Vi kan använda bakterier för att upptäcka cancer (och kanske behandla den)

Levercancer är en av de cancerformer som är svårast att upptäcka, men syntetbiologen Tal Danino har en okonventionell idé: Tänk om vi kunde skapa en probiotisk, ätlig bakterie som var "programmerad" att hitta levertumörer?
Hans tanke utforskar något som vi just börjat förstå när det gäller bakterier: deras förmåga till "quorum sensing", att göra något tillsammans när de har nått en kritisk massa.
Danino, TED Fellow, förklarar hur quorum sensing fungerar - och hur smarta bakterier som samarbetar kanske en dag kan förändra hur vi behandlar cancer.

Du inser kanske inte detta,

men det finns fler bakterier i din kropp
än det finns stjärnor i hela vår galax.

Detta fascinerande universum
av bakterier inuti oss

är en väsentlig del av vår hälsa,

och vår teknik utvecklas så snabbt

att vi idag kan programmera bakterier
på samma sätt som vi programmerar datorer.

Diagrammet ni ser här,

jag vet att det ser ut som
något slags sporttaktik,

men det är faktiskt en ritning av
det första bakterieprogrammet jag skapade.

Och precis som när man skriver program
kan vi skriva in DNA

i olika algoritmer och program
inuti bakterier.

Det här programmet
producerar fluorescerande proteiner

på ett rytmiskt sätt

och genererar en liten molekeyl

som tillåter bakterier
att kommunicera och synkroniseras,

som ni ser i den här filmen.

Den växande bakteriekolonin
som ni ser här

är ungefär lika bred som ett hårstrå.

Det ni inte ser är
att vårt genetiska program

instruerar bakterierna
att var och en skapa små molekyler,

och dessa molekyler färdas
mellan tusentals individuella bakterier

som säger till dem
när de ska slå av eller på.

Bakterierna synkroniseras rätt bra
i den här skalan,

men eftersom molekylerna
som synkroniserar dem inte är så snabba,

resulterar det i färdvågor
i större kolonier av bakterier

mellan bakterier som är
långt ifrån varandra,

och man kan se dessa vågor röra sig
från höger till vänster på skärmen.

Vårt genetiska program
förlitar sig på ett naturligt fenomen,

som kallas quorum sensing,

där bakterier triggar koordinerade
och ibland sjukdomsalstrande beteenden

när de når en kritisk massa.

Man kan observera
quorum sensing i den här filmen,

där en växande bakteriekoloni
bara börjar lysa

när den når en kritisk massa.

Vårt genetiska program

fortsätter producera rytmiska mönster
av fluorescerande proteiner

i takt med att kolonin växer utåt.

Detta experiment och filmen
kallar vi The Supernova,

för att det ser ut
som en exploderande stjärna.

Utöver att programmera
dessa vackra mönster,

undrade jag vad mer
vi kan få dessa bakterier att göra.

Så jag ville undersöka
hur vi kan programmera bakterier

till att upptäcka och behandla
sjukdomar som cancer.

En förvånande grej med bakterier

är att de kan växa naturligt
inuti tumörer.

Detta sker för att tumörer vanligen

är områden som immunförsvaret inte kan nå,

så bakterierna hittar tumörerna

och använder dem som fristäder
för att växa och frodas.

Vi började använda probiotika,

snälla bakterier som gynnar hälsan,

och upptäckte
att när de gavs oralt till möss,

så valde dessa probiotika
att växa inuti levertumörer.

Vi insåg att det bästa sättet

att belysa förekomsten av probiotika,

och därmed också förekomsten av tumörer,

var att få bakterierna att avge en signal

som skulle kunna upptäckas i urin,

så vi programmerade dessa probiotika

att skapa en molekyl
som skulle ändra färgen på urinen

för att visa på förekomst av cancer.

Vi kunde sedan visa att denna teknik

på ett känsligt och specifikt sätt
kunde upptäcka levercancer,

en cancerform som annars
är svår att upptäcka.

Eftersom dessa bakterier
specifikt söker upp tumörer,

har vi programmerat dem
att inte bara upptäcka cancer

utan också behandla cancer

genom att producera terapeutiska molekyler
inuti tumörers livsmiljö

som krymper existerande tumörer,

och vi har gjort detta
med hjälp av quorum sensing-program

som de ni såg i filmerna tidigare.

Sammantaget, föreställ er att man
i framtiden tar en programmerad probiotika

som kan upptäcka och behandla cancer,

eller andra sjukdomar.

Förmågan att programmera bakterier

och att programmera liv

öppnar upp nya horisonter
för cancerforskningen,

och för att sprida visionen
jobbade jag med konstnären Vik Muniz

för att skapa en symbol för universum,

gjord av bakterier eller cancerceller.

Jag hoppas att skönheten och meningen
med detta mikroskopiska universum

kan inspirera nya och kreativa grepp
för framtidens cancerforskning

Tack.

(Applåder)