TED@IBM
Joshua Smith: New nanotech to detect cancer early
Joshua Smith: Neue Nanotechnologie zur Krebsfrüherkennung
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Was wäre, wenn jedes Zuhause ein Krebsfrüherkennungssystem hätte? Der Forscher Joshua Smith entwickelt einen nanobiotechnologischen „Krebsalarm“, der nach Spuren der Krankheit in speziellen Biomarkern, die Exosomen genannt werden, sucht. In diesem zukunftsorientierten Vortrag spricht er über seinen Traum, die Krebserkennung zu revolutionieren und letztendlich Leben zu retten.
Joshua Smith - Cancer fighter
Motivated by his wife's bout with cancer, IBM's Joshua Smith applies his engineering expertise to early diagnosis. Full bio
Motivated by his wife's bout with cancer, IBM's Joshua Smith applies his engineering expertise to early diagnosis. Full bio
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00:16
"You have cancer."
0
4240
2600
„Sie haben Krebs.“
00:20
Sadly, about 40 percent of us will hear
those three words within our lifetime,
those three words within our lifetime,
1
8680
4440
Traurigerweise werden ca. 40 % von uns
diese drei Worte in ihrem Leben hören
diese drei Worte in ihrem Leben hören
00:25
and half will not survive.
2
13840
2120
und die Hälfte wird nicht überleben.
00:28
This means that two out of five
of your closest friends and relatives
of your closest friends and relatives
3
16960
3856
Das heißt, dass zwei von fünf
unserer engsten Freunde und Verwandten
unserer engsten Freunde und Verwandten
00:32
will be diagnosed
with some form of cancer,
with some form of cancer,
4
20840
2456
mit einer Krebsart diagnostiziert werden
00:35
and one will die.
5
23320
1480
und einer sterben wird.
00:39
Beyond the physical hardships,
6
27280
1456
Neben körperlichen Beschwerden
00:40
roughly one-third
of cancer survivors here in the US
of cancer survivors here in the US
7
28760
3176
wird sich ca. ein Drittel
der Krebsüberlebenden in den USA
der Krebsüberlebenden in den USA
00:43
will go into debt from treatment.
8
31960
1736
für die Behandlung verschulden.
00:45
And they're at least two and a half times
more likely to declare bankruptcy
more likely to declare bankruptcy
9
33720
3736
Außerdem ist es 2,5 Mal wahrscheinlicher,
dass sie Insolvenz anmelden
dass sie Insolvenz anmelden
00:49
than those without cancer.
10
37480
1240
im Vergleich zu denen ohne Krebs.
00:51
This disease is pervasive.
11
39680
2376
Diese Krankheit ist tiefgreifend.
00:54
It's emotionally draining
12
42080
1576
Sie ist emotional zehrend
00:55
and, for many,
13
43680
1216
und für viele finanziell zerstörend.
00:56
financially destructive.
14
44920
1400
00:59
But a cancer diagnosis
doesn't have to be a death sentence.
doesn't have to be a death sentence.
15
47880
3560
Jedoch muss eine Krebsdiagnose
kein Todesurteil sein.
kein Todesurteil sein.
01:03
Finding cancer early,
16
51920
1856
Eine frühzeitige Krebsdiagnose,
01:05
closer its genesis,
17
53800
1216
zeitnah nach Entstehung,
01:07
is one of the critical factors
to improving treatment options,
to improving treatment options,
18
55040
3616
ist einer der kritischen Faktoren,
um die Behandlungschancen zu verbessern,
um die Behandlungschancen zu verbessern,
01:10
reducing its emotional impact
19
58680
1976
den seelischen Einfluss zu verringern
01:12
and minimizing financial burdens.
20
60680
1960
und finanzielle Lasten zu minimieren.
01:15
Most importantly,
21
63560
1215
Am wichtigsten dabei ist,
01:16
finding cancer early --
22
64800
1256
dass Krebsfrüherkennung --
01:18
which is one of the primary
aims of my research --
aims of my research --
23
66080
2896
was eines der grundlegenden Ziele
meiner Forschung ist --
meiner Forschung ist --
01:21
greatly enhances your odds of survival.
24
69000
2160
die Überlebenschancen erhöht.
01:24
If we just look at the case
of breast cancer for example,
of breast cancer for example,
25
72120
2736
Wenn wir Brustkrebs als Beispiel nehmen,
01:26
we find that those who are diagnosed
and treated at stage one
and treated at stage one
26
74880
3496
sehen wir, dass die, die im Stadium 1
diagnostiziert und behandelt werden,
diagnostiziert und behandelt werden,
01:30
have a five-year survival rate
of nearly 100 percent --
of nearly 100 percent --
27
78400
3760
eine Wahrscheinlichkeit von 100 % haben,
die nächsten 5 Jahre zu überleben --
die nächsten 5 Jahre zu überleben --
01:34
odds that decrease to just 22 percent
if treated at stage four.
if treated at stage four.
