TEDGlobal 2012
Nina Tandon: Could tissue engineering mean personalized medicine?
Ніна Тендон: Чи може культивація тканин означати персоналізовану медицину?
Filmed:
Readability: 5.3
1,204,216 views
Кожне тіло повністю унікальне, що здається милим, аж поки діло не доходить до лікування хвороб -- коли кожен по-іншому, часто непередбачувано, реагує на стандартне лікування. Розробник тканин Ніна Тендон говорить про можливе рішення: використання плюрипотентних стовбурових клітин для створення персоналізованих моделей органів, на яких можна тестувати нові ліки і зберігати їх на комп'ютерних чіпах. (Називається надзвичайно персоналізованою медициною.)
Nina Tandon - Tissue engineering researcher
Nina Tandon studies ways to use electrical signals to grow artificial tissues for transplants and other therapies. Full bio
Nina Tandon studies ways to use electrical signals to grow artificial tissues for transplants and other therapies. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
I'd like to show you a video of some of the models
0
843
2045
Хочу вам показати відео деяких моделей,
00:18
I work with.
1
2888
1589
з якими я працюю.
00:20
They're all the perfect size, and they don't have an ounce of fat.
2
4477
3538
Вони всі мають ідеальні розміри і не мають ані грама жиру.
00:23
Did I mention they're gorgeous?
3
8015
2538
Я вже казала, що вони дивовижні?
00:26
And they're scientific models? (Laughs)
4
10553
3130
І всі вони - науково-дослідницькі моделі. (Сміється)
00:29
As you might have guessed, I'm a tissue engineer,
5
13683
2343
Як ви вже мабуть здогадалися, я займаюсь вирощуванням органів,
00:31
and this is a video of some of the beating heart
6
16026
2449
і це відео серця, яке б'ється,
00:34
that I've engineered in the lab.
7
18475
2216
яке я виростила у лабораторії.
00:36
And one day we hope that these tissues
8
20691
1882
І ми сподіваємося, що одного дня ці тканини
00:38
can serve as replacement parts for the human body.
9
22573
2944
використовуватимуться для заміни частин людського тіла.
00:41
But what I'm going to tell you about today
10
25517
2280
Але сьогодні я вам розповім про те,
00:43
is how these tissues make awesome models.
11
27797
4447
які чудові моделі виходять із цих тканин.
00:48
Well, let's think about the drug screening process for a moment.
12
32244
2727
Давайте на хвильку подумаємо про процес скрінінгу ліків.
00:50
You go from drug formulation, lab testing, animal testing,
13
34971
2978
Розпочинається все з технології приготування лікувального засобу, лабораторного тестування, тестування на тваринах
00:53
and then clinical trials, which you might call human testing,
14
37949
2503
далі клінічні випробування, які можна називати тестуваннями на людях,
00:56
before the drugs get to market.
15
40452
2265
і потім ліки надходять у продаж.
00:58
It costs a lot of money, a lot of time,
16
42717
3143
Це вимагає багато грошей та часу,
01:01
and sometimes, even when a drug hits the market,
17
45860
2810
й іноді, навіть коли ліки з'являються на ринку,
01:04
it acts in an unpredictable way and actually hurts people.
18
48670
3935
вони мають непередбачуваний ефект і шкодять людям.
01:08
And the later it fails, the worse the consequences.
19
52605
4087
І чим пізніше це стається, тим гірші наслідки.
01:12
It all boils down to two issues. One, humans are not rats,
20
56692
4184
Це все відбувається з двох причин. По-перше, люди - це не пацюки,
01:16
and two, despite our incredible similarities to one another,
21
60876
4088
а по-друге, попри нашу дивовижну схожість,
01:20
actually those tiny differences between you and I
22
64964
2441
маленькі відмінності між мною і вами
01:23
have huge impacts with how we metabolize drugs
23
67405
2509
мають великий вплив на те, як ми засвоюємо ліки
01:25
and how those drugs affect us.
24
69914
1869
і як вони на нас діють.
01:27
So what if we had better models in the lab
25
71783
2832
Що було б, якби ми мали кращі моделі у лабораторіях,
01:30
that could not only mimic us better than rats
26
74615
3270
які були б не лише схожі на нас, як пацюки,
01:33
but also reflect our diversity?
27
77885
3920
але також відображали наші відмінності?
