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← 學會細菌的暗號以更早期診斷疾病

細菌會彼此「交談」,靠發送化學資訊來協調進攻。倘若我們聽得懂它們在說什麼呢?奈米科學家法蒂瑪·艾爾札拉·亞拉崔克奇發明了一項工具,能監聽細菌的竊竊私語,然後將它們的秘密溝通翻譯成人類的語言。她的研究可為疾病的早期診斷做出貢獻——甚至在我們生病之前就診斷出來。

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Showing Revision 13 created 06/30/2019 by Helen Chang.

  1. 你不認識它們。

  2. 你看不見它們。
  3. 但它們總是在你身邊,
  4. 竊竊私語,
  5. 暗中策劃,
  6. 建造數百萬士兵的軍隊。
  7. 當它們決定進攻時,
  8. 它們會全體同時一起進攻。
  9. 我在說的是細菌。
  10. (笑聲)

  11. 你們以為我在說誰?

  12. 細菌和人類一樣,過著群體生活。

  13. 它們也有家庭,
  14. 它們也會交談,它們還會
    規劃自己的活動。
  15. 它們也和人類一樣,
    會耍詭計、會行騙,
  16. 有些細菌甚至會欺騙彼此。
  17. 如果我告訴各位,
    我們可以傾聽細菌的談話,
  18. 將它們的機密資訊
    翻譯成人類語言,會如何?
  19. 如果我告訴各位,翻譯細菌的談話
    可以拯救人命,又會怎樣呢?
  20. 我有奈米科學的博士學位,
  21. 我用奈米技術來開發即時翻譯工具,
  22. 它能夠用來監視細菌團體,
  23. 幫我們把細菌的計畫給錄下來。
  24. 細菌無所不在。

  25. 它們存在於土壤中、我們的家具上,
  26. 及我們的身體中。
  27. 事實上,在這個劇院中
    有九成的活細胞是細菌。
  28. 有些細菌對我們有益;
  29. 它們能協助我們消化食物
    或是產生抗生素。
  30. 有些細菌對我們有害;
  31. 它們會造成疾病和死亡。
  32. 細菌為了要協調
    它們具有的各種功能,
  33. 它們必須要能夠組織和整合,
  34. 而它們的做法和人類一樣——
  35. 透過溝通來做。
  36. 但,它們用的不是言語,
  37. 它們用信號分子來和彼此溝通。
  38. 當細菌數量很少時,
    信號分子就會跑掉,
  39. 就像在沙漠中只有一個人在大叫。
  40. 但,當細菌數量很多時,
    信號分子就會累積起來,
  41. 細菌會開始感覺到它們並不孤單。
  42. 它們會傾聽彼此。
  43. 它們以這種方式追蹤數量有多少,
  44. 也能知道何時有足夠的數量
    可以開始進行新的動作。
  45. 當信號分子到達了某個門檻時,
  46. 所有的細菌都會立刻
    感受到它們必須要行動,
  47. 且採取相同的動作。
  48. 所以,細菌談話由倡議
    和反應兩部分組成,

  49. 即產生分子和對分子的回應。
  50. 我的研究把焦點放在監視
  51. 人類體內的細菌團體。
  52. 這是怎麼運作的?
  53. 我們先從病人身上取得樣本。
  54. 可以用血液樣本或唾液樣本。
  55. 我們將電子射入這個樣本中,
  56. 如果樣本中有任何溝通分子,
    電子會和它產生交互作用,
  57. 這種交互作用能提供資訊給我們,
  58. 資訊內容包括細菌的身分、
  59. 溝通類型,
  60. 以及細菌的交流數據。
  61. 但,細菌的溝通是什麼樣子?