28
82760
4000
eine Chance, die auf 22 % sinkt,
wenn die Behandlung im Stadium 4 beginnt.
wenn die Behandlung im Stadium 4 beginnt.
01:40
And similar trends are found
for colorectal and ovarian cancer.
for colorectal and ovarian cancer.
29
88040
3960
Es gibt ähnliche Tendenzen
bei Dickdarm- und Eierstockkrebs.
bei Dickdarm- und Eierstockkrebs.
01:46
Now, we're all aware
that an early diagnosis that is accurate
that an early diagnosis that is accurate
30
94000
5456
Uns allen ist bewusst,
dass eine frühe und korrekte Diagnose
dass eine frühe und korrekte Diagnose
01:51
is critical for survival.
31
99480
2120
entscheidend für das Überleben ist.
01:55
The problem is that many
cancer diagnostic tools are invasive,
cancer diagnostic tools are invasive,
32
103600
3816
Das Problem ist,
dass viele Tools zur Krebsdiagnose
01:59
costly,
33
107440
1216
invasiv, teuer und oft ungenau sind,
02:00
often inaccurate
34
108680
1216
02:01
and they can take an agonizing
amount of time to get the results back.
amount of time to get the results back.
35
109920
3640
und es vergeht qualvoll viel Zeit,
bis man die Ergebnisse bekommt.
bis man die Ergebnisse bekommt.
02:06
Still worse, when it comes
to some forms of cancer,
to some forms of cancer,
36
114520
2416
Schlimmer ist es jedoch,
dass es bei Krebsarten
dass es bei Krebsarten
02:08
such as ovarian,
liver or pancreatic cancer,
liver or pancreatic cancer,
37
116960
4296
wie Eierstock-, Leber-
oder Bauchspeicheldrüsenkrebs
oder Bauchspeicheldrüsenkrebs
02:13
good screening methods simply don't exist,
38
121280
2680
keine guten Screeningmethoden gibt.
02:16
meaning that often people wait
until physical symptoms surface,
until physical symptoms surface,
39
124880
4056
Daher müssen Menschen oft warten,
bis körperliche Symptome auftreten,
bis körperliche Symptome auftreten,
02:20
which are themselves already
indicators of late-stage progression.
indicators of late-stage progression.
40
128960
3480
welche selbst bereits Indikatoren
für ein spätes Stadium sind.
für ein spätes Stadium sind.
02:25
Like a tornado strike in an area
without an early warning system,
without an early warning system,
41
133920
3576
Das ist wie ein Tornado in einem Gebiet,
das kein Frühwarnsystem hat.
das kein Frühwarnsystem hat.
02:29
there is no alarm to warn,
42
137520
1896
Es gibt keine Warnung vor der Gefahr,
02:31
for the danger is already at your doorstep
43
139440
2856
da die bereits auf Ihrer Türschwelle ist,
02:34
when your odds of survival
are greatly reduced.
are greatly reduced.
44
142320
3040
wenn die Überlebenschancen
extrem gering sind.
extrem gering sind.
02:39
Having the convenience and accessibility
of regular screening options
of regular screening options
45
147400
4256
Der Komfort und das Vorhandensein
von regelmäßigen Screeningmöglichkeiten,
von regelmäßigen Screeningmöglichkeiten,
02:43
that are affordable, noninvasive
and could provide results much sooner,
and could provide results much sooner,
46
151680
5336
die bezahlbar und nicht-invasiv sind
und viel früher Ergebnisse liefern können,
und viel früher Ergebnisse liefern können,
02:49
would provide us with a formidable
weapon in the fight against cancer.
weapon in the fight against cancer.
47
157040
4440
würden uns mit einer beeindruckenden Waffe
im Kampf gegen Krebs ausstatten.
im Kampf gegen Krebs ausstatten.
02:54
An early warning would allow us
to get out ahead of the disease
to get out ahead of the disease
48
162760
3056
Eine frühe Warnung würde uns erlauben,
der Krankheit voraus zu sein,
der Krankheit voraus zu sein,
02:57
instead of merely
following in its relentless wake.
following in its relentless wake.
49
165840
2736
anstatt bloß ihrem
schonungslosen Erwachen zu folgen.
schonungslosen Erwachen zu folgen.
03:00
And this is exactly what I've been doing.
50
168600
1976
Und das ist genau das, was ich mache.
03:02
For the past three years,
I've been developing technologies
I've been developing technologies
51
170600
3136
In den letzten 3 Jahren
entwickelte ich Technologien,
entwickelte ich Technologien,
03:05
that could ultimately aid clinicians
52
173760
1736
die Klinikärzten letztendlich
03:07
with rapid, early-stage
cancer diagnostics.
cancer diagnostics.
53
175520
2920
mit schnellen Krebsdiagnosen
im Anfangsstadium helfen können.
im Anfangsstadium helfen können.
03:10
And I've been fueled
by a deep scientific curiosity,
by a deep scientific curiosity,
54
178920
3856
Und mich treibt eine
große wissenschaftliche Neugier an
große wissenschaftliche Neugier an
03:14
and a passion to change these statistics.
