021-22889554
021-26703715
مشاوره آموزشی رایگان

021-22889554  |  021-26703715 مشاوره آموزشی رایگان

به زودی بیماریها با یک سلول درمان خواهیم شد نه قرص

Siddhartha Mukherjee

Soon we'll cure diseases with a cell, not a pill

Current medical treatment boils down to six words: Have disease, take pill, kill something. But physician Siddhartha Mukherjee points to a future of medicine that will transform the way we heal.


تگ های مرتبط :

Disease, Future, Health
مایلم با شما دراره آینده پزشکی صحبت کنم. اما قبل از آن، مایلم کمی درباره گذشته حرف بزنم. الان در طول بیشتر تاریخ اخیر پزشکی، به امراض و درمان در قالب یک الگوی ساده عمیق فکر کردهایم. در واقع، الگو خیلی ساده است طوریکه میشود در شش کلمه آن را خلاصه کرد: داشتن بیماری، قرص خوردن، کشتن چیزی. الان، دلیل غالب بودن این الگو البته که انقلاب آنتیبیوتیکی است. خیلی از شما شاید ندانید اما قرار هست صدمین سال معرفی آنتیبیوتیکها را در ایالات متحده جشن بگیریم. اما آنچه میدانید این است که آن معرفی به بدی تحول بود.
خواه یک ماده شیمایی از دنیای طبیعی داشتید یا از ترکیبات مصنوعی آزمایشگاهی، مسیرش را در بدن شما طی میکرد و به هدف میرسید، خودش را به هدف قفل میکرد-- یک میکروب یا بخشی از یک میکروب-- و بعد به اتکای چیره دستی و دقت بالای کلیدش قفل را از کار میانداخت. و از ابتلا به یک بیماری قبلا مهلک و کشنده مثل سل، ذات الریه و سیفلیس در امان مانده و تبدیلش میکردید به یک مرض قابل درمان یا مداوا. ذارت الریه دارید، پنیسیلین مصرف میکنید، میکروب را میکشید
و مرض را درمان میکنید. این ایده خیلی اغواگرانه بود، چنان موثر که استعاره قفل و کلید و کشتن چیزی، که واقعا بسرعت در زیست شناسی گل کرد. دگرگونی که مثل بقیه نبود. و ما واقعا ۱۰۰ سال اخیر را صرف تلاش در جهت تکرار کردن آن مدل بصورت دوباره و دوباره در امراض غیرعفونی میشود، در امراض مزمن مثل دیابت و بالا رفتن فشار خون و بیماریهای قلبی و جواب داده، اما خب نسبی بوده. بگذارید نشان بدم. برای اطلاعتان، اگر کل جهان همه واکنشهای شیمیایی را در جسم انسان نظر بگیرید،
هر واکنش شیمیایی که جسم شما به آن قادر باشد، بیشتر مردم فکر میکنند که این رقم حدود یک میلیون باشد. فرض کنیم یک میلیون است. و حالا این سوال مطرح میشود، چه رقم یا کسری از آن در واقع از سوی کل داروشناسی، از همه دارویی شیمیایی هدف قرار میگیرد؟ آن رقم ۲۵۰ است. بقیه تاریکی شیمیایی است. بعبارت دیگر، ۰/۰۲۵ درصد از کل واکنشهای شیمیایی در جسم شما به واقع از سوی این مکانیزم قفل و کلید قابل هدف گیری هستند. اگر به فیزیولوژی انسان بعنوان شبکه تلفنی جهانی گسترده با
با گرههای برهمکنشی و تکههای برهم کنشی، بعد کل شیمی دارویی ما که تنها بر بخشی خُرد، یک لبه بیرونی از آن شبکه عمل میکند. مثل همه شیمی دارویی ما قطب اپراتور در ویچیتا، کانزاس است که با ۱۰ یا ۱۵ خط تلفن به متصل کردن میپردازد. پس درباره این ایده چه میکنیم؟ چطور میشود اگر این رویکرد را سازماندهی کنیم؟ در واقع، معلوم شده که جهان طبیعی مفهومی از طرز فکر از ریشه متفاوت افراد درباره بیماری را ارائه میدهد، تا مرض، دارو و هدف. در واقع، جهان طبیعی سلسله مراتب رو به بالا دارد،
نه رو به پایین، و شروع ما با یک واحد نیمه خودکار، خود تنظیم است که سلول نامیده میشود. این واحدهای خود تنظیم و نیمه خودکار، به وجود آورنده واحدهای خود تنظیم و نیمه خودکار دیگری به اسم اندام هستند، و این اندامها در هم ادغام میشوند تا چیزهایی را تشکیل دهند که انسان نامیده میشوند. و این اندامها نهایتا در محیطهایی زندگی میکنند، که نسبتا خود تنظم و تا حدودی نیمه خودکارند. چیزی که درباره این ترتیب سلسله مراتبی جالب است، ساخت رو به بالای آن بجای رو به پایین بودنش است، که به ما اجازه میدهد درباره این بیماری به روش متفاوتی نیز فکر کنیم. بیماری مثل سرطان را در نظر بگیرید.