01:37
Let's see how we can do it with tissue engineering.
28
81805
3927
Давайте поглянемо, як таке можна зробити за допомогою технології вирощування тканин.
01:41
One of the key technologies that's really important
29
85732
2529
Однією із ключових і дуже важливих технологій є,
01:44
is what's called induced pluripotent stem cells.
30
88261
3192
як їх називають, стимульовані плюрипотентні стовбурові клітини.
01:47
They were developed in Japan pretty recently.
31
91453
2518
Їх досить нещодавно винайшли в Японії.
01:49
Okay, induced pluripotent stem cells.
32
93971
2447
Тож істимульовані плюрипотентні стовбурові клітини...
01:52
They're a lot like embryonic stem cells
33
96418
2113
Вони дуже схожі на стовбурові клітини ембріонів,
01:54
except without the controversy.
34
98531
2217
за винятком розбіжності.
01:56
We induce cells, okay, say, skin cells,
35
100748
2899
Ми стимулюємо клітини, наприклад, клітини шкіри,
01:59
by adding a few genes to them, culturing them,
36
103647
2507
додаючи до них кілька генів, культивуємо їх,
02:02
and then harvesting them.
37
106154
1621
а потім збираємо.
02:03
So they're skin cells that can be tricked,
38
107775
2707
Тож це клитини шкіри, які можна привести
02:06
kind of like cellular amnesia, into an embryonic state.
39
110482
2784
в ембріональний стан, щось схоже до клітинної амнезії.
02:09
So without the controversy, that's cool thing number one.
40
113266
2712
Отож, відсутність розбіжності - це перевага номер один.
02:11
Cool thing number two, you can grow any type of tissue
41
115978
2549
Перевага номер два - з них можна виростити
02:14
out of them: brain, heart, liver, you get the picture,
42
118527
2555
будь-який тип тканини: мозку, серця, печінки, ми отримуємо кілнічну картину,
02:16
but out of your cells.
43
121082
2523
але за межама вашої тканини.
02:19
So we can make a model of your heart, your brain
44
123605
3565
Тож, ми можемо отримати модель вашого серця, мозку
02:23
on a chip.
45
127170
2632
на чіпі.
02:25
Generating tissues of predictable density and behavior
46
129802
2856
Розробка тканин із прогнозованою щільністю та властивостями -
02:28
is the second piece, and will be really key towards
47
132658
2832
це друга перевага, і вона буде ключовою на шляху
02:31
getting these models to be adopted for drug discovery.
48
135490
2672
до того, щоб пристосувати ці моделі для винаходження ліків.
02:34
And this is a schematic of a bioreactor we're developing in our lab
49
138162
3112
А це схема біореактора, який ми розробляємо в нашій лабораторії,
02:37
to help engineer tissues in a more modular, scalable way.
50
141274
3448
для того щоб можна було розробляти тканини більш модульованим та шкалованим способом.
02:40
Going forward, imagine a massively parallel version of this
51
144722
3399
Забігаючи наперед, уявіть масово-паралельну версію цього,
02:44
with thousands of pieces of human tissue.
52
148121
2337
яка б містила тисячі зразків людської тканини.
02:46
It would be like having a clinical trial on a chip.
53
150458
4048
Це було б все одно, що провести клінічне випробовування на чіпі.
02:50
But another thing about these induced pluripotent stem cells
54
154506
3795
Ще однією особливістю стимульованих плюрипотентних стовбурових клітин
02:54
is that if we take some skin cells, let's say,
55
158301
2549
є те, що якщо взяти клітини шкіри, наприклад,
02:56
from people with a genetic disease
56
160850
2176
людей з генетичними хворобами,
02:58
and we engineer tissues out of them,
57
163026
2256
і розробити тканину з цих клітин,
03:01
we can actually use tissue-engineering techniques
58
165282
1968
то можна фактично використовувати технології культивації тканин,
03:03
to generate models of those diseases in the lab.
59
167250
3401
щоб розробляти моделі цих хвороб в лабораторії.
03:06
Here's an example from Kevin Eggan's lab at Harvard.
60
170651
3584
Ось приклад лабораторії Кевіна Еганса в Гарварді.