55
182800
2520
und der Wille,
diese Statistiken zu ändern.
diese Statistiken zu ändern.
03:18
Last year however,
56
186880
1200
Jedoch wurde letztes Jahr
03:20
this fight became much more personal
57
188960
1760
dieser Kampf viel persönlicher,
03:24
when my wife was diagnosed
with breast cancer.
with breast cancer.
58
192040
2320
als bei meiner Frau
Brustkrebs diagnostiziert wurde.
Brustkrebs diagnostiziert wurde.
03:27
It was an experience that added a strong
and unexpected emotional dimension
and unexpected emotional dimension
59
195560
4416
Das war eine Erfahrung, die eine starke
und unerwartet emotionale Dimension
und unerwartet emotionale Dimension
03:32
to these efforts.
60
200000
1200
zu dieser Arbeit hinzufügte.
03:35
I know firsthand how life-altering
treatment can be,
treatment can be,
61
203240
3280
Ich weiß aus erster Hand, wie
lebensverändernd die Behandlung sein kann,
lebensverändernd die Behandlung sein kann,
03:39
and I'm keenly aware
of the emotional havoc
of the emotional havoc
62
207520
2656
und mir ist das emotionale
Chaos sehr bewusst,
Chaos sehr bewusst,
03:42
that cancer can wreak on a family,
63
210200
2456
das Krebs bei der Familie anrichten kann,
03:44
which in our case
included our two young daughters.
included our two young daughters.
64
212680
2400
die in unserem Fall
zwei junge Töchter einschloss.
zwei junge Töchter einschloss.
03:48
Because we found it early
during a routine mammogram,
during a routine mammogram,
65
216400
3136
Da wir den Krebs zeitig
während eines Routine-Mammogramms fanden,
während eines Routine-Mammogramms fanden,
03:51
we were able to focus
primarily on treatment options
primarily on treatment options
66
219560
3696
konzentrierten wir uns
primär auf Behandlungsoptionen
primär auf Behandlungsoptionen
03:55
for the localized tumor,
67
223280
1536
für den lokalisierten Tumor,
03:56
reaffirming to me
how important an early diagnosis is.
how important an early diagnosis is.
68
224840
4400
was mir erneut bestätigte,
wie wichtig eine frühe Diagnose ist.
wie wichtig eine frühe Diagnose ist.
04:02
Unlike other forms of cancer,
69
230960
1480
Anders als bei anderen Krebsarten,
04:05
mammograms do offer an early-stage
screening option for breast cancer.
screening option for breast cancer.
70
233400
3656
sind Mammogramme für Brustkrebs
eine Screeningoption des Anfangsstadiums.
eine Screeningoption des Anfangsstadiums.
04:09
Still, not everyone has this done,
71
237080
2216
Dennoch lässt sie nicht jeder machen
04:11
or they may develop breast cancer
72
239320
1586
oder sie entwickeln Brustkrebs,
04:12
before the middle age recommendation
for having a mammogram.
for having a mammogram.
73
240930
3120
bevor das empfohlene mittlere Alter
für Mammogramme erreicht ist.
für Mammogramme erreicht ist.
04:17
So, there's still
a lot of room for improvement,
a lot of room for improvement,
74
245560
2256
Es gibt also sehr viel
Verbesserungspotenzial,
Verbesserungspotenzial,
04:19
even for cancers
that do have screening options,
that do have screening options,
75
247840
2256
sogar für Krebsarten
mit Screeningmöglichkeiten
mit Screeningmöglichkeiten
04:22
and, of course, considerable benefits
for those that don't.
for those that don't.
76
250120
2840
und natürlich erhebliche Vorteile
für die ohne.
04:25
A key challenge then
for cancer researchers
for cancer researchers
77
253680
2736
Eine Hauptaufgabe
der Krebsforscher ist es also,
der Krebsforscher ist es also,
04:28
is to develop methods
78
256440
1296
Methoden zu entwickeln,
04:29
that make regular screening
for many types of cancers
for many types of cancers
79
257760
3536
die regelmäßige Screenings
für viele Krebsarten
für viele Krebsarten
04:33
much more accessible.
80
261320
1240
viel zugänglicher machen.
04:35
Imagine a scenario
where during your regular checkup,
where during your regular checkup,
81
263920
3056
Stellen Sie sich ein Szenario vor,
in dem der Arzt
04:39
your doctor can take
a simple, noninvasive urine sample,
a simple, noninvasive urine sample,
82
267000
3776
während einer Routineuntersuchung
eine einfache, nicht-invasive Urinprobe
eine einfache, nicht-invasive Urinprobe
04:42
or other liquid biopsy,
83
270800
1240
oder andere Flüssigkeiten entnimmt
04:44
and present you with the results
before you even leave the doctor's office.
before you even leave the doctor's office.
84
272720
3524
und die Ergebnisse präsentiert,
noch bevor Sie das Zimmer verlassen.
noch bevor Sie das Zimmer verlassen.