از دهه ۱۹۵۰ نسبتا مذبوحانه تلاش کردهایم تا این الگوی کلید و قفل را برای سرطان بکار بندیم. تلاش کردهایم با استفاده از انواع شیمیدرمانیها یا تداویهای هدفمند سلولها را بکشیم و همانطور که اکثریت مطلعیم موفق بوده. برای بیماریهایی مثل لوسمیا جواب داده. برای برخی از انواع سرطان سینه جواب داده، اما بتدریج به سقف آن رویکرد میرسید. و تنها در ۱۰ سال گذشته یا همین حدود بوده که شروع به فکر کردن درباره استفاده از سیستم ایمنی کردهایم، با یادآوری این نکته که در واقع سلول سرطان در خلا رشد نمیکند. راستش در اندام انسان رشد میکند. و آیا میتوانید از ظرفیت اندامی، این واقعیت که
انسانها سیستم ایمنی دارند برای حمله به سرطان استفاده کنید؟ در واقع، منتهی به تولید برخی از قابل توجه‌ترین داروهای تازه در سرطان شده. و سرانجام خود محیط هم سطح دارد، نه؟ میدانید که به سرطان بعنوان تغییر دهنده محیط فکر نمیکنیم. اما بگذارید برایتان مثالی از یک محیط عمیقا سرطانزا بزنم. زندان نام دارد. تنهایی، افسردگی و بستری بودن را در نظر بگیرید، و همینطور آن چیز کوچکی را که توی یک ورق کاغذ سفید پیچیده میشه را اضافه کنید، یکی از قویترین تحریک کنندههای اعصاب که میشناسیم یعنی نیکوتین. و به آن یکی از قویترین مواد اعتیادآور که میشناسید را اضافه کنید، و شما یک محیط سرطانزا دارید.
اما میتوانید محیطهای ضد سرطانزا هم داشته باشید. اقداماتی در جهت خلق محیط داشتیم، بعنوان مثال با تغییر محیط هورمونی برای سرطان پستان. ما تلاش میکنیم محیط متابولیک برای دیگر اشکال سرطان را تغییر دهیم. یا بیماری دیگری مثل افسردگی را در نظر بگیرید. دوباره، جهت کار رو به بالاست، از دهههای ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰، دوباره مذبوحانه تلاش کردهایم مولکولهایی که بین سلولهای عصبی هستند را خاموش کنند. سروتویین، دوپامین-- و سعی کرد افسردگی را به آن شکل درمان کند، و جواب داد، و الان میدانیم که واقعا چه کاری لازم است که انجام دهید تا فیزیولوژی اندام، مغز تغییر کند،
و آن را دوباره سیمکشی و نوسازی میکند، و این که البته از تحقیقات پی در پی به ما نشان داده که گفتار درمانی دقیقا آن را انجام میدهد، و تحقیق پشت تحقیق نشان داده که گفتار درمانی در ترکیب با دارو، قرص واقعا موثرتر از هر کدام به تنهایی است. آیا میتوانیم محیط غوطهورتری را تصور کنیم کهه افسردگی را تغییر خواهد داد؟ آیا میتوانید سیگنالهای برانگیزاننده افسردگی را قفل کنید؟ درباره، حرکت روبه بالا در امتداد این زنجیره سلسله مراتبی ازمان. چیزی که در اینجا احتمالا واقعا مهم است خود دارو نیست و بلکه یک استعاره است. بجای کشتن چیزی،
در مورد امراض حاد شونده مزمن بزرگ، مثل از کارافتادن کلیه، دیابت، فشار خون و پوکی استخوان-- شاید واقعا لازم باشد این استعاره را به رشد دادن چیزی تغییر دهیم. و احتمالا مساله کلیدی این است که طرز فکرمان را درباره دارو تغییر دهیم. الان این ایده تغییردادن، خلق یک تحول بینشی است، که ۱۰ سال قبل به طریقی کاملا شخصی ناگهان به این تشخیص رسیدم. حدود ۱۰ سال پیش-- تقریبا بیشتر عمرم دونده بودم-- یک صبح روز یکشنبه، که برای دویدن رفتم، بعد که خانه برگشتم و از جایم نمیتوانستم تکان بخورم. زانوی سمت راست متورم شده بود، و صدای قرچ قرچ منحوس ساییده شدنها استخوانها روی هم را میشد شنید.
