Chúng ta có thể dùng vi khuẩn để tìm ra ung thư (và có thể điều trị nó)

Ung thư gan là một trong những loại ung thư khó phát hiện nhất, nhưng nhà sinh học tổng hợp Tal Danino có một ý nghĩ táo bạo: Nếu chúng ta có thể tạo ra vi khuẩn có chứa probiotic và có thể ăn được, được lập trình để tìm khối u gan? Tầm nhìn của anh ấy khai thác một vài điều mà chúng ta chỉ vừa bắt đầu hiểu về vi khuẩn: sức mạnh của giao tiếp của vi khuẩn hoặc làm điều gì đó với nhau khi chúng đạt khối lượng tới hạn. Danino, một hội viên của TED, giải thích cách giao tiếp của vi khuẩn làm việc - và một ngày nào đó cách thức làm việc thông minh của vi khuẩn có thể thay đổi cách điều trị ung thư.

Bạn có thể không nhận ra điều này,

trong cơ thể bạn số vi khuẩn còn nhiều hơn
số ngôi sao trên dãy ngân hà.

Thế giới vi khuẩn tuyệt vời
này ở bên trong chúng ta

là một phần không thể thiếu
của sức khỏe,

và công nghệ đang phát triển nhanh chóng

ngày nay chúng ta có thể lập trình
vi khuẩn như lập trình máy tính.

Bây giờ, biểu đồ mà bạn thấy ở đây,

tôi biết nó trông giống cách chơi
vài môn thể thao,

nhưng nó thực sự là bản chương trình
vi khuẩn đầu tiên tôi phát triển.

Như việc viết phần mềm,
chúng tôi có thể in và viết DNA

trong những thuật toán và chương trình
khác nhau bên trong vi khuẩn

Những gì chương trình làm
là tạo ra protein huỳnh quang

trong một nhịp điệu đẹp đẽ

và phát ra những phân tử nhỏ

cho phép vi khuẩn giao tiếp
và đồng bộ hóa,

khi bạn đang xem phim này.

Bầy vi khuẩn đang lớn lên
mà bạn thấy ở đây

rộng khoảng sợi tóc của loài người.

Bạn không thể thấy chương trình
di truyền học

chỉ thị các vi khuẩn đến
từng quá trình sản xuất các phân tử nhỏ,

và các phân tử di chuyển giữa
hàng ngàn cá thể vi khuẩn

chỉ chúng biết khi nào nên bắt đầu và kết thúc.

Vi khuẩn đồng bộ hóa khá tốt ở tỷ lệ này,

nhưng vì các phân tử đồng bộ hóa với nhau
nên di chuyển rất nhanh

trong bầy vi khuẩn lớn hơn,
dẫn đến làn sóng di chuyển

giữa các vi khuẩn cách xa nhau,

bạn có thể thấy làn sóng này
đang di chuyển từ phải sang trái màn hình.

Chương trình di truyền học này
dựa trên hiện tượng tự nhiên

gọi là "giao tiếp của vi khuẩn"
(quorum sensing)

tức là kích thích vi khuẩn phối hợp
đôi khi là các phản ứng gây hại

khi chúng đạt đến mật độ tới hạn.

Bạn có thể xem cách giao tiếp
của vi khuẩn hoạt động,

nơi bầy vi khuẩn đang lớn lên
chỉ bắt đầu phát sáng

khi nó đạt đến mật độ cao hoặc tới hạn.

Chương trình di truyền học của tôi

tiếp tục sản xuất mẫu nhịp điệu này
của protein huỳnh quang

khi bầy vi khuẩn phát triển ra bên ngoài.

Chúng tôi gọi đoạn phim và thí nghiệm này
là Siêu sao mới,

bởi vì trông nó giống như
một ngôi sao nổ tung.

Bên cạnh việc lập trình
những mẫu xinh đẹp này,

tôi tự hỏi,
chúng tôi có thể dùng vi khuẩn để làm gì?

Tôi quyết định khám phá
việc lập trình vi khuẩn

để tìm kiếm và điều trị các bệnh
như ung thư.

Một trong những điều ngạc nhiên khác
về vi khuẩn

là nó có thể phát triển tự nhiên
trong khối u.

Điều này xảy ra bởi vì những khối u

là nơi hệ thống miễn dịch
không thể chạm tới,

vì vậy vi khuẩn tìm những khối u này

và dùng chúng như thiên đường an toàn
để lớn lên và sinh sôi.

Chúng tôi dùng vi khuẩn chứa probiotic

là loại vi khuẩn an toàn
có lợi cho sức khỏe,

và nhận thấy
khi cho chuột ăn,

những probiotic sẽ chọn lọc
để lớn lên trong những khối u ở gan.

Chúng tôi nhận ra
cách thuận tiện nhất

để đánh dấu sự hiện diện của probiotic,

hay sự hiện diện của khối u,

là dùng những vi khuẩn này
để tạo ra tín hiệu

mà có thể tìm thấy trong nước tiểu,

và chúng tôi đặc biệt lập trình
những probiotic

để tạo ra phân tử có thể đổi màu
trong nước tiểu

để chỉ rõ sự hiện diện của ung thư.

Chúng tôi tiếp tục chứng minh kỹ thuật này

có thể tìm thấy ung thư gan
rất nhạy và chính xác,

điều đang thách thức chúng tôi là
tìm ra những cái khác.

Từ khi vi khuẩn định vị được khối u
chính xác,

chúng tôi đã lập trình chúng
không chỉ để tìm ung thư

mà còn điều trị ung thư

bằng việc sản xuất những phân tử chữa bệnh
trong môi trường khối u

làm khối u nhỏ lại,

chúng tôi vẫn sử dụng
chương trình giao tiếp của vi khuẩn

như trong đoạn phim bạn đã xem .

Tổng hợp lại, trong tương lai
probiotic được lập trình

có thể tìm và điều trị ung thư,

thậm chí là những bệnh khác.

Khả năng lập trình vi khuẩn

và lập trình cuộc sống

mở ra chân trời mới
trong việc nghiên cứu ung thư,

để chia sẻ tầm nhìn này,
tôi làm việc với họa sĩ Vik Muniz

để tạo ra biểu tượng của thế giới,

hiểu được toàn bộ vi khuẩn
và tế bào ung thư.

Cuối cùng, hy vọng của tôi là vẻ đẹp và
mục đích của thế giới qua kính hiển vi này

có thể tạo cảm hứng cho cách tiếp cận mới
và sáng tạo cho nghiên cứu ung thư về sau.

Cám ơn

(Vỗ tay)