04:48
Such a technology could
dramatically reduce the number of people
dramatically reduce the number of people
85
276800
3536
Solch eine Technologie könnte
die Zahl der Menschen,
die Zahl der Menschen,
04:52
who slip through the net
of an early-stage cancer diagnosis.
of an early-stage cancer diagnosis.
86
280360
3240
die durch das Netz einer frühen Diagnose
fallen, drastisch reduzieren.
fallen, drastisch reduzieren.
04:56
My research team
of engineers and biochemists
of engineers and biochemists
87
284840
2816
Mein Forschungsteam
aus Ingenieuren und Biochemikern
aus Ingenieuren und Biochemikern
04:59
is working on exactly this challenge.
88
287680
2040
arbeitet an genau dieser Herausforderung.
05:02
We're working on ways to frequently
activate an early-stage cancer alarm
activate an early-stage cancer alarm
89
290320
5136
Wir arbeiten an einer Lösung
für eine regelmäßige frühe Krebswarnung,
für eine regelmäßige frühe Krebswarnung,
05:07
by enabling regular screenings
that would start when a person is healthy
that would start when a person is healthy
90
295480
4336
indem wir Screenings etablieren,
die beginnen, wenn eine Person gesund ist,
die beginnen, wenn eine Person gesund ist,
05:11
so that action could be taken
to stop cancer the moment it emerges,
to stop cancer the moment it emerges,
91
299840
4296
damit Maßnahmen getroffen werden können,
um den Krebs beim Auftreten zu stoppen,
um den Krebs beim Auftreten zu stoppen,
05:16
and before it can progress
beyond its infancy.
beyond its infancy.
92
304160
2680
noch bevor er über
das Anfangsstadium hinauswächst.
das Anfangsstadium hinauswächst.
05:20
The silver bullet in this case
are tiny vesicles,
are tiny vesicles,
93
308640
3016
Die Wunderwaffe sind hier winzige Vesikel,
05:23
little escape pods regularly shed
by cells called exosomes.
by cells called exosomes.
94
311680
4440
kleine Rettungskapseln, die von Zellen
mit dem Namen Exosomen stammen.
mit dem Namen Exosomen stammen.
05:28
Exosomes are important biomarkers
95
316680
2736
Exosomen sind wichtige Biomarker,
05:31
that provide an early-warning system
for the development of cancer.
for the development of cancer.
96
319440
3280
die ein Frühwarnsystem
für die Krebsentwicklung bieten.
für die Krebsentwicklung bieten.
Weil sie im Übermaß vorhanden sind,
in ungefähr jeder Körperflüssigkeit
in ungefähr jeder Körperflüssigkeit
05:35
And because they're abundantly present
in just about every bodily fluid,
in just about every bodily fluid,
97
323720
3416
05:39
including blood, urine and saliva,
98
327160
2496
einschließlich Blut, Urin und Speichel,
05:41
they're extremely attractive
for noninvasive liquid biopsies.
for noninvasive liquid biopsies.
99
329680
4200
eignen sie sich hervorragend für
nicht-invasive Biopsien von Flüssigkeiten.
nicht-invasive Biopsien von Flüssigkeiten.
05:47
There's just one problem.
100
335040
1576
Es gibt nur ein Problem.
05:48
An automated system for rapidly sorting
these important biomarkers
these important biomarkers
101
336640
4296
Ein automatisches System,
das diese Biomarker schnell sortiert
das diese Biomarker schnell sortiert
05:52
is not currently available.
102
340960
1600
ist momentan nicht vorhanden.
05:55
We've created a technology
that we call nano-DLD
that we call nano-DLD
103
343680
3296
Wir entwickelten eine Technologie,
die wir Nano-DLD nennen
die wir Nano-DLD nennen
05:59
that is capable of precisely this:
104
347000
2120
und die genau das kann:
06:01
automated exosome isolation
105
349920
2696
das automatische Isolieren von Exosomen,
06:04
to aid rapid cancer diagnostics.
106
352640
2480
um schnelle Krebsdiagnosen zu fördern.
06:08
Exosomes are the newest
early-warning weapon, if you will,
early-warning weapon, if you will,
107
356040
3536
Exosomen sind so gesehen
die neusten Frühwarnmittel
die neusten Frühwarnmittel
06:11
to emerge on the liquid biopsy front.
108
359600
2056
im Bereich der Flüssigkeitenbiopsie.
06:13
And they're really, really small.
109
361680
2296
Sie sind sehr, sehr klein.
06:16
They measure just 30 to 150
nanometers in diameter.
nanometers in diameter.
110
364000
3520
Der Durchmesser beträgt
30 bis 150 Nanometer.
30 bis 150 Nanometer.
06:20
This is so tiny
111
368280
1296
Das ist so klein,
06:21
that you could fit about a million
of them into a single red blood cell.
of them into a single red blood cell.
112
369600
3640
dass ca. 1 Million davon
in nur ein rotes Blutkörperchen passen.
in nur ein rotes Blutkörperchen passen.