و یکی از پیش شرطهای پزشک بودن ترتیب دهنده امآرآی گرفتن از خودتان باشید. و هفته بعد امآرآی گرفتم و این شکلی بود. الزاما، غضروف زانو که بین استخوان است کاملا فرسوده شده بود و خود استخوان هم شکسته بود. الان اگر به من نگاه میکنید و متاسفید بگذارید برایتان حقایقی را بیان کنم. اگر تصمیم بگیرم از تک به تک اشخاص حاضر در این جمع امآرآی بگیرم، ۶۰درصد شما نشانههای تحلیل رفتن استخوان و زوال غضروف را از خود نشان میدهید. ۸۵ درصد همه زنهای ۷۰ ساله تحلیل غضروف متوسط تا شدید را نشان میدهند. ۵۰ تا ۶۰ درصد مردان این سالن نیز چنین نشانههایی دارند.
پس بیماری خیلی شایعی است. خب، دومین مزیت پزشک بودن این است که از میتواند روی ناخوشی خودتان آزمایش انجام دهید. پس حدود ۱۰ سال قبل شروع کردیم به آوردن این فرایند به داخل آزمایشگاه، و شروع کردیم به انجام آزمایشات ساده، در تلاشی مکانیکی جهت درست کردن این استحاله. سعی کردیم مواد شیمیایی را به درون فضاهای زانوی حیوانات تزریق کنیم در تلاش جهت معکوس کردن استحاله غضروف، و خلاص این که در پایان این فرایند خیلی طولانی و دردناک به هیچ جا نرسیدیم. اتفاقی نیفتاد. و بعد در حدود هفت سال قبل، دانشجوی محققی از استرالیا داشتیم.
خوبی استرالیها این است که آنها طبق عادت نگاهشان به دنیا وارونه است. (خنده) و خب دن به من پیشنهاد کرد، « میدانی، شاید مشکل مکانیکی نباشد. شاید مشکل شیمیایه. شاید مشکل سلول بنیادیه." به عبارت دیگر، او دو فرضیه داشت. شماره یک، چیزی هست به اسم سلول بنیادی اسکلتی-- یک سلول بنیادی اسکلتی که کل اسکلت ستون فقرات، استخوان، غضروف و عناصر لیفی اسکلت را میسازد، درست مثل این که سلول بنیادی در خون هست، درست مثل این که سلول بنیادی در سیستم عصبی هست. و دو، این که تحلیل یا اختلال این سلول بنیادی چیزی است که باعث استئو کندریت دیسکان زانو میشود و بسیار شایع است.
پس در اصل سوال این بود، آیا باید وقتی که بدنبال سلول باشیم لازم بود که پی قرص بگردیم. پس الگوهایمان را تغییر را دادیم، و الان دنبال سلولهای بنیادی اسکلتی میگردیم. و باز هم خلاصه ماجرا این که حدود پنج سال قبل، این سلولها را یافتیم. آنها درون اسکلت زندگی میکردند. در اینجا یک شماتیک داریم وبعد عکس واقعی از یکی از آنها. ماده سفید در اینجا استخوان است، و این ستونهای قرمز که میبینید و سلولهای زرد سلولهایی هستند که از یک تک یاخته بنیادی اسکلتی بوجود آمدهاند-- ستونهای غضروف، ستونهای استخوان از یک تک سلول بوجود میایند. این سلولها جذابند. چهار ویژگی دارند.
