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.
Farkında olmayabilirsiniz, ancak vücudunuzda bütün galaksideki yıldızlardan daha çok bakteri vardır. İçimizdeki bu büyüleyici bakteri evreni sağlığımızın tümleşik bir parçasıdır ve teknolojimiz o kadar hızlı evriliyor ki bugün bu bakterileri, tıpkı bilgisayarlara yaptığımız gibi programlayabiliyoruz.
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.
Burada gördüğünüz şema, biliyorum bir tür spor oyunu taktiği gibi görünüyor, fakat aslında bu benim ilk geliştirdiğim bakteri yazılımının taslağı. Tıpkı yazılım yazar gibi, bakterinin içindeki DNA'yı farklı algoritmalara ve yazılımlara kodlayıp çıktı alabiliriz. Bu yazılım flüoresanlı proteinleri ritmik bir biçimde üretir ve burada da bunu gördüğünüz gibi bakterilerin iletişime geçmesine ve eşzamanlı hareket etmesine izin veren küçük bir molekül üretir. Burada gördüğünüz genişleyen bakteri topluluğu bir insan saçının eni kadardır. Göremediğiniz şey ise, bizim genetik yazılımımızın bu bakterilerin her birini küçük moleküller üretmesi için eğitmesidir ve bu moleküller binlerce bakteri arasında ne zaman etkinleşeceklerini söyleyerek gezinir. Bakteriler bu büyük oranda bile oldukça eşzamanlı hareket eder, ama bakterileri eşleyen molekül çok hızlı gezindiği için büyük bakteri topluluklarında, bu durum birbirinden uzak bakteriler arasında gezinti dalgalarına neden olur ve bu dalgaları ekranda sağdan sola giderken görebilirsiniz.
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.
Genetik yazılımımızın dayandığı doğal olgunun adı gerekli çoğunluğu algılamadır (quorum sensing), bu durumda, bakteri tetiklenmesi eşgüdümlü olur ve kritik yoğunluğa ulaşınca bazen tehlikeli olabilir. Gerekli çoğunluğu algılama eylemini bu videoda görebilirsiniz, burada genişleyen bakteri topluluğu yalnızca yüksek ya da kritik yoğunluğa ulaşınca parlamaya başlıyor. Genetik yazılımımız topluluk dışa doğru genişlerken, flüoresanlı proteinlerin bu ritmik yapısını üretmeye devam ediyor. Bu videoya ve deneye Supernova dedik, çünkü patlayan bir yıldıza benziyor.
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.
Bu güzel taslakları programlamaya ek olarak, merak ettim, bu bakterilere başka neler yaptırabiliriz? Bakterileri, vücudumuzdaki kanser gibi hastalıkları tanıyıp iyileştirebilmek için nasıl programlayabileceğimi araştırmaya karar verdim. Bakterilerle ilgili şaşırtıcı gerçeklerden biri tümörlerin içinde doğal olarak büyüyebilmeleridir. Bu mümkündür, çünkü genelde tümörler bağışıklık sisteminin erişemediği bölgelerdir ve bu yüzden bakteriler bu tümörleri bulur ve büyüyüp gelişmek için sığınak olarak kullanır. Sağlığa yararı olan güvenli probiyotik bakterileri kullanarak başladık ve farelere ağız yoluyla verildiğinde bu probiyotiklerin titizlikle karaciğer tümörlerinin içinde büyüdüğünü bulduk. Probiyotiklerin varlığını ve aynı zamanda tümörlerin de varlığını görüntülemenin en uygun yolunun bakterilere idrarda saptanabilecek bir sinyal ürettirmek olduğunu fark ettik ve bu yüzden bu probiyotikleri, kanser varlığını belirtmek için idrarınızın rengini değiştirecek bir molekül üretecek şekilde programladık. Bu teknolojinin hassas ve titizce karaciğer kanserini saptayabileceğini göstermek için devam ettik, bu kanser türünün başka yollarla saptanması oldukça zordur.
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.
Bu bakteriler özellikle tümörler üzerinde geliştiği için onları, yalnızca kanseri saptamaları için değil, varolan tümörleri küçültecek iyileştirici moleküller üreterek tümör bölgesindeki kanseri iyileştirmeleri için de programlıyoruz ve bunu , gerekli çoğunluğu algılayan yazılımlarla yapıyoruz, önceki videoda örneğini gördünüz.
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.
Toparlarsak; gelecekte, programlanmış probiyotiği aldığınızı düşleyin, kanseri saptayıp iyileştirecek, ya da hatta diğer hastalıkları da. Bakterileri programlama ve yaşamı programlama yeteneğimiz kanser araştırmalarına yeni ufuklar açıyor ve bu görüşü paylaşmak için evrenin simgesini tamamen bakteri ya da kanser hücrelerinden yapmak için sanatçı Vik Muniz'le çalıştım. Son olarak, umarım bu mikroskobik evrenin güzelliği ve amacı kanser araştırmalarının geleceği için yeni ve yaratıcı yaklaşımlara ilham kaynağı olabilir.
Thank you.
Teşekkürler.
(Applause)
(Alkış)