06:25
That's roughly the difference
between a golf ball
between a golf ball
113
373800
2336
Das ist der Unterschied
zwischen einem Golfball
zwischen einem Golfball
06:28
and a fine grain piece of sand.
114
376160
1720
und einem feinem Sandkorn.
06:30
Once thought to be little bins
for unwanted cellular waste,
for unwanted cellular waste,
115
378920
3696
Einst als kleine Abfalleimer
für unerwünschten zellularen Müll abgetan,
für unerwünschten zellularen Müll abgetan,
06:34
it has been found
that cells actually communicate
that cells actually communicate
116
382640
2976
weiß man nun,
dass Zellen wirklich kommunizieren,
06:37
by producing and absorbing these exosomes
117
385640
3136
in dem sie Exosomen produzieren
und absorbieren,
und absorbieren,
06:40
which contain surface receptors,
118
388800
2376
die Oberflächenrezeptoren,
06:43
proteins and other genetic material
collected from their cell of origin.
collected from their cell of origin.
119
391200
4000
Proteine und anderes Erbgut
aus der Ursprungszelle beinhalten.
aus der Ursprungszelle beinhalten.
06:48
When absorbed by a neighboring cell,
120
396520
2656
Bei der Aufnahme durch eine Nachbarzelle
06:51
exosomes release their contents
into the receiving cell,
into the receiving cell,
121
399200
3816
geben Exosomen ihre Inhalte
in die absorbierende Zelle frei
in die absorbierende Zelle frei
06:55
and can set in motion
fundamental changes in gene expression --
fundamental changes in gene expression --
122
403040
3216
und können fundamentale Änderungen
in der Exprimierung bewirken --
in der Exprimierung bewirken --
06:58
some good,
123
406280
1216
einige sind gut
06:59
and this is where cancer comes in,
124
407520
1736
und andere, wie Krebs,
07:01
some bad.
125
409280
1576
sind schlecht.
07:02
Because they are clothed
in the material of the mother cell,
in the material of the mother cell,
126
410880
3776
Weil sie vom Material
der Mutterzelle umgeben sind
der Mutterzelle umgeben sind
07:06
and contain a sample of its environment,
127
414680
1936
und eine Probe der Umgebung beinhalten,
07:08
they provide a genetic snapshot
of that cell's health and its origin.
of that cell's health and its origin.
128
416640
5080
liefern sie eine genetische Momentaufnahme
der Zellgesundheit und ihrer Herkunft.
der Zellgesundheit und ihrer Herkunft.
07:15
All of these qualities
make exosomes invaluable messengers
make exosomes invaluable messengers
129
423200
3136
All diese Eigenschaften
machen Exosomen zu unbezahlbaren Boten,
machen Exosomen zu unbezahlbaren Boten,
07:18
that potentially allow physicians
130
426360
1616
die es Ärzten potentiell erlauben,
07:20
to eavesdrop on your health
at the cellular level.
at the cellular level.
131
428000
2920
den Gesundheitsstand
auf zellularer Ebene einzusehen.
auf zellularer Ebene einzusehen.
07:24
To catch cancer early, however,
132
432080
1656
Um Krebs jedoch früh zu erkennen,
07:25
you have to frequently
intercept these messages
intercept these messages
133
433760
2936
muss man diese Botschaften
regelmäßig abhören,
regelmäßig abhören,
07:28
to determine when cancer-causing
troublemakers within your body
troublemakers within your body
134
436720
3496
um festzustellen, wann im Körper
krebserregende Störenfriede entscheiden,
krebserregende Störenfriede entscheiden,
07:32
decide to start staging a coup,
135
440240
1816
einen Coup zu starten.
07:34
which is why regular
screening is so critical
screening is so critical
136
442080
3016
Darum sind regelmäßige Screenings wichtig
07:37
and why we're developing
technologies to make this possible.
technologies to make this possible.
137
445120
2840
und deshalb entwickeln wir
Technologien, die das ermöglichen.
Technologien, die das ermöglichen.
07:41
While the first exosome-based diagnostics
emerged on the market just this year,
emerged on the market just this year,
138
449120
5656
Obwohl exosomenbasierte Diagnostika
dieses Jahr auf den Markt kamen,
dieses Jahr auf den Markt kamen,
07:46
they are not yet part
of mainstream healthcare options.
of mainstream healthcare options.
139
454800
3280
sind sie noch kein Bestandteil
des regulären Gesundheitswesens.
des regulären Gesundheitswesens.
07:51
In addition to their recent emergence,
140
459320
1856
Zusätzlich zu ihrer jungen Entstehung
07:53
another factor that's limiting
their widespread adoption
their widespread adoption
141
461200
3456
ist ein weiterer Aspekt,
der die umfassende Einführung begrenzt,
der die umfassende Einführung begrenzt,
07:56
is that currently, no automated
exosome isolation system exists
exosome isolation system exists
142
464680
3936
dass es momentan kein automatisches System
zur Isolierung von Exosomen gibt,
zur Isolierung von Exosomen gibt,
08:00
to make regular screening
economically accessible.
economically accessible.