03:10
He generated neurons
61
174235
2290
Він розробив нейрони
03:12
from these induced pluripotent stem cells
62
176525
2715
зі стимульованих плюропотентних стовбурових клітин
03:15
from patients who have Lou Gehrig's Disease,
63
179240
2629
пацієнтів, з хворобою Лу Геріга.
03:17
and he differentiated them into neurons, and what's amazing
64
181869
2443
Він видозмінив їх у нейрони, і вражаючим є те,
03:20
is that these neurons also show symptoms of the disease.
65
184312
3152
що ці нейрони також мають симптоми цієї хвороби.
03:23
So with disease models like these, we can fight back
66
187464
2099
Отож, з такими моделями хвороб ми можемо
03:25
faster than ever before and understand the disease better
67
189563
2582
з ними боротися швидше, ніж коли-небудь, і розуміти ці хвороби
03:28
than ever before, and maybe discover drugs even faster.
68
192145
3963
краще, ніж коли-небудь, і можливо, навіть, швидше знайти ліки.
03:32
This is another example of patient-specific stem cells
69
196108
3380
Ось ще один приклад стовбурових клітин окремих пацієнтів,
03:35
that were engineered from someone with retinitis pigmentosa.
70
199488
4009
які ми виростили з клітин пацієнта з
03:39
This is a degeneration of the retina.
71
203497
1754
пігментною дистрофією сітківки ока.
03:41
It's a disease that runs in my family, and we really hope
72
205251
2757
Це хвороба, яка передається генетично, і ми дуже сподіваємося,
03:43
that cells like these will help us find a cure.
73
208008
2224
що такі клітини допоможуть нам знайти ліки.
03:46
So some people think that these models sound well and good,
74
210232
2808
Тож, дехто вважає, що ці моделі здаються хорошими,
03:48
but ask, "Well, are these really as good as the rat?"
75
213040
3441
але запитує: "А вони справді настільки хороші, як пацюки?"
03:52
The rat is an entire organism, after all,
76
216481
2988
Зрештою, пацюк - це цілий організм,
03:55
with interacting networks of organs.
77
219469
1706
у якого є взаємодіючі органи.
03:57
A drug for the heart can get metabolized in the liver,
78
221175
3921
Ліки для серця можуть засвоюватися печінкою,
04:00
and some of the byproducts may be stored in the fat.
79
225096
2840
а деякі побічні продукти залишаються в жирові.
04:03
Don't you miss all that with these tissue-engineered models?
80
227936
4527
Хіба це все не упускається під час використання цих моделей з розроблених тканин?
04:08
Well, this is another trend in the field.
81
232463
2114
Що ж, це ще одна тенденція у цій галузі.
04:10
By combining tissue engineering techniques with microfluidics,
82
234577
2867
Поєднуючи технології культивації тканин із мікрогідродинамікою
04:13
the field is actually evolving towards just that,
83
237444
2164
сфера фактично розвивається в тому напрямку,
04:15
a model of the entire ecosystem of the body,
84
239608
2506
коли модель цілої екосистеми тіла,
04:18
complete with multiple organ systems to be able to test
85
242114
2400
разом із різноманітними системами органів, можна було перевірити
04:20
how a drug you might take for your blood pressure
86
244514
1603
на те, як ліки для зниження тиску
04:22
might affect your liver or an antidepressant might affect your heart.
87
246117
3267
впливають на вашу печінку, чи антидепресант - на серце.
04:25
These systems are really hard to build, but we're just starting to be able to get there,
88
249384
4072
Ці системи дуже важко побудувати, але ми зараз намагаємося це зробити,
04:29
and so, watch out.
89
253456
3304
тож пильнуйте.
04:32
But that's not even all of it, because once a drug is approved,
90
256760
2632
Але це ще не все, адже як тільки ліки затверджують,
04:35
tissue engineering techniques can actually help us develop more personalized treatments.
91
259392
3682
технології культивації тканин можуть допомогти розробляти більш індивідуальні ліки.
04:38
This is an example that you might care about someday,
92
263074
3742
Наведу приклад, який може вас колись зацікавити,
04:42
and I hope you never do,
93
266816
2120
але я сподіваюся, що цього не станеться,
04:44
because imagine if you ever get that call
94
268936
2520
адже уявіть, що коли-небудь вам зателефонують
04:47
that gives you that bad news that you might have cancer.
95
271456
3208
і повідомлять погану звістку про те, що у вас може бути рак.
