Pentru a detecta infecțiile mai devreme, trebuie să învățăm limbajul secret al bacteriilor

Bacteriile „discută” între ele, trimițănd informații chimice pentru a lansa atacuri. Ce ar fi dacă am putea auzi ceea ce discută acestea? Nano-fizicianul Fatima AlZahra’a Alatraktchi a inventat un instrument cu ajutorul căruia se poate spiona comunicarea dintre bacterii și traduce comunicarea lor secretă în limbaj uman. Munca ei ar putea pava calea pentru o diagnosticare timpurie a bolii, înainte chiar de a ne îmbolnăvi.

Nu îi cunoașteți.

Nu îi vedeți.

Însă aceștia sunt mereu pe undeva pe-aici,

șușotind,

țesând planuri secrete,

construind armate cu milioane de soldați.

Și când se decid să atace,

atacă cu toții în același timp.

Vorbesc despre bacterii.

(Râsete)

Despre cine credeați că vă vorbesc?

Bacteriile locuiesc în comunități
exact ca oamenii.

Acestea au familii,

poartă discuții,

și își planifică activitățile.

Și exact precum oamenii,
acestea păcălesc, înșală,

și unii dintre ei
chiar se înșală reciproc.

Cum ar fi dacă v-aș spune că putem
asculta conversațiile bacteriilor

și putem să traducem informațiile lor
confidențiale în limbajul uman?

Cum ar fi dacă v-aș spune că traducerea
acestor conversații poate salva vieți?

Am un doctorat în nanofizică

și am folosit nanotehnologia
pentru a dezvolta un program de traducere

care poate spiona comunitățile bacteriene,

oferindu-ne astfel informații
despre ce plănuiesc bacteriile.

Bacteriile se găsesc pretutindeni.

Acestea sunt în sol, pe mobila noastră

și în corpul nostru.

De fapt, 90% dintre toate celulele vii
sunt celule bacteriene.

Unele bacterii sunt bune pentru noi;

ne ajută să digerăm alimentele
sau să producem antibiotice.

Iar alte bacterii ne sunt dăunătoare;

acestea cauzează boli și duc la deces.

Pentru a coordona funcțiile
pe care le au bacteriile,

acestea trebuie să se organizeze,

și fac asta exact ca noi oamenii,

prin comunicare.

În loc să folosească cuvinte,

bacteriile folosesc molecule
semnalizatoare pentru a comunica.

Când sunt puține bacterii,

moleculele semnalizatoare
doar își iau zborul,

asemenea țipetelor unui om
singur în deșert.

Când sunt multe bacterii,
moleculele semnalizatoare se acumulează,

iar bacteriile încep să simtă
că nu sunt singure.

Se ascultă între ele.

În acest mod pot măsura cât de multe sunt

și când sunt suficiente pentru a acționa.

Când moleculele semnalizatoare
au atins un anume prag,

toate bacteriile simt imediat
că e nevoie să acționeze

în același mod.

Comunicarea între bacterii consistă
într-o inițiativă și o reacție,

o producere de molecule
și răspunsul la aceasta.

În munca mea m-am concentrat
asupra spionării comunităților bacteriene

în interiorul corpului uman.

Cum funcționează?

Folosim o mostră de la pacient.

Poate fi sânge sau salivă.

Introducem electroni în mostră,

electronii vor interacționa cu orice
molecule de comunicare prezente,

și această interacțiune
ne va da informații

cu privire la identitatea bacteriilor,

tipul de comunicare

și cât anume discută bacteriile.

Cum e atunci când bacteriile comunică?

Înainte de a inventa
instrumentul de traducere,

prima mea supoziție a fost
că bacteriile au un limbaj primitiv,

asemenea copilașilor care încă nu pot
formula cuvinte și propoziții.

Atunci când râd, sunt fericiți;
când plâng, sunt triști.

Simplu ca bună ziua.

Dar bacteriile s-au dovedit a fi
mai puțin primitive decât aș fi crezut.

O moleculă nu e doar o moleculă.

