學會細菌的暗號以更早期診斷疾病
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0:02 - 0:03你不認識它們。
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0:04 - 0:05你看不見它們。
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0:06 - 0:08但它們總是在你身邊,
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0:09 - 0:11竊竊私語,
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0:11 - 0:13暗中策劃,
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0:14 - 0:17建造數百萬士兵的軍隊。
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0:19 - 0:21當它們決定進攻時,
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0:21 - 0:24它們會全體同時一起進攻。
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0:27 - 0:29我在說的是細菌。
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0:29 - 0:30(笑聲)
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0:30 - 0:32你們以為我在說誰?
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0:34 - 0:38細菌和人類一樣,過著群體生活。
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0:38 - 0:39它們也有家庭,
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0:39 - 0:42它們也會交談,它們還會
規劃自己的活動。 -
0:42 - 0:45它們也和人類一樣,
會耍詭計、會行騙, -
0:45 - 0:48有些細菌甚至會欺騙彼此。
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0:48 - 0:52如果我告訴各位,
我們可以傾聽細菌的談話, -
0:52 - 0:56將它們的機密資訊
翻譯成人類語言,會如何? -
0:56 - 1:01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? -
1:03 - 1:05我有奈米科學的博士學位,
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1:05 - 1:09我用奈米技術來開發即時翻譯工具,
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1:09 - 1:12它能夠用來監視細菌團體,
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1:12 - 1:16幫我們把細菌的計畫給錄下來。
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1:16 - 1:18細菌無所不在。
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1:18 - 1:20它們存在於土壤中、我們的家具上,
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1:20 - 1:22及我們的身體中。
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1:22 - 1:27事實上,在這個劇院中
有九成的活細胞是細菌。 -
1:28 - 1:30有些細菌對我們有益;
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1:30 - 1:33它們能協助我們消化食物
或是產生抗生素。 -
1:33 - 1:35有些細菌對我們有害;
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1:35 - 1:37它們會造成疾病和死亡。
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1:38 - 1:40細菌為了要協調
它們具有的各種功能, -
1:40 - 1:42它們必須要能夠組織和整合,
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1:42 - 1:44而它們的做法和人類一樣——
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1:44 - 1:46透過溝通來做。
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1:47 - 1:48但,它們用的不是言語,
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1:48 - 1:51它們用信號分子來和彼此溝通。
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1:52 - 1:56當細菌數量很少時,
信號分子就會跑掉, -
1:56 - 1:59就像在沙漠中只有一個人在大叫。
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2:00 - 2:03但,當細菌數量很多時,
信號分子就會累積起來, -
2:04 - 2:07細菌會開始感覺到它們並不孤單。
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2:07 - 2:09它們會傾聽彼此。
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2:09 - 2:12它們以這種方式追蹤數量有多少,
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2:12 - 2:16也能知道何時有足夠的數量
可以開始進行新的動作。 -
2:17 - 2:20當信號分子到達了某個門檻時,
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2:20 - 2:24所有的細菌都會立刻
感受到它們必須要行動, -
2:24 - 2:25且採取相同的動作。
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2:26 - 2:30所以,細菌談話由倡議
和反應兩部分組成, -
2:30 - 2:33即產生分子和對分子的回應。
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2:35 - 2:37我的研究把焦點放在監視
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2:37 - 2:40人類體內的細菌團體。
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2:40 - 2:42這是怎麼運作的?
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2:42 - 2:44我們先從病人身上取得樣本。
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2:44 - 2:47可以用血液樣本或唾液樣本。
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2:47 - 2:50我們將電子射入這個樣本中,
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2:50 - 2:54如果樣本中有任何溝通分子,
電子會和它產生交互作用, -
2:54 - 2:56這種交互作用能提供資訊給我們,
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2:56 - 2:58資訊內容包括細菌的身分、
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2:58 - 3:00溝通類型,
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3:00 - 3:02以及細菌的交流數據。
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3:04 - 3:07但,細菌的溝通是什麼樣子?
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3:08 - 3:12在我開發出翻譯工具之前,
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3:12 - 3:15我首先假設細菌有自己的原始語言,
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3:15 - 3:19就像尚未發展出字詞和句子的嬰兒。
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3:19 - 3:22當他們笑,就表示很快樂;
當他們哭,則表示悲傷。 -
3:22 - 3:23就這麼簡單。
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3:24 - 3:28但,結果發現,細菌完全
不是我原先以為的那麼原始。 -
3:29 - 3:31分子不只是分子。
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3:31 - 3:34在不同的情境下,
它可能有不同的意思。 -
3:34 - 3:37就像嬰兒的哭泣可能有不同的意思:
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3:37 - 3:40有時是嬰兒餓了,
有時是嬰兒尿濕了, -
3:40 - 3:42有時是嬰兒受傷了或感到害怕。
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3:42 - 3:45父母知道如何解讀這些哭泣。
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3:46 - 3:48真正的翻譯工具
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3:48 - 3:51要能夠解讀信號分子,
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3:51 - 3:55並根據情境來翻譯它們。
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3:55 - 3:57誰知道呢?
