Мы можем запрограммировать бактерии для обнаружения и, возможно, для лечения рака

Рак печени является одним из самых труднодиагностируемых заболеваний. У специалиста по синтетической биологии Тала Данино возникла оригинальная мысль: «Что, если создать пробиотик из бактерий, запрограммированных на обнаружение опухоли печени?» Его идея основана на явлении чувства кворума — совместных действий бактерий при достижении ими критической массы. Тал Данино, стипендиат TED, объясняет, каким образом работает чувство кворума и как «умные» бактерии, работающие вместе, смогут однажды изменить методы борьбы с раком.

Трудно представить,

что в нашем организме бактерий
больше, чем звёзд в галактике.

Внутри нас — удивительная
вселенная бактерий,

неотъемлемая часть здорового организма.

С развитием современных технологий

сегодня мы можем программировать
бактерии аналогично компьютерам.

Здесь вы видите схему.

Я знаю, что она похожа
на схему спортивной игры,

но на самом деле это набросок моей
первой программы для бактерий.

Также как можно писать компьютерные
программы, можно создавать и внедрять ДНК

в различные алгоритмы
и программы внутри бактерий.

Эта программа управляет выделением
флуоресцентных белков

в ритмическом режиме.

Она создаёт малые молекулы,

позволяющие бактериям
действовать синхронно,

как видно на экране.

Растущая колония бактерий,
которую вы здесь видите,

не больше человеческого волоса.

Но вам не видно,
как наша генетическая программа

заставляет бактерии продуцировать
малые молекулы,

курсирующие между тысячами бактерий,

сообщая им, когда нужно «включить»
или «выключить свет».

Бактерии действуют достаточно синхронно
при таких размерах колонии,

но поскольку синхронизирующая их молекула
обладает ограниченной скоростью,

в более крупных колониях это приводит
к возникновению волн

между бактериями, расположенными
далеко друг от друга.

Здесь вы видите, как эти волны
перемещаются справа налево.

Такое программирование генов
основано на природном явлении,

называемом чувством кворума:

при достижении определённой
численности популяции

действия бактерий становятся
скоординированными и агрессивными.

Здесь вы видите
чувство кворума в действии:

растущая колония бактерий
начинает светиться только при условии

достижения высокой,
или критической, плотности.

Наша генетическая программа

продолжает создавать новые
ритмические модели свечения белков

при разрастании колоний.

Данный эксперимент и его изображение
мы назвали «Сверхновая»,

потому что оно напоминает
взрыв звезды.

Но мне хотелось знать,
что ещё могут бактерии

помимо создания
красивых моделей свечения.

Я решил изучать, как можно
программировать бактерии

для обнаружения и лечения
такого заболевания, как рак.

Одно из удивительных
свойств бактерий —

это их способность расти
внутри опухоли.

Это происходит потому,

что опухоли недоступны
для иммунной системы,

и бактерии, обнаружив опухоли,

используют их как безопасное место
для роста и развития.

Мы начали с бактерий-пробиотиков,

которые безопасны
и полезны для здоровья.

Мы обнаружили, что у мышей,
получавших пробиотик,

бактерии избирательно развивались
в опухоли печени.

Стало ясно, что самым удобным способом

обнаружения пробиотика,

а, следовательно, и опухоли,

было бы получение от бактерий сигнала,

который можно обнаружить в моче.

Мы запрограммировали пробиотики так,

чтобы они продуцировали молекулы,
изменяющие цвет мочи

и сигнализирующие о наличии рака.

Затем нам удалось доказать,

что эта технология позволяет
точно определить рак печени,

что очень сложно сделать
другим способом.

Так как данные бактерии избирательно
локализуются в опухолях,

мы запрограммировали их не только
для обнаружения,

но и для лечения рака

путём выделения терапевтических молекул
в опухолевую среду.

В результате опухоль уменьшается.

Всё это мы делали,
используя чувство кворума,

которое вы видели на экране.

Итак, представьте: в будущем
запрограммированные пробиотики

смогут обнаружить и вылечить рак

и другие заболевания.

Наша способность программировать

бактерии и другие живые организмы

открывает новые горизонты
в изучении рака.

Чтобы поделиться этой идеей,
мы с художником Виком Мунизом

создали символ вселенной,

состоящий из бактерий
и раковых клеток.

Я надеюсь, что красота и суть
этой микроскопической вселенной

смогут вдохновить нас на новые подходы
к изучению рака в будущем.

Спасибо.

(Аплодисменты)