, a presença de tumores, era fazer estas bactérias produzirem um sinal que fosse detectável na urina. Portanto, programamos especificamente estes probióticos para fazer uma molécula que mudasse a cor da urina para indicar a presença de câncer. Seguimos mostrando que esta tecnologia podia sensitiva e especificamente detectar o câncer do fígado, que é difícil de se detectar 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.
Já que estas bactérias se situam especificamente em tumores, nós as programamos não só para detectar o câncer, mas para também tratá-lo, produzindo moléculas terapêuticas dentro do ambiente do tumor, que encolhem os tumores existentes, e, temos feito isto com programas de percepção de quórum, como viram antes nos vídeos.
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 suma, imaginem, no futuro, tomar um probiótico programado que pudesse detectar e tratar o câncer, ou até mesmo outras doenças. Nossa capacidade de programar bactérias e programar vida abre novos horizontes na pesquisa do câncer, e, para partilhar esta visão, trabalhei com o artista Vik Muniz para criar um símbolo do Universo, feito inteiramente de células bacterianas e cancerígenas. Enfim, espero que a beleza e propósito deste universo microscópico inspire abordagens novas e criativas no futuro da pesquisa do câncer.
Thank you.
Obrigado.
(Applause)
(Aplausos)