  62. 在我開發出翻譯工具之前,
  63. 我首先假設細菌有自己的原始語言,
  64. 就像尚未發展出字詞和句子的嬰兒。
  65. 當他們笑,就表示很快樂;
    當他們哭,則表示悲傷。
  66. 就這麼簡單。
  67. 但,結果發現,細菌完全
    不是我原先以為的那麼原始。
  68. 分子不只是分子。
  69. 在不同的情境下,
    它可能有不同的意思。
  70. 就像嬰兒的哭泣可能有不同的意思:
  71. 有時是嬰兒餓了,
    有時是嬰兒尿濕了,
  72. 有時是嬰兒受傷了或感到害怕。
  73. 父母知道如何解讀這些哭泣。
  74. 真正的翻譯工具
  75. 要能夠解讀信號分子,
  76. 並根據情境來翻譯它們。
  77. 誰知道呢?
  78. 說不定 Google 翻譯
    很快就會把它納入。
  79. (笑聲)

  80. 讓我舉個例子。

  81. 我帶來了一些細菌資料,
    如果你沒受過訓練,
  82. 可能會覺得有點難了解,
  83. 但就試試看吧。
  84. (笑聲)

  85. 這是一個快樂的細菌家族,
    它們感染了一名病人。

  86. 咱們就把它們稱為蒙特鳩家族。
  87. 它們會分享資源、繁殖,以及成長。
  88. 有一天,他們的新鄰居出現了,
  89. 卡帕萊特細菌家族。
    (笑聲)(出自羅密歐與茱麗葉)
  90. 當兩個家族能夠合作時,
    一切都很好。

  91. 但,接著,未預期的事情發生了。
  92. 蒙特鳩家族的羅密歐
    和卡帕萊特家族的茱麗葉相戀了。
  93. (笑聲)

  94. 是的,它們會共享基因物質。

  95. (笑聲)

  96. 對於蒙特鳩家族而言,
    這種基因傳送十分危險,

  97. 因為該家族的野心是要成為它們
    所感染的病人體內唯一的家族,
  98. 而共享基因會導致卡帕萊特家族
    發展出對抗生素的抵抗力。
  99. 所以,蒙特鳩家族開始内部討論
    打算要除掉另一個家族,
  100. 交談方式就是通過釋放這種分子。
  101. (笑聲)

  102. 還有字幕:

  103. 【咱們安排一次進攻吧。】

  104. (笑聲)

  105. 咱們安排一次進攻吧。

  106. 接著,大家立刻回應,
  107. 回應方式是一起釋出
    能殺死另一個家族的毒物。
  108. 【消滅!】

  109. (笑聲)

  110. 卡帕萊特家族的回應,
    就是號召反擊。

  111. 【反擊!】

  112. 它們開始交戰。

  113. 這支影片是真實細菌用
    像劍一樣的細胞器在進行對決,

  114. 它們試圖殺掉彼此,
  115. 真的去刺擊、撕裂彼此。
  116. 獲勝的那個家族
    就會成為統治的細菌。
  117. 所以,我能做的就是
    去偵測細菌的談話,

  118. 了解造成不同集體行為的談話模式,
  119. 比如剛才例子中的對戰行為。
  120. 我所做的,就是監視
  121. 人類體內的細菌團體,
  122. 對象是醫院中的病人。
  123. 我做了一項實驗,
    追蹤了六十二位病人,
  124. 檢測病人的樣本,在不清楚傳統
    檢測結果是什麼的情況下,
  125. 尋找某一種特定的感染病原。
  126. 在細菌診斷中,

  127. 樣本會被抹在一個盤子上,
  128. 如果在五天之內細菌會成長,
  129. 就可以診斷病人受到感染。
  130. 我完成研究之後,把我的工具
    得到的結果拿來對照
  131. 傳統診斷檢測及驗證檢測的結果,
  132. 我嚇了一跳。
  133. 結果比我所預期的還要驚人許多。
  134. 但,在我告訴各位
    這項工具的發現之前,

  135. 我想要先跟各位談談
    我追蹤的其中一位病人,
  136. 一位年輕的女孩。
  137. 她得了囊狀纖維化,
  138. 這是一種遺傳疾病,會讓她的肺
    很容易被細菌感染所影響。
  139. 這女孩並不是臨床實驗的一部分。
  140. 我追蹤她是因為我從她的病例發現
  141. 她以前從來沒有受過感染。
  142. 每個月,這個女孩要去一次醫院,
  143. 對杯子咳痰,作為樣本。
  144. 這個樣本會被送去做細菌分析,
  145. 由中央實驗室分析,
  146. 一旦發現感染,
    醫生就可以儘快採取行動。
  147. 因此,我也可以用我的裝置
    來檢測她的樣本。
  148. 前兩個月,我在測量她的樣本時,
    什麼都沒有發現。

