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.
S-ar putea să nu realizați, dar în corpul nostru sunt mai multe bacterii decât stele în toată galaxia. Acest univers fascinant al bacteriilor din corpul nostru e parte integrantă a sănătății noastre, iar tehnologia evoluează atât de rapid încât azi putem programa aceste bacterii așa cum programăm calculatoarele.
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.
Diagrama pe care o vedeți aici, știu că arată ca o schemă de la vreun meci, dar e schița primului sistem de programare a bacteriilor pe care l-am dezvoltat. Și la fel cum scriem softuri, putem imprima și scrie ADN în diferiți algoritmi și programe înăuntrul bacteriilor. Acest program produce proteine fluorescente într-un mod ritmic, generând o mică moleculă care permite bacteriilor să comunice și să se sincronizeze, așa cum vedeți în acest film. Colonia de bacterii pe care o vedeți crescând aici este de mărimea unui fir de păr. Aici se vede programul nostru care instruiește fiecare bacterie să producă mici molecule. Aceste molecule circulă printre mii de bacterii, spunându-le când să se activeze și când să se oprească. Bacteriile se sincronizează foarte bine la această scară, dar deoarece molecula care le sincronizează are viteza maximă, în coloniile mai mari se formează unde între bacteriile care sunt la distanțe mari. Puteți vedea aceste valuri mergând de la dreapta la stânga pe ecran.
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.
Programul nostru genetic se bazează pe fenomenul natural numit detectare în cvorum, unde bacteriile declanșează comportamente coordonate și violente când ajung la densități critice. Puteți observa detectarea în cvorum în acest film, unde o colonie de bacterii începe să strălucească când ajunge la o densitate mare sau critică. Programul nostru genetic produce aceste modele ritmice de proteine fluorescente pe măsură ce colonia crește spre exterior. Acest film și experiment este numit Supernova, seamănă cu o stea ce explodează.
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.
Acum, pe lângă a programa aceste tipare frumoase, m-am întrebat ce mai pot face bacteriile. Așa că am decis sa explorez cum putem programa bacteriile să detecteze în corp boli precum cancerul. Un fapt surprinzător despre bacterii este acela că ele pot crește natural în interiorul tumorilor. Și asta deoarece, în mod normal, în tumori sistemul imunitar nu are acces, așa că bacteriile găsesc aceste tumori și le folosesc ca pe niște refugii în care se pot înmulți. Am început să folosim bacterii probiotice care sunt bacterii sigure, cu un beneficiu pentru sănătate și am descoperit că, administrate pe cale orală șoarecilor, aceste bacterii cresc selectiv în interiorul tumorilor din ficat. Am realizat că cea mai bună modalitate de a dovedi prezența acestor bacterii și implicit, prezența tumorilor, era să facem ca bacteriile să producă un semnal detectabil în urină. Așa că am programat bacteriiile probiotice să formeze o moleculă care să schimbe culoarea urinei pentru a indica prezența cancerului. Am prezentat această tehnologie ca putând să detecteze cu acuratețe cancerul hepatic, un tip de cancer greu de depistat prin alte metode.
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.
Deoarece aceste bacterii localizează tumorile, le-am programat nu doar să detecteze cancerul, ci să îl și trateze, producând molecule terapeutice în interiorul tumorii care să micșoreze tumoarea. Am facut acest lucru utilizând sisteme de detecție în cvorum ca cele pe care le-ați văzut în film.
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.
Imaginați-vă un viitor în care vă puteți administra bacterii probiotice programate care să detecteze și să trateze cancerul sau alte boli. Abilitatea noastră de a programa bacterii și de a programa viața ne deschide noi orizonturi în tratarea cancerului. Pentru a transmite această idee am lucrat cu artistul Vik Muniz pentru a crea simbolul Universului, făcut în totalitate din bacterii sau celule canceroase. În final, sper ca frumusețea și utilitățile acestui univers microscopic să inspire abordări noi și creative pentru viitoare cercetări în domeniul cancerului.
Thank you.
Vă mulțumesc.
(Applause)
(Aplauze)