143
468640
3200
das ein regelmäßiges Screening
kostengünstig verfügbar macht.
kostengünstig verfügbar macht.
08:04
The current gold standard
for exosome isolation
for exosome isolation
144
472800
2736
Der momentane Maßstab
in Sachen Exosomenisolierung
in Sachen Exosomenisolierung
08:07
includes ultracentrifugation,
145
475560
1936
beinhaltet Ultrazentrifugation,
08:09
a process requiring
expensive laboratory equipment,
expensive laboratory equipment,
146
477520
3256
ein Prozess, der teures Laborequipment,
08:12
a trained lab tech
147
480800
1256
einen geübten Laboranten
08:14
and about 30 hours of time
to process a sample.
to process a sample.
148
482080
3040
und ca. 30 Stunden benötigt,
um eine Probe zu bearbeiten.
um eine Probe zu bearbeiten.
08:18
We've come up with a different approach
for achieving automated exosome isolation
for achieving automated exosome isolation
149
486600
4656
Wir entwickelten eine andere Methode
für eine automatisierte Exosomenisolation
für eine automatisierte Exosomenisolation
08:23
from a sample such as urine.
150
491280
1440
etwa einer Urinprobe.
08:25
We use a chip-based, continuous flow
separation technique
separation technique
151
493560
4256
Wir nutzen eine chipbasierte,
kontinuierlich fließende Teilungsmethode,
kontinuierlich fließende Teilungsmethode,
08:29
called deterministic lateral displacement.
152
497840
2976
Deterministic Lateral Displacement.
08:32
And we have done with it
153
500840
1376
Damit machten wir das,
08:34
what the semiconductor industry has done
so successfully for the past 50 years.
so successfully for the past 50 years.
154
502240
4456
was die Halbleiterindustrie so erfolgreich
in den letzten 50 Jahren machte.
in den letzten 50 Jahren machte.
08:38
We shrunk the dimensions
of this technology
of this technology
155
506720
2056
Wir schrumpften die Dimensionen
dieser Technologie
dieser Technologie
08:40
from the micron scale
to the true nanoscale.
to the true nanoscale.
156
508800
2640
vom Mikrometermaßstab
zum echten Nanomaßstab.
zum echten Nanomaßstab.
08:44
So how does it work?
157
512720
1456
Wie funktioniert das?
08:46
In a nutshell,
158
514200
1256
Kurz gefasst
08:47
a set of tiny pillars
separated by nanoscopic gaps
separated by nanoscopic gaps
159
515480
3976
wird eine Reihe kleiner Säulen,
getrennt von nanoskopischen Lücken,
getrennt von nanoskopischen Lücken,
08:51
are arranged in such a way
160
519480
1256
so angeordnet,
08:52
that the system divides
the fluid into streamlines,
the fluid into streamlines,
161
520760
3056
dass sie die Flüssigkeit
in Stromlinien teilt,
in Stromlinien teilt,
08:55
with the larger cancer-related
nanoparticles being separated
nanoparticles being separated
162
523840
3376
sodass die größeren,
Krebs-assoziierten Nanopartikel
Krebs-assoziierten Nanopartikel
08:59
through a process of redirection
from the smaller, healthier ones,
from the smaller, healthier ones,
163
527240
3896
durch eine Weiterleitung von kleineren,
gesunden Partikeln getrennt werden.
gesunden Partikeln getrennt werden.
09:03
which can in contrast
164
531160
1536
Diese können sich
09:04
move around the pillars
in a zigzag-type motion
in a zigzag-type motion
165
532720
2536
mit einer Zickzack-Bewegung
um die Säulen herum
um die Säulen herum
09:07
in the direction of fluid flow.
166
535280
1560
in Fliessrichtung bewegen.
09:10
The net result is a complete separation
of these two particle populations.
of these two particle populations.
167
538080
4000
Das Ergebnis ist eine komplette Trennung
dieser beiden Partikelgruppen.
dieser beiden Partikelgruppen.
09:15
You can visualize this separation process
168
543440
3696
Vorstellen können Sie sich diese Teilung
09:19
similar to traffic on a highway
that separates into two roads,
that separates into two roads,
169
547160
3856
wie den Verkehr auf einer Schnellstraße,
die sich in zwei Straßen aufteilt.
die sich in zwei Straßen aufteilt.
09:23
with one road going into
a low-clearance tunnel under a mountain,
a low-clearance tunnel under a mountain,
170
551040
3456
Eine davon führt
in einen niedrigen Tunnel unter einem Berg
09:26
and the other road going around it.
171
554520
2056
und die andere Straße führt drumherum.
09:28
Here, smaller cars
can go through the tunnel
can go through the tunnel
172
556600
2776
Die kleineren Autos
können durch den Tunnel fahren,
können durch den Tunnel fahren,
09:31
while larger trucks,
carrying potentially hazardous material,
carrying potentially hazardous material,
173
559400
3296
während die größeren Lastwagen,
mit potentiell gefährlichem Material,
mit potentiell gefährlichem Material,
09:34
are forced to take the detour route.