04:50
Wouldn't you rather test to see if those cancer drugs
96
274664
2536
Хіба б ви не протестували ліки від раку,які прийматимите,
04:53
you're going to take are going to work on your cancer?
97
277200
2760
щоб побачити, чи вони діють?
04:55
This is an example from Karen Burg's lab, where they're
98
279960
2422
Ось приклад з лабораторії Карен Берг, де працівники вони використовують
04:58
using inkjet technologies to print breast cancer cells
99
282382
2906
струминні технології, щоб надрукувати клітини раку молочної залози
05:01
and study its progressions and treatments.
100
285288
2471
і вивчати їх розвиток і лікування.
05:03
And some of our colleagues at Tufts are mixing models
101
287759
2553
І деякі наші колеги в Тафтс поєднують такі
05:06
like these with tissue-engineered bone to see how cancer
102
290312
3088
моделі з кістками із культивованих тканин, щоб подивитися, як рак
05:09
might spread from one part of the body to the next,
103
293400
2720
може поширюватися з однієї частини тіла на іншу,
05:12
and you can imagine those kinds of multi-tissue chips
104
296120
2384
і можете собі уявити, що такі мультитканинні чіпи
05:14
to be the next generation of these kinds of studies.
105
298504
2985
будуть наступним поколінням таких досліджень.
05:17
And so thinking about the models that we've just discussed,
106
301489
2422
Отож, беручи до уваги моделі, про які ми щойно говорили,
05:19
you can see, going forward, that tissue engineering
107
303911
1913
можна побачити, забігаючи наперед, що культивація тканин
05:21
is actually poised to help revolutionize drug screening
108
305824
2456
фактично стане революцією в тестуванні ліків
05:24
at every single step of the path:
109
308280
2778
на кожному кроці процесу:
05:26
disease models making for better drug formulations,
110
311058
2574
моделювання хвороб для кращої розробки ліків,
05:29
massively parallel human tissue models helping to revolutionize lab testing,
111
313632
3871
масово-паралельні моделі людських тканин, які допомагатимуть змінити тестування в лабораторіях,
05:33
reduce animal testing and human testing in clinical trials,
112
317503
4225
зменшуть тестування на тваринах та людях під час клінічних випробувань,
05:37
and individualized therapies that disrupt
113
321728
1692
і індивідуалізують лікування, які підривають те, що
05:39
what we even consider to be a market at all.
114
323420
3588
ми вважаємо ринком.
05:42
Essentially, we're dramatically speeding up that feedback
115
327008
2544
По суті, ми значно пришвидшуємо появу результатів
05:45
between developing a molecule and learning about
116
329552
2323
від розробки молекули та дослідження
05:47
how it acts in the human body.
117
331875
2349
її поведінки в людському тілі.
05:50
Our process for doing this is essentially transforming
118
334224
2328
Те, чим ми займаємося, по суті, перетворює
05:52
biotechnology and pharmacology into an information technology,
119
336552
4861
біотехнологію і фармакологію в інформаційну технологію,
05:57
helping us discover and evaluate drugs faster,
120
341413
2979
що допомагає нам відкривати і визначати якість ліків швидше,
06:00
more cheaply and more effectively.
121
344392
3216
дешевше і ефективніше.
06:03
It gives new meaning to models against animal testing, doesn't it?
122
347608
4080
Все це надає більшого значення моделям у порівнянні з тестуванням на тваринах, чи не так?
06:07
Thank you. (Applause)
123
351688
6815
Дякую. (Оплески)
ABOUT THE SPEAKER
Nina Tandon - Tissue engineering researcherNina Tandon studies ways to use electrical signals to grow artificial tissues for transplants and other therapies.
Why you should listen
Nina Tandon studies electrical signaling in the context of tissue engineering, with the goal of creating “spare parts” for human implantation and/or disease models. After receiving a bachelor’s degree in electrical engineering from Cooper Union, Nina worked on an electronic nose used to “smell” lung cancer as a Fulbright scholar in Rome. She studied electrical stimulation for cardiac tissue engineering at MIT and Columbia, and now continues her research on electrical stimulation for broader tissue-engineering applications. Tandon was a 2011 TED Fellow and a 2012 Senior Fellow. Nina was also honored as one of Foreign Policy's 2015 Global Thinkers.
Nina Tandon | Speaker | TED.com