“黑客攻击”细菌以对抗癌症 - 塔尔 · 丹尼诺
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0:06 - 0:111884 年,一位癌症患者的病情每况愈下。
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0:11 - 0:14他颈部的恶性肿瘤快速增大,
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0:14 - 0:19随之而来的,是非肿瘤所致的
细菌性皮肤感染。 -
0:19 - 0:22但很快,令人意外的情况出现了:
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0:22 - 0:27随着此人皮肤感染的痊愈,
他的恶性肿瘤亦开始消退。 -
0:27 - 0:32一位名叫威廉 · 科利的医生(William Coley)
在 7 年后找到这名患者, -
0:32 - 0:34他没有发现任何
癌症(恶性肿瘤)遗存的迹象。 -
0:34 - 0:37科利于是相信
有一件举世瞩目的事情要发生: -
0:37 - 0:41细菌感染能够刺激患者的免疫系统
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0:41 - 0:44以对抗癌症。
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0:44 - 0:47这项发现使科利成为癌症疗法的先驱,
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0:47 - 0:51即,有意向患者体内注射细菌,
以成功治疗癌症。 -
0:51 - 0:56一个世纪之后,
合成生物学家发现了更好的治疗手段。 -
0:56 - 0:59他们利用了看似不可能的盟友——
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0:59 - 1:04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。 -
1:04 - 1:08当细胞正常功能被改变时,
癌症就会发生。 -
1:08 - 1:13癌变细胞之后开始
快速繁殖、成长,最终形成肿瘤。 -
1:13 - 1:17诸如放疗、化疗以及免疫疗法
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1:17 - 1:20会击杀癌细胞,
但对整个身体也有副作用, -
1:20 - 1:23而且会在治疗过程中
无差别地破坏健康的组织。 -
1:23 - 1:26然而,一些细菌,例如大肠杆菌
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1:26 - 1:32具有特定的优势,
它们可以选择性地在肿瘤内生长。 -
1:32 - 1:35实际上,肿瘤的内部核心
为细菌提供了理想的生长环境, -
1:35 - 1:39供细菌安全地繁殖,
躲避免疫细胞的攻击。 -
1:39 - 1:41这样的细菌不但不会引发炎症
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1:41 - 1:45还可被重编程,
使其自身携带抗癌药物 -
1:45 - 1:50犹如特洛伊木马,
从肿瘤内部展开攻击。 -
1:50 - 1:55此类通过基因编程细菌活细胞
作为治疗手段的新颖方式 -
1:55 - 2:00是目前合成生物学中
一个备受关注的领域。 -
2:00 - 2:02那细菌是如何被编程的呢?
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2:02 - 2:05关键就在于对它们 DNA 的操控。
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2:05 - 2:08在细菌活细胞的 DNA 中
插入特别的基因序列, -
2:08 - 2:12并指导其合成不同的分子。
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2:12 - 2:15其中包括一些
会干扰癌细胞的生长的分子。 -
2:15 - 2:18在生物电路的帮助下,
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2:18 - 2:21细菌还可以被编程,
从而做出特定行为。 -
2:21 - 2:28这些行为基于特定因素的
出现、缺失或组合而异。 -
2:28 - 2:32举个例子,肿瘤通常
含氧量低, PH 值低, -
2:32 - 2:35并且会过量生产特定分子。
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2:35 - 2:39合成生物学家们
可以让细菌对这些条件敏感, -
2:39 - 2:44因此使得细菌只对肿瘤反应,
从而避开健康组织。 -
2:44 - 2:50有一种生物电路,
名为同步裂解回路(SLC)。 -
2:50 - 2:56它不仅能使细菌携带药物,
还可使其按时间规律行动。 -
2:56 - 2:58首先,为避免伤害健康组织,
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2:58 - 3:02抗癌药物会随着细菌的生长被释放,
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3:02 - 3:05而整个过程仅会发生在肿瘤内部。
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3:05 - 3:08接下来,在药物被释放完毕后,
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3:08 - 3:11当细菌数量上升至临界值时,
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3:11 - 3:14一个生死 开关会被启动,
致使细菌爆裂。 -
3:14 - 3:18这样既释放了药物,
又削减了细菌数量。 -
3:18 - 3:23当然,一定比例的细菌会存活下来
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3:23 - 3:25以待继续繁殖、占领肿瘤。
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3:25 - 3:29最终,细菌的数量将再次
增长至临界值,触发生死开关, -
3:29 - 3:31如此循环。
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3:31 - 3:35人们可将生物电路中
药物释放的周期进行微调, -
3:35 - 3:38以最佳方式对抗不同癌症。
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3:38 - 3:42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。 -
3:42 - 3:47科学家通过注射细菌,
不仅可以消灭淋巴瘤, -
3:47 - 3:51同时还会刺激免疫系统,
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3:51 - 3:56引发免疫细胞识别并攻击
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3:56 - 3:58实验鼠体内
其他未受药物影响的淋巴瘤。 -
3:58 - 4:02不同于其他疗法,
细菌并非只针对一种癌细胞, -
4:02 - 4:08而是以实体瘤的
一些共有特征作为靶点。 -
4:08 - 4:12被基因编辑过的细菌
不局限于简单的对抗癌症, -
4:12 - 4:15同时,还能作为复杂精密的感应器
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4:15 - 4:18以监视未来疾病的发生部位。
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4:18 - 4:22安全的益生菌甚至
能以休眠状态潜伏于内脏, -
4:22 - 4:25在任何体内失调可能导致
疾病症状发生之前, -
4:25 - 4:28进行探测、阻止及治疗。
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4:28 - 4:32科技的发展,例如未来将会出现的
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4:32 - 4:36能带来更多个性化药物的纳米机器人,
令人兴奋无比。 -
4:36 - 4:38不过多亏了数亿年来的进化,
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4:38 - 4:40我们可能已经站在了
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4:40 - 4:44研究细菌全新生物形态的起点。
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4:44 - 4:47向其中融入合成生物学,
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4:47 - 4:50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:
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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)。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 04:51
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