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3:57 - 3:59說不定 Google 翻譯
很快就會把它納入。 -
3:59 - 4:01(笑聲)
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4:02 - 4:04讓我舉個例子。
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4:04 - 4:07我帶來了一些細菌資料,
如果你沒受過訓練, -
4:07 - 4:09可能會覺得有點難了解,
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4:09 - 4:11但就試試看吧。
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4:12 - 4:13(笑聲)
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4:15 - 4:18這是一個快樂的細菌家族,
它們感染了一名病人。 -
4:20 - 4:23咱們就把它們稱為蒙特鳩家族。
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4:24 - 4:27它們會分享資源、繁殖,以及成長。
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4:28 - 4:30有一天,他們的新鄰居出現了,
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4:33 - 4:36卡帕萊特細菌家族。
(笑聲)(出自羅密歐與茱麗葉) -
4:36 - 4:39當兩個家族能夠合作時,
一切都很好。 -
4:40 - 4:43但,接著,未預期的事情發生了。
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4:44 - 4:49蒙特鳩家族的羅密歐
和卡帕萊特家族的茱麗葉相戀了。 -
4:49 - 4:50(笑聲)
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4:51 - 4:54是的,它們會共享基因物質。
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4:54 - 4:56(笑聲)
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4:59 - 5:01對於蒙特鳩家族而言,
這種基因傳送十分危險, -
5:01 - 5:05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, -
5:05 - 5:10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。 -
5:12 - 5:16所以,蒙特鳩家族開始内部討論
打算要除掉另一個家族, -
5:16 - 5:19交談方式就是通過釋放這種分子。
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5:19 - 5:20(笑聲)
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5:21 - 5:22還有字幕:
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5:22 - 5:24【咱們安排一次進攻吧。】
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5:24 - 5:25(笑聲)
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5:26 - 5:28咱們安排一次進攻吧。
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5:29 - 5:32接著,大家立刻回應,
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5:32 - 5:37回應方式是一起釋出
能殺死另一個家族的毒物。 -
5:37 - 5:38【消滅!】
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5:40 - 5:42(笑聲)
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5:43 - 5:48卡帕萊特家族的回應,
就是號召反擊。 -
5:48 - 5:49【反擊!】
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5:49 - 5:50它們開始交戰。
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5:52 - 5:57這支影片是真實細菌用
像劍一樣的細胞器在進行對決, -
5:57 - 5:58它們試圖殺掉彼此,
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5:58 - 6:01真的去刺擊、撕裂彼此。
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6:03 - 6:07獲勝的那個家族
就會成為統治的細菌。 -
6:08 - 6:12所以,我能做的就是
去偵測細菌的談話, -
6:12 - 6:14了解造成不同集體行為的談話模式,
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6:14 - 6:16比如剛才例子中的對戰行為。
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6:16 - 6:18我所做的,就是監視
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6:18 - 6:21人類體內的細菌團體,
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6:21 - 6:23對象是醫院中的病人。
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6:23 - 6:25我做了一項實驗,
追蹤了六十二位病人, -
6:25 - 6:29檢測病人的樣本,在不清楚傳統
檢測結果是什麼的情況下, -
6:29 - 6:32尋找某一種特定的感染病原。
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6:32 - 6:37在細菌診斷中,
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6:37 - 6:39樣本會被抹在一個盤子上,
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6:39 - 6:42如果在五天之內細菌會成長,
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6:42 - 6:44就可以診斷病人受到感染。
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6:46 - 6:49我完成研究之後,把我的工具
得到的結果拿來對照 -
6:49 - 6:52傳統診斷檢測及驗證檢測的結果,
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6:52 - 6:53我嚇了一跳。
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6:53 - 6:57結果比我所預期的還要驚人許多。
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6:58 - 7:00但,在我告訴各位
這項工具的發現之前, -
7:00 - 7:03我想要先跟各位談談
我追蹤的其中一位病人, -
7:03 - 7:05一位年輕的女孩。
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7:05 - 7:06她得了囊狀纖維化,
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7:06 - 7:10這是一種遺傳疾病,會讓她的肺
很容易被細菌感染所影響。 -
7:11 - 7:13這女孩並不是臨床實驗的一部分。
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7:13 - 7:16我追蹤她是因為我從她的病例發現
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7:16 - 7:18她以前從來沒有受過感染。
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7:19 - 7:22每個月,這個女孩要去一次醫院,
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7:22 - 7:24對杯子咳痰,作為樣本。
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7:25 - 7:28這個樣本會被送去做細菌分析,
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7:28 - 7:30由中央實驗室分析,
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7:30 - 7:33一旦發現感染,
醫生就可以儘快採取行動。 -
7:34 - 7:37因此,我也可以用我的裝置
來檢測她的樣本。 -
7:37 - 7:41前兩個月,我在測量她的樣本時,
什麼都沒有發現。 -
7:42 - 7:43但,在第三個月,
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7:43 - 7:46我發現她的樣本中