Poate însemna o varietate de lucruri
în funcție de context,

așa cum și plânsetul bebelușilor
poate însemna mai multe lucruri:

uneori bebelușului îi e foame,

alteori trebuie schimbat,

se lovește sau îi este frică.

Părinții știu cum să decodeze
aceste plânsete.

Pentru a fi considerat
un instrument de traducere

trebuie să poată decoda
moleculele semnalizatoare

și să le traducă în funcție de context.

Și cine știe?

Poate se va ocupa în curând
Google Translate.

(Râsete)

Să vă dau un exemplu.

Am adus niște date cu privire la bacterii
care pot fi greu de înțeles

dacă nu ai o pregătire în domeniu.

Dar încercați să aruncați o privire.

(Râsete)

Vedem o familie de bacterii
care au infectat un pacient.

Haideți să-i numim familia Montague.

Își împart resursele,
se reproduc și cresc.

Într-o bună zi li se alătură noi vecini,

familia de bacterii Capulet.

(Râsete)

Totul decurge bine
atât timp cât cooperează.

Apoi, se întâmplă ceva neplanificat.

Romeo din familia Monteague
are o relație cu Julieta Capulet.

(Râsete)

Și, într-adevăr, ei împart
material genetic.

(Râsete)

Acest transfer de gene poate fi
periculos pentru Montagues

care au ambiția de a fi singura familie
din pacientul infectat,

iar a împărți gene contribuie

la rezistența față de antibiotice
a familiei Capulet.

Familia Montague începe să pună la cale
cum să se debaraseze de cealaltă familie

prin lansarea acestei molecule.

(Râsete)

Cu subtitrări:

[Haideți să pornim un atac]

(Râsete)

Haideți să pornim un atac.

Apoi, cu toții răspund deodată

prin lansarea unei otrăvuri
care va ucide cealaltă familie.

[Lichidați-i!]

(Râsete)

Familia Capulet răspunde
printr-un contraatac.

[Contraatac!]

Și între ei are loc o bătălie.

Acesta e un clip video care prezintă
un adevărat duel între bacterii

unde acestea încearcă să se omoare

pur și simplu înjunghiindu-se
și lovindu-se reciproc.

Familia care câștigă bătălia
devine bacteria dominantă.

Ceea ce fac e să identific
conversațiile dintre bacterii

care conduc la comportamente
colective diferite

asemenea bătăliei
pe care tocmai ați văzut-o.

Am spionat comunitățile de bacterii

din interiorul corpului uman

la pacienții dintr-un spital.

Am urmărit 62 de pacienți
în cadrul unui experiment,

unde am testat eșantioane ale pacienților
pentru o infecție specifică,

fără a cunoaște rezultatele
testărilor de diagnosticare tradiționale.

În diagnosticarea bacteriilor,

se așază o mostră pe o farfurie,

iar dacă bacteria se dezvoltă
în decurs de cinci zile,

pacientul este diagnosticat cu infecție.

Când am finalizat studiul
și am comparat rezultatele

între diagnosticările tradiționale
și testul de validare,

am fost șocată.

A fost mult mai uimitor
decât m-aș fi așteptat.

Înainte de a vă spune
ce a arătat instrumentul

aș vrea să vă povestesc
despre un pacient anume,

o fetiță.

Avea fibroză chistică,

o boală genetică care îi făcea plămânii
susceptibili de infecții bacteriene.

Această fetiță nu făcea parte
din studiul clinic,

am urmărit-o deoarece știam
din foaia de observație

că nu mai avuse o infecție
înainte de aceasta.

O dată pe lună,
această fetiță mergea la spital

să expectoreze o mostră de spută
într-un recipient.

Această mostră era supusă
analizei bacteriene

în laboratorul central

pentru ca doctorii să poată interveni
repede dacă se descoperă o infecție.

Lucru ce mi-a permis
să îmi testez dispozitivul pe mostra ei.

În primele două luni nu am găsit nimic.

Însă în cea de-a treia lună,

am descoperit o conversație
între bacterii din mostra ei.

