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TED2015

Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)

タル・ダニノ: 細菌を使ってガンの早期発見と治療を

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合成生物学者のタル・ダニノは、最も発見が難しいガンの1つ肝臓ガンに関して、主流から離れた考えを持っています。それは、プログラムされた細菌の内服で肝臓ガンを検出できるようにする、というものです。 彼は、細菌に関して私たちがやっと理解し始めた事を用いています:クオラムセンシングでの細菌の効力、また、一旦、細菌濃度が臨界値に達すると細菌が協働し合う性質を利用することです。TEDフェローのダニノは、クオラムセンシングがどのように働くのかを説明し、細菌が巧妙に相互作用する性質を利用する事で、ガン治療を変える日が来るだろうと語ります。

- Synthetic biologist
Tal Danino explores the emerging frontier of combining biology and engineering (and art). He is a 2015 TED Fellow. Full bio

Youあなたが mayかもしれない notない realize実現する thisこの,
ご存知でないかもしれませんが
00:12
butだけど thereそこ are moreもっと bacteria細菌 in yourきみの body
thanより stars in our我々の entire全体 galaxy銀河.
我々の体内にいるバクテリアは
天の川銀河にある星の数より多いのです
00:14
Thisこれ fascinating魅力的な universe宇宙
of bacteria細菌 inside内部 of us
この興味深い体内のバクテリア環境は
00:20
is an integral積分 part of our我々の health健康,
我々の健康に不可欠なものです
00:23
and our我々の technology技術 is evolving進化する soそう rapidly急速に
テクノロジーの急速な進化のお陰で
00:25
thatそれ today今日 we我々 can programプログラム theseこれら bacteria細菌
like we我々 programプログラム computersコンピュータ.
今や コンピューターをプログラムするように
バクテリアにプログラムを書き込みできます
00:27
Now, the diagram thatそれ you君は see見る hereここに,
この略図をご覧下さい
00:33
I know知っている itそれ looks外見 like
some一部 kind種類 of sportsスポーツ play遊びます,
何かスポーツゲームの様ですが
00:34
butだけど itそれ is actually実際に a blueprint青写真 of
the first最初 bacterial細菌性の programプログラム I developed発展した.
私が開発した最初の
バクテリア・プログラムの設計図です
00:37
And like writing書き込み softwareソフトウェア,
we我々 can print印刷する and write書きます DNADNA
ソフトウェアを作成するように
DNAを微生物の中に
00:41
into different異なる algorithmsアルゴリズム
and programsプログラム inside内部 of bacteria細菌.
様々なアルゴリズムやブログラムとして
複写したり書き込んだりできます
00:44
What thisこの programプログラム does
is produces生産する fluorescent蛍光性の proteinsタンパク質
このプログラムでは蛍光蛋白質が
00:48
in a rhythmicリズミカルな fashionファッション
規則的に作られ
00:51
and generates生成する a small小さい molecule分子
細菌同士を交信させ同期させる
00:52
thatそれ allows許す bacteria細菌
to communicate通信する and synchronize同期する,
小さな分子が生まれます
00:54
as you'reあなたは seeing見る in thisこの movie映画.
それがこのビデオで見ているものです
00:57
The growing成長する colonyコロニー of bacteria細菌
thatそれ you君は see見る hereここに
ここに見える増殖している細菌叢は
00:59
is about the width of a human人間 hairヘア.
ヒトの頭髪の太さ位の大きさです
01:01
Now, what you君は can'tできない see見る
is thatそれ our我々の genetic遺伝的な programプログラム
これでは分からないのですが
我々の遺伝子プログラムは
01:03
instructs命令する theseこれら bacteria細菌
to each produce作物 small小さい molecules分子,
細菌それぞれに小さな分子を作らせ
01:06
and theseこれら molecules分子 travel旅行 betweenの間に
the thousands of individual個人 bacteria細菌
その分子が何千もの細菌を
01:09
telling伝える themそれら whenいつ to turn順番 on and off.
制御しているのです
01:13
And the bacteria細菌 synchronize同期する
quiteかなり well at thisこの scale規模,
細菌はこのスケールでは良く同期していますが
01:15
butだけど becauseなぜなら the molecule分子 thatそれ synchronizes同期する
themそれら together一緒に can onlyのみ travel旅行 soそう fast速い,
細菌を同期させる分子の
移動速度には限りがあるので
01:19
in larger大きい coloniesコロニー of bacteria細菌,
thisこの results結果 in traveling旅行 waves
大きな細菌叢では遠く離れている細菌同士の間を
01:23
betweenの間に bacteria細菌 thatそれ are
far遠い away離れて fromから each otherその他,
分子が繋ぐ波が出来上がります
01:26
and you君は can see見る theseこれら waves going