有些細菌開始竊竊私語了。 -
7:46 - 7:50這些細菌在協調,
打算要傷害她的肺部組織。 -
7:51 - 7:55但傳統的診斷結果卻顯示沒有細菌。
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7:56 - 7:58下個月,我再做一次測量,
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7:58 - 8:01我發現細菌的談話變得更劇烈了。
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8:02 - 8:05傳統診斷的結果仍沒有顯示。
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8:06 - 8:10我的研究就這樣結束了,
但半年後,我再追蹤她的狀況, -
8:10 - 8:13想了解一下,那些只有我發現的細菌
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8:13 - 8:16是否在沒有醫療
介入的情況下消失了。 -
8:16 - 8:18結果沒有消失。
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8:18 - 8:20但那位女孩被診斷出
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8:20 - 8:22受到致命細菌的嚴重感染。
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8:24 - 8:28那種細菌,正是我的工具
先前發現的細菌。 -
8:29 - 8:31儘管採用積極的抗生素治療,
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8:31 - 8:34仍然不可能根絕感染。
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8:35 - 8:38醫生認定她無法活到三十歲。
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8:40 - 8:43當我在測量這個女孩的樣本時,
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8:43 - 8:45我的工具還在研發的初期。
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8:45 - 8:47我當時甚至不知道
我的方法是否可行, -
8:47 - 8:49因此,我和醫生們約定
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8:49 - 8:52我不會告訴他們
我的工具發現了什麼, -
8:52 - 8:54這樣才不會影響到他們的治療。
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8:54 - 8:57所以,當我看到這些
還沒有被驗證的結果時, -
8:57 - 8:58我完全不敢說出來,
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8:58 - 9:01因為治療沒有真正受到感染的病人
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9:01 - 9:04也會對病人造成不良的後果。
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9:05 - 9:07但,現在我們懂得更多了,
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9:07 - 9:10還有很多年輕的男孩、
女孩可以得救, -
9:11 - 9:15因為,很不幸的,
這種情況經常發生: -
9:15 - 9:16病人被感染,
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9:16 - 9:20不知怎麼的,傳統診斷
檢測不會發現細菌, -
9:20 - 9:24突然間,感染在病人體內爆發,
引起嚴重的症狀。 -
9:24 - 9:26到那個時候,一切就太遲了。
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9:27 - 9:31回到我追蹤的六十二位病人,
剛才提到的驚人結果 -
9:31 - 9:34就是我的裝置
在至少一半用傳統方法 -
9:34 - 9:39診斷為陰性的病人樣本中,
捕捉到細菌談話。 -
9:40 - 9:43換言之,這些病人當中,
有超過一半回到家裡, -
9:43 - 9:45以為自己沒有受到感染,
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9:45 - 9:48其實他們身上卻帶有危險的細菌。
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9:49 - 9:52在這些被誤診的病人體內,
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9:52 - 9:55細菌正在協調要進行同步進攻。
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9:56 - 9:57它們彼此竊竊私語。
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9:58 - 10:00我所謂的「竊竊私語細菌」
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10:00 - 10:03就是傳統方法無法
診斷出來的細菌。 -
10:03 - 10:07目前,只有這一種翻譯工具
能夠捕捉到這些竊竊私語。 -
10:08 - 10:12我相信,當細菌仍然
在竊竊私語的期間, -
10:12 - 10:15就是個機會之窗,
可以進行標靶治療。 -
10:16 - 10:19如果當時那個女孩能在
機會之窗期間接受治療, -
10:19 - 10:23還在初始階段的細菌
是有可能被治療殺死的, -
10:23 - 10:25感染的狀況就不會失控。
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10:27 - 10:31關於這個女孩的這段經驗,
讓我決心要盡一切努力, -
10:31 - 10:33將這項技術推廣到醫院。
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10:34 - 10:38我已經在和醫生合作,
將這項工具導入到診所中, -
10:38 - 10:40來診斷早期的感染。
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10:41 - 10:45雖然,我們還不清楚
在這個竊竊私語階段 -
10:45 - 10:46醫生該如何治療病人,
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10:46 - 10:50但這項工具能協助醫生
更留心有風險的病人。 -
10:51 - 10:54它能協助醫生確認
治療的結果是否有效, -
10:54 - 10:57它也能協助回答簡單的問題:
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10:57 - 10:58病人是否受到感染?
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10:58 - 11:00細菌有什麼打算?
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11:01 - 11:03細菌會交談,
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11:03 - 11:05它們會在背後秘謀,
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11:05 - 11:08它們會向彼此發送機密資訊。
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11:08 - 11:11但,我們不僅能捕捉到
它們的竊竊私語, -
11:11 - 11:13大家都能學會它們的秘密語言,
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11:13 - 11:17讓我們自己也會說細菌的暗號。
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11:17 - 11:19就如同細菌所說的:
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11:20 - 11:23「3-oxo-C12-苯胺。」
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11:24 - 11:25(笑聲)
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11:25 - 11:26(掌聲)
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11:26 - 11:27謝謝。
- Title:
- 學會細菌的暗號以更早期診斷疾病
- Speaker:
- 法蒂瑪·艾爾札拉·亞拉崔克奇
- Description:
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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。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 11:41
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