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.
Du inser kanske inte detta, men det finns fler bakterier i din kropp än det finns stjärnor i hela vår galax. Detta fascinerande universum av bakterier inuti oss är en väsentlig del av vår hälsa, och vår teknik utvecklas så snabbt att vi idag kan programmera bakterier på samma sätt som vi programmerar datorer.
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.
Diagrammet ni ser här, jag vet att det ser ut som något slags sporttaktik, men det är faktiskt en ritning av det första bakterieprogrammet jag skapade. Och precis som när man skriver program kan vi skriva in DNA i olika algoritmer och program inuti bakterier. Det här programmet producerar fluorescerande proteiner på ett rytmiskt sätt och genererar en liten molekeyl som tillåter bakterier att kommunicera och synkroniseras, som ni ser i den här filmen. Den växande bakteriekolonin som ni ser här är ungefär lika bred som ett hårstrå. Det ni inte ser är att vårt genetiska program instruerar bakterierna att var och en skapa små molekyler, och dessa molekyler färdas mellan tusentals individuella bakterier som säger till dem när de ska slå av eller på. Bakterierna synkroniseras rätt bra i den här skalan, men eftersom molekylerna som synkroniserar dem inte är så snabba, resulterar det i färdvågor i större kolonier av bakterier mellan bakterier som är långt ifrån varandra, och man kan se dessa vågor röra sig från höger till vänster på skärmen.
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.
Vårt genetiska program förlitar sig på ett naturligt fenomen, som kallas quorum sensing, där bakterier triggar koordinerade och ibland sjukdomsalstrande beteenden när de når en kritisk massa. Man kan observera quorum sensing i den här filmen, där en växande bakteriekoloni bara börjar lysa när den når en kritisk massa. Vårt genetiska program fortsätter producera rytmiska mönster av fluorescerande proteiner i takt med att kolonin växer utåt. Detta experiment och filmen kallar vi The Supernova, för att det ser ut som en exploderande stjärna.
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.
Utöver att programmera dessa vackra mönster, undrade jag vad mer vi kan få dessa bakterier att göra. Så jag ville undersöka hur vi kan programmera bakterier till att upptäcka och behandla sjukdomar som cancer. En förvånande grej med bakterier är att de kan växa naturligt inuti tumörer. Detta sker för att tumörer vanligen är områden som immunförsvaret inte kan nå, så bakterierna hittar tumörerna och använder dem som fristäder för att växa och frodas. Vi började använda probiotika, snälla bakterier som gynnar hälsan, och upptäckte att när de gavs oralt till möss, så valde dessa probiotika att växa inuti levertumörer. Vi insåg att det bästa sättet att belysa förekomsten av probiotika, och därmed också förekomsten av tumörer, var att få bakterierna att avge en signal som skulle kunna upptäckas i urin, så vi programmerade dessa probiotika att skapa en molekyl som skulle ändra färgen på urinen för att visa på förekomst av cancer. Vi kunde sedan visa att denna teknik på ett känsligt och specifikt sätt kunde upptäcka levercancer, en cancerform som annars är svår att upptäcka.
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.
Eftersom dessa bakterier specifikt söker upp tumörer, har vi programmerat dem att inte bara upptäcka cancer utan också behandla cancer genom att producera terapeutiska molekyler inuti tumörers livsmiljö som krymper existerande tumörer, och vi har gjort detta med hjälp av quorum sensing-program som de ni såg i filmerna tidigare.
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.
Sammantaget, föreställ er att man i framtiden tar en programmerad probiotika som kan upptäcka och behandla cancer, eller andra sjukdomar. Förmågan att programmera bakterier och att programmera liv öppnar upp nya horisonter för cancerforskningen, och för att sprida visionen jobbade jag med konstnären Vik Muniz för att skapa en symbol för universum, gjord av bakterier eller cancerceller. Jag hoppas att skönheten och meningen med detta mikroskopiska universum kan inspirera nya och kreativa grepp för framtidens cancerforskning
Thank you.
Tack.
(Applause)
(Applåder)