fromから right to left across横断する the screen画面.
スライドを右から左に横切る波が見えますね
01:29
Now, our我々の genetic遺伝的な programプログラム
relies信頼する on a naturalナチュラル phenomenon現象
遺伝子プログラムは自然現象に頼り
01:33
calledと呼ばれる quorum定足数 sensingセンシング,
クオラムセンシングと呼ばれ
01:36
in whichどの bacteria細菌 trigger引き金 coordinated調整された
and sometimes時々 virulent毒性 behaviors行動
この中で細菌は協働し
時には臨界濃度に達すると
01:37
once一度 they彼ら reachリーチ a criticalクリティカルな density密度.
毒性を発したりします
01:40
Youあなたが can observe観察する quorum定足数 sensingセンシング
in actionアクション in thisこの movie映画,
これでクオラムセンシングが
起きているのが見られ
01:43
whereどこで a growing成長する colonyコロニー of bacteria細菌
onlyのみ begins始まる to glow輝き
細菌の増殖で細菌叢の濃度が
高くなったり臨界値に達すると
01:46
once一度 itそれ reaches届く a high高い
orまたは criticalクリティカルな density密度.
光り出しているのが見れますね
01:49
Our私たち genetic遺伝的な programプログラム
我々の遺伝子プログラムは
01:52
continues続ける producing生産する theseこれら
rhythmicリズミカルな patternsパターン of fluorescent蛍光性の proteinsタンパク質
細菌叢が外に向かって広がるにつれ
蛍光タンパク質の
01:54
as the colonyコロニー grows成長する outwards外側に.
こういう規則的なパターンを
作り続けます
01:57
Thisこれ particular特に movie映画 and experiment実験
we我々 callコール The Supernova超新星,
このビデオと実験を
我々は「超新星」と呼んでいます
01:59
becauseなぜなら itそれ looks外見 like an exploding爆発する star.
星が爆発しているみたいだからです
02:03
Now, besidesその他 programmingプログラミング
theseこれら beautiful綺麗な patternsパターン,
この美しいパターンをプログラムする以外
02:06
I wondered疑問に思った, what elseelse can we我々 get
theseこれら bacteria細菌 to do?
他にバクテリアで何が出来るでしょう?
02:08
And I decided決定しました to explore探検する
howどうやって we我々 can programプログラム bacteria細菌
ガンのような病気を検出し治療する為に
02:11
to detect検出する and treat治療する diseases病気
in our我々の bodies like cancer.
細菌をプログラムできないか
色々実験してみる事にしました
02:13
One1 つ of the surprising驚くべき facts事実 about bacteria細菌
細菌の驚くべき性質の1つは
02:18
is thatそれ they彼ら can naturally当然 grow成長する
inside内部 of tumors腫瘍.
ガン細胞内で自然に増殖するという事です
02:20
Thisこれ happens起こる becauseなぜなら typically典型的には tumors腫瘍
通常のガン細胞は
02:23
are areasエリア whereどこで the immune免疫 systemシステム
has noいいえ accessアクセス,
免疫組織の機能が届かない所にあるので
02:25
and soそう bacteria細菌 find見つける theseこれら tumors腫瘍
細菌がガン細胞を見つけ
02:27
and useつかいます themそれら as a safe安全 haven避難所
to grow成長する and thrive成功する.
ガン細胞内で安穏と
増殖してしまうのです
02:29
We私たち started開始した usingを使用して probioticプロバイオティクス bacteria細菌
我々は健康に良い善玉菌である
02:33
whichどの are safe安全 bacteria細菌
thatそれ have a health健康 benefit利益,
共生細菌を使い始め
02:35
and found見つけた thatそれ
whenいつ orally経口的に delivered配信された to miceマウス,
マウスに経口で投与すると
02:38
theseこれら probioticsプロバイオティクス would selectively選択的に
grow成長する inside内部 of liver tumors腫瘍.
この共生菌は肝臓ガン細胞内を選んで
増殖することを発見しました
02:40
We私たち realized実現した thatそれ the most最も convenient便利 way
共生細菌を確認して
02:44
to highlightハイライト the presence存在
of the probioticsプロバイオティクス,
それでガンを見つける
02:46
and henceそれゆえに, the presence存在 of the tumors腫瘍,
最も便利な方法は
02:48
was to get theseこれら bacteria細菌
to produce作物 a signal信号
細菌に尿で検出されるような
02:50
thatそれ would be detectable検出可能な in the urine尿,
信号を発信させることです
02:52
and soそう we我々 specifically具体的に
programmedプログラムされた theseこれら probioticsプロバイオティクス
よって このようなプログラムをし
02:55
to make作る a molecule分子 thatそれ would change変化する
the color of yourきみの urine尿
共生菌に尿の色を変える分子を作らせ
02:57
to indicate示す the presence存在 of cancer.
ガンの検知が出来るようにします
03:00
