Можем да използваме бактерии за откриване на рак (а може би и да го лекуваме)

Ракът на черния дроб е един от най-трудните за откриване, но синтетичния биолог Тал Данино имал идея от лявото полукълбо: Какво би станало, ако можем да създадем пробиотични ядливи бактерии, които се "програмирани" да открият тумори на черния дроб? Неговото прозрение експлоатира нещо, което тепърва започваме да разбираме за бактериите: тяхната сила на кворум-наблюдение, или да правят нещо заедно, когато достигнат критична маса. Данино, TED стипендиант, обяснява как кворум-наблюдението работи -- и как умни бактерии, които работят заедно, биха могли да променят някой ден раковото лечение.

Може би не знаете,

но има повече бактерии в тялото ни
отколкото звезди в нашата галактика.

Този внушителен брой бактерии

играе важна роля за здравето ни,

и благодарение на развитието
на технологиите

днес можем да програмираме тези бактерии,
така както програмираме компютри.

Диаграмата, която виждате

може би ви прилича на спортна схема,

но всъщност е първата
програма за бактерии, която разработих.

И също като компютърен софтуер,
можем да използваме ДНК

за алгоритми и програми
в самата бактерия.

Тази програма циклично продуцира
флуоресцентни белтъци

и генерира малки молекули,

чрез които бактериите комуникират

и се синхронизират,

както виждате на клипчето.

Колонията от бактерии, която виждате

е с размерите на човешки косъм.

Не се вижда обаче, че нашата
генетична програма

задава на всяка бактерия
да произведе малки молекули,

които, пътувайки измежду бактериите,
определят кога

бактериите да се активират
и кога да се деактивират.

В такъв мащаб бактериите
се синхронизират доста добре,

но понеже молекулите
се движат с ограничена скорост,

в по-големи бактериални колонии,
това води до образуване на вълни

между отдалечените едни от други бактерии,

и вие виждате тези вълни да преминават
от дясно на ляво на екрана.

Нашата генетична програма
се основава на явление наречено

"кворум-наблюдение",

при което бактериите задействат
координирано поведение

щом достигнат критична гъстота.

Кворум-наблюдението се забелязва
в следващото клипче,

където разрастваща се колония от бактерии
започва да свети,

само когато достигне висока
или критична гъстота.

Нашата генетична програма

поддържа продуцирането
на флуоресцентни белтъци

при разрастването на колонията навън.

Този експеримент
ние нарекохме "Супернова",

защото прилича на избухваща звезда.

Освен тези красиви осветявания,

се запитах, какво друго може
да направим с бактериите?

Реших да изследвам как можем
да програмираме бактериите

да откриват и лекуват болести
като рак например.

Изненадващ факт за бактериите е,

че те лесно се развиват вътре в тумори.

Това е защото туморите са области,

в които имунната система не действа,

и така бактериите използват туморите

за да се разрастват.

Използвахме
пробиотични бактерии,

които са от полза за здравето,

и установихме, че когато
се дават на мишки,

те избирателно се насочват и се развиват
вътре в чернодробните тумори.

Установихме, че най-удобният начин

за откриването на наличие на пробиотици,

и следователно, наличието на тумори,

е да накараме тези бактерии
да сигнализират

чрез урината,

и ги програмирахме така, че

да променят цвета на урината

за да индикират наличието на рак.

Продължихме и показахме,
че тази технология

може лесно да открива чернодробен рак,

който е трудно да бъде открит
по друг начин.

Тъй като тези бактерии
се локализират в тумори,

ние ги програмираме не само да откриват,

но и да лекуват рак,

като произвеждат терапевтични молекули
вътре в тумора,

което намалява съществуващия тумор,

и това го правим посредством
кворум-наблюдаващи програми,

като тези в показаните клипчета.

Представете си, че в бъдеще ще може
да се взимат програмирани пробиотици,

които ще откриват и лекуват рак,

и дори и други болести.

Възможността да програмираме бактерии

и да програмираме живот

разкриват нови хоризонти
в изследването на рака,

и за да споделя тази визия,
работих с художника Вик Муниз

за да създадем символа на вселената,

направен изцяло от
бактерии и ракови клетки.

В крайна сметка, моята надежда е, че тази
красота и смисъл на микроскопичната вселена

може да вдъхнови нови и креативни
подходи за изследването на рака.

Благодаря ви.

(Аплодисменти)