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“黑客攻击”细菌以对抗癌症 - 塔尔 · 丹尼诺

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    1884 年,一位癌症患者的病情每况愈下。
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    他颈部的恶性肿瘤快速增大,
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    随之而来的,是非肿瘤所致的
    细菌性皮肤感染。
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    但很快,令人意外的情况出现了:
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    随着此人皮肤感染的痊愈,
    他的恶性肿瘤亦开始消退。
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    一位名叫威廉 · 科利的医生(William Coley)
    在 7 年后找到这名患者,
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    他没有发现任何
    癌症(恶性肿瘤)遗存的迹象。
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    科利于是相信
    有一件举世瞩目的事情要发生:
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    细菌感染能够刺激患者的免疫系统
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    以对抗癌症。
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    这项发现使科利成为癌症疗法的先驱,
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    即,有意向患者体内注射细菌,
    以成功治疗癌症。
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    一个世纪之后,
    合成生物学家发现了更好的治疗手段。
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    他们利用了看似不可能的盟友——
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    通过人为编程细菌的帮助,
    使药物安全并直接地送至肿瘤处。
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    当细胞正常功能被改变时,
    癌症就会发生。
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    癌变细胞之后开始
    快速繁殖、成长,最终形成肿瘤。
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    诸如放疗、化疗以及免疫疗法
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    会击杀癌细胞,
    但对整个身体也有副作用,
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    而且会在治疗过程中
    无差别地破坏健康的组织。
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    然而,一些细菌,例如大肠杆菌
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    具有特定的优势,
    它们可以选择性地在肿瘤内生长。
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    实际上,肿瘤的内部核心
    为细菌提供了理想的生长环境,
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    供细菌安全地繁殖,
    躲避免疫细胞的攻击。
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    这样的细菌不但不会引发炎症
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    还可被重编程,
    使其自身携带抗癌药物
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    犹如特洛伊木马,
    从肿瘤内部展开攻击。
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    此类通过基因编程细菌活细胞
    作为治疗手段的新颖方式
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    是目前合成生物学中
    一个备受关注的领域。
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    那细菌是如何被编程的呢?
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    关键就在于对它们 DNA 的操控。
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    在细菌活细胞的 DNA 中
    插入特别的基因序列,
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    并指导其合成不同的分子。
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    其中包括一些
    会干扰癌细胞的生长的分子。
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    在生物电路的帮助下,
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    细菌还可以被编程,
    从而做出特定行为。
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    这些行为基于特定因素的
    出现、缺失或组合而异。
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    举个例子,肿瘤通常
    含氧量低, PH 值低,
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    并且会过量生产特定分子。
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    合成生物学家们
    可以让细菌对这些条件敏感,
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    因此使得细菌只对肿瘤反应,
    从而避开健康组织。
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    有一种生物电路,
    名为同步裂解回路(SLC)。
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    它不仅能使细菌携带药物,
    还可使其按时间规律行动。
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    首先,为避免伤害健康组织,
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    抗癌药物会随着细菌的生长被释放,
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    而整个过程仅会发生在肿瘤内部。
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    接下来,在药物被释放完毕后,
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    当细菌数量上升至临界值时,
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    一个生死 开关会被启动,
    致使细菌爆裂。
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    这样既释放了药物,
    又削减了细菌数量。
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    当然,一定比例的细菌会存活下来
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    以待继续繁殖、占领肿瘤。
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    最终,细菌的数量将再次
    增长至临界值,触发生死开关,
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    如此循环。
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    人们可将生物电路中
    药物释放的周期进行微调,
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    以最佳方式对抗不同癌症。
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    这一治疗方法已在科学实验中的
    小白鼠身上被证实具有前景。
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    科学家通过注射细菌,
    不仅可以消灭淋巴瘤,
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    同时还会刺激免疫系统,
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    引发免疫细胞识别并攻击
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    实验鼠体内
    其他未受药物影响的淋巴瘤。
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    不同于其他疗法,
    细菌并非只针对一种癌细胞,
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    而是以实体瘤的
    一些共有特征作为靶点。
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    被基因编辑过的细菌
    不局限于简单的对抗癌症,
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    同时,还能作为复杂精密的感应器
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    以监视未来疾病的发生部位。
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    安全的益生菌甚至
    能以休眠状态潜伏于内脏,
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    在任何体内失调可能导致
    疾病症状发生之前,
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    进行探测、阻止及治疗。
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    科技的发展,例如未来将会出现的
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    能带来更多个性化药物的纳米机器人,
    令人兴奋无比。
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    不过多亏了数亿年来的进化,
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    我们可能已经站在了
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    研究细菌全新生物形态的起点。
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    向其中融入合成生物学,
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    谁人可知未来的可能呢?
Title:
“黑客攻击”细菌以对抗癌症 - 塔尔 · 丹尼诺
Speaker:
塔尔 · 丹尼诺
Description:

观看完整课程: https://ed.ted.com/lessons/hacking-bacteria-to-fight-cancer-tal-danino

1884 年,有一位不幸的病患,其颈部的肿瘤在快速地生长,且他同时还患有与肿瘤无关的的细菌皮肤感染。随着皮肤感染的痊愈,他颈部的肿瘤竟神奇消退了。原因是此次感染刺激了该病患的免疫系统。今天,合成生物学家通过基因编程细菌活细胞,使其可将药物安全送至肿瘤。这是怎么发生的呢?塔尔·丹尼诺为您揭晓。

课程讲解:塔尔 · 丹尼诺(Tal Danino),动画制作:克里斯托弗 · 毕晓普(Chris Bishop)。

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Video Language:
English
Team:
TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:51

Chinese, Simplified subtitles

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