We私たち went行った on to showショー thatそれ thisこの technology技術
我々はこのテクノロジーで
03:03
could sensitively敏感に and specifically具体的に
detect検出する liver cancer,
特に発見が遅れがちな肝臓ガンを
03:05
one1 thatそれ is challenging挑戦
to detect検出する otherwiseさもないと.
敏感に特定して
検出できる事を示しました
03:08
Now, since以来 theseこれら bacteria細菌
specifically具体的に localizeローカライズする to tumors腫瘍,
この細菌はガンを的確に見つけ出すので
03:11
we've私たちは been programmingプログラミング themそれら
to notない onlyのみ detect検出する cancer
ガンの検出の為だけでなく治療にも
03:14
butだけど alsoまた、 to treat治療する cancer
細菌をプログラムしています
03:17
by producing生産する therapeutic治療的 molecules分子
fromから within以内 the tumor腫瘍 environment環境
その方法は ガン環境の中から
ガン細胞を縮小する
03:19
thatそれ shrinkシュリンク the existing既存の tumors腫瘍,
治療分子作りを
03:22
and we've私たちは been doing thisこの
usingを使用して quorum定足数 sensingセンシング programsプログラム
ビデオのような
クオラムセンシングのプログラムを使い
03:24
like you君は saw in the previous movies映画.
行っています
03:27
Altogether全部, imagine想像する in the future未来
taking取る a programmedプログラムされた probioticプロバイオティクス
想像してみても下さい
プログラムされた共生細菌の内服により
03:29
thatそれ could detect検出する and treat治療する cancer,
ガンやその他の病気も検出し治療できる日が
03:33
orまたは even otherその他 diseases病気.
来るという事を
03:35
Our私たち ability能力 to programプログラム bacteria細菌
細菌をプログラムする事で
03:38
and programプログラム life
我々の生活も変わり
03:40
opens開く upアップ new新しい horizons地平線 in cancer research研究,
ガン研究の新しい展望が切り開かれて行きます
03:42
and to shareシェア thisこの visionビジョン,
I worked働いた with〜と artistアーティスト Vikヴィック Munizムニズ
このビジョンを表現したいと
芸術家ヴィック・ムニーズと
03:45
to create作成する the symbolシンボル of the universe宇宙,
細菌またはガン細胞だけで
構成された世界のシンボルを作製しました
03:47
made entirely完全に outでる of bacteria細菌
orまたは cancer cells細胞.
細菌またはガン細胞だけで
構成された世界のシンボルを作製しました
03:49
Ultimately最終的に, myじぶんの hope希望 is thatそれ the beauty美しさ
and purpose目的 of thisこの microscopic微視的 universe宇宙
いずれは このミクロの世界が持つ
役割と素晴らしさが
03:53
can inspireインスピレーション new新しい and creative創造的な approachesアプローチ
for the future未来 of cancer research研究.
これからのガン研究に創造的なアプローチを生む
インスピレーションとなればと願っています
03:58
Thankありがとうございます you君は.
ありがとうございました
04:03
(Applause拍手)
(拍手)
04:06
Translated by Reiko O Bovee
Reviewed by Eriko T.

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About the speaker:

Tal Danino - Synthetic biologist
Tal Danino explores the emerging frontier of combining biology and engineering (and art). He is a 2015 TED Fellow.

Why you should listen

Tal Danino's research focuses on understanding how networks of genes interact in biological systems, and developing design principles to re-engineer new biological behaviors that have practical applications.

He is a postdoctoral fellow at MIT in the Laboratory for Multiscale Regenerative Technologies, Sangeeta Bhatia's lab, as well as a visiting fellow at the Rockefeller University in New York City.  As a postdoctoral fellow, he researches the use of bacteria as cancer diagnostics and therapeutics. His research has been published in scientific journals such as Nature, Science, and Cell

Danino also develops "Bio-Art" projects that share images and stories about science, as in his recent collaboration with Vik Muniz. In 2015, Tal was selected as a TED Fellow.

More profile about the speaker
Tal Danino | Speaker | TED.com