Možemo da koristimo bakterije da otkrijemo rak (a možda i da ga lečimo)

Rak jetre jedan je od najtežih za otkriti, ali sintetički biolog imao je nesvakidašnju zamisao: šta kada bismo mogli da stvorimo probiotičke, jestive bakterije koje su "programirane" da pronalaze tumore na jetri? Njegov uvid koristi nešto što tek počinjemo da shvatamo u vezi sa bakterijama - njihovu moć detekcije kvoruma, tj. to da rade nešto zajedno kada dođu do kritične mase. Danino, učesnik TED Fellows programa, objašnjava kako funkcioniše detekcija kvoruma, i kako bi pametne bakterije koje rade zajedno jednog dana mogle da izmene lečenje raka.

Možda ovo ne shvatate,

ali u našim telima ima više bakterija
nego zvezda u celoj našoj galaksiji.

Fascinantni univerzum bakterija
koji se nalazi u nama

ključni je deo našeg zdravlja

i naša tehnologija se razvija tako brzo

da danas možemo možemo programirati
ove bakterije poput kompjutera.

Dijagram koji ovde vidite,

znam da izgleda kao neki plan igre,

ali je to zapravo nacrt prvog programa
za bakterije koji sam razvio.

Baš poput pisanja softverskog koda,
možemo štampati i pisati DNK

u razne algoritme i programe
unutar bakterija.

Ovaj program proizvodi
fluorescentne proteine

u ritmu

i stvara maleni molekul

koji bakterijama omogućava
da komuniciraju i razmnožavaju se,

kao što vidite na ovom filmu.

Rastuća kolonija bakterija
koju vidite ovde

otprilike je širine ljudske dlake.

Ono što ne možete da vidite
je to da naš genetski program

daje instrukcije ovim bakterijama
da svaka proizvodi male molekule

i ovi molekuli putuju između hiljada
pojedinačnih bakterija

i govore im kada da se uključe i isključe.

Bakterije se na ovoj razmeri
sinhronizuju prilično dobro,

ali pošto molekul koji ih sinhonizuje
može da putuje samo na određenoj brzini,

u velikim kolonijama bakterija,
ovo za posledicu ima talase koji putuju

između bakterija
koje su međusobno udaljene

i možete videti kako ovi talasi idu
zdesna na levo preko ekrana.

Naš genetski programa oslanja se
na prirodnu pojavu

koja se naziva detekcija kvoruma

gde bakterije pokreću koordinisano
i ponekad virusno ponašanje

kada dođu do kritične gustine.

Možete posmatrati detekciju kvoruma
na delu u ovom snimku,

gde kolonija bakterija koja raste
počinje da sija tek onda

kada dođe do visoke
ili kritične gustine.

Naš genetski program

nastavlja da proizvodi ove
ritmičke šablone fluorescentnih proteina

kako kolonija raste ka spolja.

Ovaj naročiti snimak i eksperiment
nazivamo Supernova

jer izgleda kao zvezda koja eksplodira.

Pored programiranja
ovih predivnih šablona,

zapitao sam se, šta još možemo
da nateramo bakterije da urade?

Odlučio sam da istražim
kako možemo programirati bakterije

da otkriju i leče bolesti u našem telu
poput raka.

Jedna od iznenađujućih činjenica
u vezi sa bakterijama

je da mogu prirodno da rastu
unutar tumora.

Ovo se dešava jer su tumori obično

područja gde imuni sistem nema pristup,

i bakterije tako nalaze ove tumore

i koriste ih kao bezbednu luku
da rastu i napreduju.

Počeli smo da koristimo
probiotičke bakterije

koje su bezbedne
i imaju zdravstvenu korist,

i otkrili smo da kada ih miševi
oralno konzumiraju,

ove bakterije će selektivno rasti
unutar tumora jetre.

Shvatili smo da je najzgodniji način

da se obeleži prisustvo probiotika

i stoga prisustvo tumora,

taj da ove bakterije nateramo
da proizvode signal

koji se može otkriti u urinu

i tako smo posebno programirali
ove probiotike

da stvaraju molekule koji bi promenili
boju vašeg urina

tako da prikazuje prisustvo raka.

Dalje smo pokazali da ova tehnologija

može senzorno i isključivo
da otkrije rak jetre,

koji je inače težak za otkriti.

Pošto se ove bakterije posebno
lokalizuju na tumore,

programirali smo ih
ne samo da otkriju rak,

već i da leče rak

proizvodeći terapeutske molekule
iz unutrašnjosti okruženja tumora,

koji bi smanjivali postojeće tumore

i ovo smo radili koristeći programe
za detekciju kvoruma

kao što ste videli u prethodnim snimcima.

Na kraju, možete zamisliti da u budućnosti
uzimate programirani probiotik

koji bi mogao da otkrije i leči rak

ili čak i druge bolesti.

Naša sposobnost da programiramo bakterije

i programiramo život

otvara nove horizonte u istraživanju raka

i da bih podelio ovu zamisao,
radio sam s umetnikom Vikom Munizom

da bih stvorio simbol univerzuma,

stvoren u potpunosti od bakterija
ili ćelija raka.

Na kraju, moj cilj je da lepota i svrha
ovog mikroskopskog univerzuma

može da nadahne kreativne pristupe
za buduća istraživanja raka.

Hvala vam.

(Aplauz)