174
562720
1760
die Umleitung nehmen müssen.
09:37
Traffic is effectively separated
by size and contents
by size and contents
175
565600
4096
Der Verkehr wird so effektiv
nach Größe und Ladung geteilt,
nach Größe und Ladung geteilt,
09:41
without impeding its flow.
176
569720
2016
ohne den Fluss zu behindern.
09:43
And this is exactly how our system works
on a much, much smaller scale.
on a much, much smaller scale.
177
571760
4280
Genau so funktioniert unser System
in einem sehr viel kleineren Rahmen.
in einem sehr viel kleineren Rahmen.
09:49
The idea here is that
the separation process for screening
the separation process for screening
178
577600
3856
Die Idee dahinter ist,
dass der Teilungsprozess für Screenings
dass der Teilungsprozess für Screenings
09:53
could be as simple as processing
a sample of urine, blood or saliva,
a sample of urine, blood or saliva,
179
581480
4056
genauso einfach wie das Auswerten
einer Urin-, Blut- oder Speichelprobe ist,
einer Urin-, Blut- oder Speichelprobe ist,
09:57
which is a near-term possibility
within the next few years.
within the next few years.
180
585560
3296
was eine kurzfristige Möglichkeit
innerhalb der nächsten Jahre ist.
innerhalb der nächsten Jahre ist.
10:00
Ultimately, it could be used
to isolate and detect target exosomes
to isolate and detect target exosomes
181
588880
5296
Letztendlich könnte es zur Isolation
und Erkennung von Exosomen genutzt werden,
und Erkennung von Exosomen genutzt werden,
10:06
associated with
a particular type of cancer,
a particular type of cancer,
182
594200
3216
die mit einer bestimmten Krebsart
in Verbindung gebracht werden,
in Verbindung gebracht werden,
indem ihre Präsenz innerhalb von Minuten
aufgespürt und mitgeteilt wird.
aufgespürt und mitgeteilt wird.
10:09
sensing and reporting
their presence within minutes.
their presence within minutes.
183
597440
2440
10:12
This would make rapid diagnostics
virtually painless.
virtually painless.
184
600600
3200
Das würde schnelle Diagnosen
nahezu mühelos machen.
nahezu mühelos machen.
10:16
Broadly speaking,
185
604720
1256
Vereinfacht gesagt
10:18
the ability to separate
and enrich biomarkers
and enrich biomarkers
186
606000
2656
würde die Möglichkeit der Teilung
und Anreicherung von Biomarkern,
und Anreicherung von Biomarkern,
10:20
with nanoscale precision
in an automated way,
in an automated way,
187
608680
2720
mit nanoskaliger Präzision
und automatisiert,
und automatisiert,
die Tür für ein besseres Verständnis
solcher Krankheiten wie Krebs öffnen --
solcher Krankheiten wie Krebs öffnen --
10:24
opens the door to better understanding
diseases such as cancer,
diseases such as cancer,
188
612320
3456
10:27
with applications ranging
from sample preparation to diagnostics,
from sample preparation to diagnostics,
189
615800
3976
mit Einsatzbereichen
von Probenpräparation über Diagnostik
von Probenpräparation über Diagnostik
10:31
and from drug resistance
monitoring to therapeutics.
monitoring to therapeutics.
190
619800
2480
und von Arzneimittelresistenzüberwachung
bis zur Therapeutik.
bis zur Therapeutik.
10:35
Even before my wife's bout with cancer,
191
623440
2016
Sogar bevor meine Frau Krebs entwickelte,
10:37
it was a dream of mine to facilitate
the automation of this process --
the automation of this process --
192
625480
3480
war es mein Traum, die Automatisierung
dieses Prozesses zu vereinfachen,
dieses Prozesses zu vereinfachen,
10:41
to make regular screening more accessible,
193
629840
2936
um regelmäßige Screenings
erschwinglicher zu machen,
erschwinglicher zu machen,
10:44
similar to the way Henry Ford
made the automobile accessible
made the automobile accessible
194
632800
2896
ähnlich wie Henry Ford das Automobil
für die Allgemeinheit bezahlbar machte,
10:47
to the general population
195
635720
1576
10:49
through development of the assembly line.
196
637320
2256
indem er das Fliessband entwickelte.
10:51
Automation is the key to accessibility.
197
639600
2760
Automatisierung ist
der Schlüssel für Zugänglichkeit.
der Schlüssel für Zugänglichkeit.
10:56
And in the spirit of the Hoover dream,
198
644280
1856
Im Geiste des Hoover-Traums
10:58
"a chicken in every pot
and a car in every garage,"
and a car in every garage,"
199
646160
2896
„Ein Huhn in jedem Topf
und ein Auto in jeder Garage“
und ein Auto in jeder Garage“
11:01
we're developing a technology
200
649080
1416
entwickeln wir eine Technologie,
11:02
that could ultimately place
an early-warning cancer detection system
an early-warning cancer detection system
201
650520
3816
die letztendlich
ein Krebs-Früherkennungssystem
ein Krebs-Früherkennungssystem
11:06
in every home.