  149. 但,在第三個月,
  150. 我發現她的樣本中
    有些細菌開始竊竊私語了。
  151. 這些細菌在協調,
    打算要傷害她的肺部組織。
  152. 但傳統的診斷結果卻顯示沒有細菌。
  153. 下個月,我再做一次測量,
  154. 我發現細菌的談話變得更劇烈了。
  155. 傳統診斷的結果仍沒有顯示。
  156. 我的研究就這樣結束了,
    但半年後,我再追蹤她的狀況,
  157. 想了解一下,那些只有我發現的細菌
  158. 是否在沒有醫療
    介入的情況下消失了。
  159. 結果沒有消失。
  160. 但那位女孩被診斷出
  161. 受到致命細菌的嚴重感染。
  162. 那種細菌,正是我的工具
    先前發現的細菌。
  163. 儘管採用積極的抗生素治療,
  164. 仍然不可能根絕感染。
  165. 醫生認定她無法活到三十歲。
  166. 當我在測量這個女孩的樣本時,

  167. 我的工具還在研發的初期。
  168. 我當時甚至不知道
    我的方法是否可行,
  169. 因此,我和醫生們約定
  170. 我不會告訴他們
    我的工具發現了什麼,
  171. 這樣才不會影響到他們的治療。
  172. 所以,當我看到這些
    還沒有被驗證的結果時,
  173. 我完全不敢說出來,
  174. 因為治療沒有真正受到感染的病人
  175. 也會對病人造成不良的後果。
  176. 但,現在我們懂得更多了,
  177. 還有很多年輕的男孩、
    女孩可以得救,
  178. 因為,很不幸的,
    這種情況經常發生:
  179. 病人被感染,
  180. 不知怎麼的,傳統診斷
    檢測不會發現細菌,
  181. 突然間,感染在病人體內爆發,
    引起嚴重的症狀。
  182. 到那個時候,一切就太遲了。
  183. 回到我追蹤的六十二位病人,
    剛才提到的驚人結果

  184. 就是我的裝置
    在至少一半用傳統方法
  185. 診斷為陰性的病人樣本中,
    捕捉到細菌談話。
  186. 換言之,這些病人當中,
    有超過一半回到家裡,
  187. 以為自己沒有受到感染,
  188. 其實他們身上卻帶有危險的細菌。
  189. 在這些被誤診的病人體內,
  190. 細菌正在協調要進行同步進攻。
  191. 它們彼此竊竊私語。
  192. 我所謂的「竊竊私語細菌」
  193. 就是傳統方法無法
    診斷出來的細菌。
  194. 目前,只有這一種翻譯工具
    能夠捕捉到這些竊竊私語。
  195. 我相信,當細菌仍然
    在竊竊私語的期間,
  196. 就是個機會之窗,
    可以進行標靶治療。
  197. 如果當時那個女孩能在
    機會之窗期間接受治療,
  198. 還在初始階段的細菌
    是有可能被治療殺死的,
  199. 感染的狀況就不會失控。
  200. 關於這個女孩的這段經驗,
    讓我決心要盡一切努力,

  201. 將這項技術推廣到醫院。
  202. 我已經在和醫生合作,
    將這項工具導入到診所中,
  203. 來診斷早期的感染。
  204. 雖然,我們還不清楚
    在這個竊竊私語階段

  205. 醫生該如何治療病人,
  206. 但這項工具能協助醫生
    更留心有風險的病人。
  207. 它能協助醫生確認
    治療的結果是否有效,
  208. 它也能協助回答簡單的問題:
  209. 病人是否受到感染?
  210. 細菌有什麼打算?
  211. 細菌會交談,

  212. 它們會在背後秘謀,
  213. 它們會向彼此發送機密資訊。
  214. 但,我們不僅能捕捉到
    它們的竊竊私語,
  215. 大家都能學會它們的秘密語言,
  216. 讓我們自己也會說細菌的暗號。
  217. 就如同細菌所說的:
  218. 「3-oxo-C12-苯胺。」
  219. (笑聲)

  220. (掌聲)

  221. 謝謝。