Haben Sie gewusst,
dass es mehr Bakterien in unserem Körper gibt als Sterne in der Milchstraße?
Das faszinierende bakterielle Universum in unserem Inneren
ist wesentlich für unsere Gesundheit.
Die Technik entwickelt sich so rasant,
dass wir Bakterien inzwischen wie Computer programmieren können.
Dieses Diagramm hier
sieht eher wie eine Art Spielplan aus,
aber es ist der Entwurf meines ersten Bakterienprogramms.
Ähnlich wie bei Computerprogrammen können wir verschiedene Abläufe
in die DNA von Bakterien schreiben.
Dieses Programm hier produziert fluoreszierende Proteine
in einem rhythmischen Muster,
wobei ein kleines Molekül
die Verständigung und Synchronisation zwischen Bakterien ermöglicht,
wie Sie hier sehen können.
Diese wachsende Bakterienkolonie
ist etwa so breit wie ein Menschenhaar.
Man kann es nicht sehen, aber unser genetisches Programm
beauftragt jede dieser Bakterien, kleine Moleküle zu produzieren.
Die Moleküle bewegen sich zwischen tausenden einzelnen Bakterien
und schalten sie an und aus.
In dieser Größenordnung synchronisieren die Bakterien ganz gut,
aber weil sich das synchronisierende Molekül nicht schnell genug ausbreitet,
entstehen in größeren Bakterienkolonien
Wellen zwischen weit entfernten Bakterien.
Hier sehen Sie diese Wellen von rechts nach links wandern.
Unser genetisches Programm beruht
auf dem natürlichen Phänomen des "Quorum Sensing",
das koordiniertes und manchmal virulentes Verhalten verursacht,
sobald Bakterien eine kritische Dichte erreichen.
Dieses Video zeigt Quorum Sensing
in einer wachsenden Bakterienkolonie, die erst zu leuchten beginnt,
wenn sie eine hohe oder kritische Dichte erreicht.
Unser genetisches Programm
erstellt rhythmische Muster aus fluoreszierenden Proteinen,
während die Kolonie nach außen wächst.
Wir nennen dieses Video und Experiment "Supernova",
weil es an einen explodierenden Stern erinnert.
Das sind zwar schöne Muster,
doch kann man Bakterien auch sinnvoller programmieren?
Ich begann Bakterien zu programmieren,
die Krankheiten wie Krebs im Körper erkennen und heilen.
Bakterien können interessanterweise
innerhalb von Tumoren wachsen.
Meist kann das Immunsystem
nämlich nicht in einen Tumor eindringen.
Bakterien finden Tumoren
und nutzen sie als sicheren Ort, um darin zu wachsen.
Wir testeten probiotische Bakterien,
unbedenkliche und gesundheitsfördernde Bakterien,
und verabreichten sie oral an Mäuse,
in denen sie sich selektiv nur in Lebertumoren vermehrten.
Um Probiotika in der Praxis leicht im Körper nachzuweisen,
und damit auch den Tumor,
programmierten wir Bakterien,
die ein Signal in den Urin absondern.
Genauer gesagt produzieren die Bakterien
ein Molekül, das den Urin verfärbt,
wenn Krebs vorhanden ist.
Wir haben bewiesen, dass diese Methode
sensitiv und speziell Leberkrebs erkennt,
was normalerweise sehr schwierig ist.
Da diese Bakterien nur in Tumoren leben,
haben wir sie zusätzlich zur Krebserkennung
auch zur Krebsbehandlung programmiert.
Sie produzieren therapeutische Moleküle innerhalb des Tumors,
die zur Verkleinerung bestehender Tumoren führen,
indem wir Quorum-Sensing-Programme nutzen,
wie im vorigen Video gezeigt.
Stellen Sie sich vor, dass wir Krebs in Zukunft
mit programmierten Probiotika erkennen und behandeln können,
oder sogar andere Krankheiten.
Die Möglichkeit, Bakterien zu programmieren,
Leben zu programmieren,
eröffnet der Krebsforschung neue Wege.
In Zusammenarbeit mit dem Künstler Vik Muniz
erstellten wir das Symbol des Universums
aus Bakterien und Krebszellen, als Bildnis unserer Zukunftsvision.
Mögen Schönheit und Einsatz dieses mikroskopischen Universums
zu neuen kreativen Ansätzen in der Krebsforschung inspirieren.
Danke.
(Applaus)