Bacteriile puneau la cale
să îi atace plămânii.

Dar metodele de diagnostic tradiționale
nu arătau nicio bacterie.

Am măsurat din nou în luna următoare

și am văzut că aceste conversații
dintre bacterii au devenit mai agresive.

Metodele tradiționale de diagnostic
tot nu arătau nimic.

Mi-am terminat cercetarea și peste
șase luni i-am urmărit din nou starea

ca să văd dacă bacteriile,
despre care doar eu știam, au dispărut

fără intervenție medicală.

Nu dispăruseră.

Însă tânăra era diagnosticată
cu o infecție severă

cauzată de o bacterie mortală.

Era exact aceeași bacterie
pe care instrumentul meu o descoperise.

În ciuda tratamentelor
antibiotice agresive,

era imposibil să fie eradicată infecția.

Medicii credeau că tânăra
nu va trăi până la 20 de ani.

Când am făcut măsurătorile
pe mostrele tinerei

instrumentul meu era în stadiu inițial.

Nici măcar nu știam
dacă metoda mea funcționează,

prin urmare am căzut la înțelegere
cu medicii

să nu dezvălui rezultatele
experimentelor mele,

astfel încât să nu compromit tratamentul.

Când am văzut rezultatele mele
care nici măcar nu era validate,

nu am îndrăznit să spun nimănui

deoarece a trata un pacient
fără o infecție reală

are, de asemenea,
consecințe negative pentru pacient.

Însă acum știm mai multe,

sunt mulți tineri și tinere
care încă pot fi salvați

deoarece, din nefericire,
acest scenariu are loc frecvent.

Pacienții se infectează,

bacteriile nu sunt observate folosind
metodele tradiționale de diagnostic,

și brusc, infecția apare
cu simptome severe.

Și în acel moment e deja prea târziu.

Rezultatul surprinzător
al celor 62 de pacienți urmăriți

era că dispozitivul meu
citea conversațiile dintre bacterii

la mai mult de jumătate
dintre mostrele pacienților

care nu fuseseră diagnosticați
prin metodele tradiționale.

Cu alte cuvinte, mai mult de jumătate
dintre acești pacienți au mers acasă

crezând că nu sunt infectați,

cu toate că erau purtători
de bacterii periculoase.

În interiorul acestor pacienți
diagnosticați incorect

bacteriile coordonau un atac sincronizat.

Acestea vorbeau unele cu altele.

Prin expresia „bacterii care șușotesc”

vreau să spun bacterii care nu pot fi
diagnosticate prin metode tradiționale.

Până acum, doar instrumentul de traducere
e cel care poate traduce aceste șușote.

Cred că perioada
în care bacteriile doar șușotesc

reprezintă o oportunitate
pentru tratamentul țintit.

Dacă acea tânără ar fi fost tratată
în acestă perioadă,

ar fi fost posibil
să fie distruse acele bacterii

în stadiul lor inițial,

înainte ca infecția să ne scape
de sub control.

Experiența cu această tânără
m-a determinat să fac tot ce pot

pentru a introduce
această tehnologie în spitale.

Împreună cu doctorii,

deja lucrăm la implementarea
acestui instrument în clinici

pentru a putea diagnostica
precoce infecțiile.

Deși încă nu se știe
cum ar trebui doctorii să trateze pacienți

în timpul acestei faze,

acest instrument îi poate ajuta
să monitorizeze pacienții susceptibili.

Le poate confirma
dacă tratamentul funcționează sau nu

și ar putea răspunde
la niște întrebări simple:

Este pacientul infectat?

Ce planuri au bacteriile?

Bacteriile discută,

țes planuri secrete,

și își transmit informații confidențiale.

Nu doar că putem descifra
șușotelile dintre acestea,

ci putem cu toții să le învățăm
limbajul secret

și să intrăm și noi
în conversațiile dintre bacterii.

După cum ar zice bacteriile:

„3-oxo-C12-anilină.”

[Sfârșit.]

(Râsete)

(Aplauze)

Vă mulțumesc!