شماره یک این است که آنها جایی زندگی میکنند که از آنها توقع میرود. آنها درست زیر سطح استخوان زندگی میکنند، زیر غضروف. میدانید در زیست شناسی، همه چیز در محل خلاصه میشود. و آنها به محلها مناسب حرکت میکنند و غضروف و استخوان تشکیل میدهند. این شماره یک بود. این یک ویژگی جالب است. میتوانید آ ز اسکلت ستون فقرات آنها را خارج کنید، بعددر آزمایشگاه آنها را توی ظروف کشت میکرب کشت کنید، و آنها از بین میروند تا غضروف بسازند. بخاطر داشته باشید چطور نتوانستیم غضروف را بخاطر عشق یا پول بسازیم. این سلولها از بین میروند تا غضروف بسازند.
آنها پیچهای خود از غضروف را به دور خویش میسازند. آنها شماه سه نیز هستند، موثرترین تعمیریهای شکستگیهایی که تابحال مواجه شدهایم. این یک استخوان کوچک است، استخوان یک موش که آن را شکستیم و بعد گذاشتیم خودبخود جوش بخورد. این سلولهای بنیادی پدیدار شده و بعد بطور کامل تعمیر شدند، رنگ زرد، استخوان و رنگ سفید غضروف. بقدری که اگر آنها را با یک رنگ فلورسنت برچسب بزنید، قادر خواهید بود آنها را مثل نوع خاصی از یک چسب سلولی خاص خواهید دید که وارد محدوده شکستگی میشود، در آن محل درستش میکنند و بعد دست از کار میکشند. الان، نوبت چهارمی است که از همه شومتر است،
و این هست که تعدادشان ناگهان کاهش میابد، با بالا رفتن ۱۰ برابر تا ۵۰ برابر کم میشود. و خب آنچه واقعا اتفاق افتاد این است که ما خودمان را در تحولی بینشی پیدا کردیم. به شکار قرصها رفته بودیم اما در آخر به نظریه پیدا کردن میرسیم. و در برخی اشکال، خودمان در دام وسوسه این ایده گرفتار کرده بودیم: سلولها، اندامها، محیطها، چون الان به سلولهای بنیادی استخوان فکر میکنیم، ما به آرتروز در قالب یک بیماری سلولی فکر میکردیم. و بعد سوال بعدی این بود، که آیا اندامها وجود دارند؟ آیا میتوانید این را بعنوان اندامی خارج از بدن بسازید؟
آیا میتوانید غضروف را در ناحیه آسیب دیده بکارید؟ و احتمالا جالبتر از همه، میتوانید صعود رو به بالا داشته باشید و محیط را خلق کنید؟ میدانید و میدانیم که ورزش استخوان را از نو میسازد، اما خب از بین ما کسی ورزش نخواهد کرد. خب آیا میتوانید روشهایی از بارگذاری و بارگیری استخوان را تصور کنید تا بتوانید غضروف در حال استحاله را از نو خلق یا تولید کنید؟ و شاید از همه جالبتر و مهمتر، این پرسش است، آنچه اهمیت دارد همانطور که قبلا گفتم کشتن چیزی نیست، بلکه رشد چیزی است. و منجر به یک سری سوالات به اعتقاد من بسیار جالب میشود درباره
طرز فکرمان نسبت به آینده دارویی میشود. آیا دارویتان بجای قرص میتواند سلول باشد؟ چطور این سلولها را پرورش دهیم؟ برای توقف رشد بدخیم این سلولها باید چکار کنیم؟ ما درباره مشکلات ناشی از رشد مهار نشده شنیدهایم. آیا میتوانیم ژنهای خودکشی را درون این سلولها بکاریم تا از رشدشان جلوگیری کنیم؟ آیا دارویتان میتواند اندامی باشد که خارج از بدن درست شده و سپس در بدن کاشته شده؟ آیا میتواند مانع برخی استحالهها شود؟ چه میشود اگر اندامی نیاز به حافظه داشته باشد؟ در مورد امراض سیستم عصبی برخی اندام حافظه دارند. چطور میتوانیم آن خاطرات را برگردانیم؟
آیا میتوانیم آن اندامها را احیا کنیم؟ آیا اندامها باید برای هر انسان جداگانه پرورش داده شوند و سرجای قبلیشان قرار بگیرند؟ و احتمالا از همه گیج کنندهتر، آیا محیط میتواند دارویتان باشد؟ آیا قادر به بهرهداری انحصاری از محیط هستید؟ میدانید در هر فرهنگی، اِوِنکیها از محیطها بعنوان دارو استفاده میکردند. آیا برای آیندهمان میتوانیم آن را تصور کنیم؟ خیلی درباره الگوها صحبت کردهام. شروع این سخنرانیام با الگوها بود. بگذارید پایان صحبتهام درباره تفکرات رایج مربوط به الگو سازی باشد. کاری است که ما بعنوان دانشمند انجام میدهیم.