202
654360
1200
in jedes Zuhause bringen könnte.
Das würde jedem Mann,
jeder Frau und jedem Kind
jeder Frau und jedem Kind
11:08
This would allow
every man, woman and child
every man, woman and child
203
656000
2056
11:10
the opportunity to be regularly tested
while they're still healthy,
while they're still healthy,
204
658080
4136
die Möglichkeit regelmäßiger Tests geben,
während sie noch gesund sind,
während sie noch gesund sind,
11:14
catching cancer when it first emerges.
205
662240
1880
und Krebs beim ersten Auftreten erkennen.
Es ist meine Hoffnung und mein Traum,
11:17
It is my hope and dream
206
665400
1496
11:18
to help people around the world
avoid the high costs --
avoid the high costs --
207
666920
3696
Menschen weltweit zu helfen,
hohe Kosten zu vermeiden --
hohe Kosten zu vermeiden --
11:22
physical, financial and emotional --
208
670640
2536
physische, finanzielle und seelische --
11:25
faced by today's cancer patients,
209
673200
1720
denen sich Krebspatienten
heute gegenüber sehen.
heute gegenüber sehen.
Schwierige Umstände, die ich gut kenne.
11:27
hardships that I'm well acquainted with.
210
675600
2320
11:31
I'm also happy to report that because
we caught my wife's cancer early,
we caught my wife's cancer early,
211
679400
4376
Ich freue mich auch mitzuteilen,
dass aufgrund der frühen Krebsdiagnose
dass aufgrund der frühen Krebsdiagnose
die Behandlung meiner Frau erfolgreich war
11:35
her treatment was successful,
212
683800
1656
11:37
and she is now, thankfully, cancer-free.
213
685480
2256
und sie jetzt krebsfrei ist.
11:39
(Applause)
214
687760
2200
(Applaus)
11:48
It is an outcome that I would like to see
for everyone with a cancer diagnosis.
for everyone with a cancer diagnosis.
215
696160
4400
Dieses Ergebnis würde ich gerne
bei jedem mit einer Krebsdiagnose sehen.
bei jedem mit einer Krebsdiagnose sehen.
11:53
With the work that my team
has already done
has already done
216
701280
2056
Mit der Arbeit, die mein Team
11:55
on separation of nanoscale biomarkers
217
703360
2736
bei der nanoskaligen Biomarkertrennung
für eine frühe Krebsdiagnose
geleistet hat,
geleistet hat,
11:58
for rapid, early-stage cancer diagnostics,
218
706120
2936
12:01
I am optimistic
that within the next decade,
that within the next decade,
219
709080
2536
bin ich optimistisch,
dass diese Technologie
dass diese Technologie
12:03
this type of technology will be available,
220
711640
2576
innerhalb des nächsten Jahrzehnts
verfügbar sein wird,
verfügbar sein wird,
12:06
helping protect our friends,
our family and future generations.
our family and future generations.
221
714240
3880
um unsere Freunde, Familie
und zukünftige Generationen zu schützen.
und zukünftige Generationen zu schützen.
12:10
Even if we are so unlucky
as to be diagnosed with cancer,
as to be diagnosed with cancer,
222
718680
3896
Sogar wenn wir das Pech haben,
Krebs diagnostiziert zu bekommen,
Krebs diagnostiziert zu bekommen,
12:14
that early-stage alarm
will provide a strong beacon of hope.
will provide a strong beacon of hope.
223
722600
2880
wird diese frühe Warnung
ein Hoffnungsschimmer sein.
ein Hoffnungsschimmer sein.
12:18
Thank you.
224
726280
1216
Danke.
12:19
(Applause)
225
727520
5789
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Joshua Smith - Cancer fighterMotivated by his wife's bout with cancer, IBM's Joshua Smith applies his engineering expertise to early diagnosis.
Why you should listen
As a research scientist and technical team lead for IBM's Nanobiotechnology Program, Dr. Joshua Smith researches innovative healthcare technologies at the intersection of engineering and biology to better understand disease progression.
Smith's team recently developed a chip-based solution that can rapidly isolate biomarkers as small as 20 nanometers to help identify cancer development even before symptoms occur. He is a sought-after speaker on the subject of lab-on-a-chip applications for healthcare and his work has been highlighted by Forbes, CNN Money, IEEE Spectrum and Pharma Technology Focus, among other media outlets. As a Research Staff Member and IBM Master Inventor, Smith has co-authored more than a dozen peer-reviewed scientific publications and is a co-inventor of more than 30 issued patents.
Currently, Smith is focusing on the development of a suite of core capabilities to manipulate, separate and detect individual macromolecules, providing a technological backbone for automation in sample preparation, diagnostics and therapeutics. When not with his colleagues in the lab, Smith enjoys teaching tomorrow's researchers and engineers at Columbia University.
Joshua Smith | Speaker | TED.com