Zřejmě si to neuvědomujete,
ale ve vašem těle je více bakterií než hvězd v celé galaxii.
Tento fascinující vesmír bakterií v nás
je nedílnou součástí našeho zdraví
a naše technologie se vyvíjí tak rapidně,
že dnes můžeme programovat tyto bakterie jako programujeme počítače.
Schéma, které zde vidíte,
možná vypadá jako nějaký popis sportovního utkání,
je ve skutečnosti plán prvního takového programu, který jsem vytvořil.
A stejně jako píšeme software, můžeme tisknout a psát DNA
do různých algoritmů a programů uvnitř bakterií.
Tento program produkuje fluorescenční proteiny,
rytmickým způsobem,
a generuje malou molekulu
umožňující bakteriím komunikaci a synchronizaci tak,
jak vidíte v tomto videu.
Zvětšující se kolonie bakterií, kterou zde vidíte,
je zhruba šířky lidského vlasu.
To, co nemůžete vidět, je, že náš genetický program
instruuje tyto bakterie k produkci malých molekul,
které putují mezi tisíci jednotlivými bakteriemi
a říkají jim, kdy se mají zapnout a vypnout.
A bakterie se velmi dobře při této velikosti synchronizují,
ale protože molekula, která je synchronizuje, cestuje omezenou rychlostí,
ve větších koloniích to způsobuje cestující vlny
mezi bakteriemi, které jsou od sebe velmi vzdáleny.
Můžete vidět tyto vlny, jak se pohybují zprava doleva napříč obrazovkou.
Náš genetický program spoléhá na přírodní jev,
kterému se říká quorum sensing,
při kterém bakterie spustí koordinované a občas nakažlivé chování,
jakmile dosáhnou kritické hustoty.
Quorum sensing v akci můžete vidět v tomto videu,
kde zvětšující se kolonie bakterií, začíná zářit,
jakmile dosáhne vysoké nebo kritické hustoty.
Náš genetický program
pokračuje v produkci těchto rytmický vzorů fluorescenčních proteinů
současně s růstem kolonie.
Tomuto konkrétnímu videu a pokusu říkáme Supernova,
protože vypadá jako explodující hvězda.
Kromě programování těchto krásných vzorců,
jsem přemýšlel. Co dalšího bychom mohli přimět bakterie dělat?
Rozhodl jsem se prozkoumat, jak programovat bakterie,
aby detekovaly a léčily nemoci jako rakovina.
Jeden z překvapivých faktů o bakteriích je,
že mohou přirozeně růst uvnitř nádorů.
To se děje proto, že nádory jsou obvykle
nepřístupné imunitnímu systému,
takže bakterie tyto tumory najdou
a užívají je jako bezpečné útočiště, aby rostly a vzkvétaly.
Začali jsme používat probiotické bakterie,
což jsou bezpečné, zdraví prospěšné bakterie
a zjistili jsme, že při ústním podání myším
rostou tato probiotika selektivně v jaterních nádorech.
Uvědomili jsme si, že nejlepší způsob,
jak zvýraznit přítomnost probiotik,
a tedy přítomnost nádorů,
bylo přimět bakterie produkovat signál,
který by byl detekovatelný v moči.
Tak jsme tato probiotika přímo naprogramovali,
aby vytvářela molekulu, která změní barvu moči,
což by signalizovalo přítomnost rakoviny.
Prokázali jsme, že tato technologie
může citlivě a cíleně detekovat rakovinu jater,
rakovinu, kterou je jinak velmi obtížné detekovat.
Protože se tyto bakterie specificky umisťují v nádorech,
naprogramovali jsme je nejenom na detekci rakoviny,
ale i na léčbu rakoviny,
pomocí produkce terapeutických molekul zevnitř nádoru,
které zmenší existující tumory.
To děláme pomocí programů užívající quorum sensing,
jak jste viděli v předchozím videu.
Představte si, že v budoucnosti užijete naprogramovaných probiotik,
která mohou detekovat a léčit rakovinu
nebo dokonce i jiné nemoci.
Naše schopnost programovat bakterie
a programovat život
otevírá nové obzory výzkumu rakoviny.
Pro sdílení této vize spolupracuji s umělcem Vikem Munizem
na vytvoření symbolu vesmíru
tvořeného zcela z bakterií nebo rakovinových buněk.
Ve výsledku doufám, že krása a účel mikroskopického vesmíru
inspiruje nové a tvůrčí přístupy v budoucnosti výzkumu rakoviny.
Děkuji.
(Potlesk)