میدانید وقتی معماریی الگو سازی میکند، او تلاش دارد به شما دنیا را در اندازه مینیاتوری نشان دهد. اما وقتی دانشمندی الگو سازی میکند، او تلاش دارد به شما دنیا را در استعاره نشان دهد. تلاش دارد روش تازهای از دیدن را خلق کند. قبلی تحولی مقیاسی بود. بعدی تحولی بینشی. اکنون آنتی بیوتیکها چنان تحول بینشی را در طرز تفکرمان درباره دارو ایجاد کردهاند که واقعا رنگی، غیرعادی، بسیار موفق است، این طرز فکر ما نسبت به دارو طی صد سال گذشته بوده است. اما به الگوهای جدیدی به فکر کردن درباره داروها در آینده نیاز داریم. که این مساله با اهمیتی است. میدانید یک استعاره محبوبی هست بر این مبنی
که دلیل این که تاثیر متحول کننده در درمان مرض نداشتهایم بخاطر نداشتن داروهای بخد کافی قوی است، و تا حدودی صحت دارد. اما شاید دلیل واقعی این است که ما از روشهای فکری بحد کافی قدرتمند درباره داروها برخوردار نیستیم. این حقیقت محض است که داشتن داروهای جدید خوشایند است. اما احتمالا مکانیزم‌ها، الگوها و استعارهها. متشکرم. (تشویق) کریس اندرسن: از این استعاره واقعا خوشم میاید. چطور این اتصال اتفاق میفتد؟
صحبتهای زیادی در سرزمین فناوری میشه که درباره شخصی سازی داروهاست، این که همه این دادهها را داریم و تداویهای پزشکی در آینده ویژه شما، ژنوم و شرایط فعلیتان خواهند بود. آیا درباره این الگوی که در اینجا داری کاربرد داره؟ سیدارتا موکرجی: سوال خیلی جالبیه. به شخصی سازی داروها در غالب ژونومها خیلی زیاد فکر کردیم. بخاطر این که ژن چنین استعارهی مسلطی هست، دوباره استفاده همان کلمه در پزشکی امروز، با این تفکر که ژنوم محرک شخصی سازی دارو خواهد بود. اما البته که ژنوم تنها در قعر زنجیرهای طولانی از هستی است، همانطور که قبلا بود.
در زنجیره هستی، در واقع نخستین واحد منظم آن سلول است. پس اگر قرار باشه داروها را واقعا اینطوری ارائه کنیم. باید به فکر شخصی سازی درمانهای سلولی باشیم، و بعد شخصی سازی اندام و درمانهای اندامی، و در نهایت شخصی سازی درمانهای پرتوی برای محیط. پس فکر میکنم در هر مرحله استعارهای است به این مضمون که همه راه پر از لاکپشت‌هاست. (اعتقاد قدیمی که زمین روی لاکپشت حمل میشه که خود آن لاک پشت روی لاکپشتهای دیگر قرار دارد) خب برای این در تمامی مسیر شخص سازی را داریم. ک ا: پس وقتی از دارو میگویید میتواند سلول باشد نه قرص. تو صحبت از پتانسیل سلولهای خودت میکنی. س م: مطلقا. ک ا: پس با تبدیل به سلولهای بنیادی
که احتمالا علیه انواع داروها یا غیره آزمایش و آماده شدهاند. س م: و شایدی در کار نیست. کاری است که انجام میدهیم. این اتفاقی است که میافتد، و راستش به کندی حرکت میکنیم، نه به دور از ژنومها، بلکه در ملحق شدن به ژنومها در جهت آنچه بعنوان سیستمهای خود سامان، نیمه خودکار و چند نوعی میشناسیم، مثل سلولها، مثل اندامها، مثل محیطها. ک ا: ازت خیلی سپاسگزارم. س م: باعث اف
I want to talk to you about the future of medicine. But before I do that, I want to talk a little bit about the past. Now, throughout much of the recent history of medicine, we've thought about illness and treatment in terms of a profoundly simple model. In fact, the model is so simple that you could summarize it in six words: have disease, take pill, kill something. Now, the reason for the dominance of this model is of course the antibiotic revolution. Many of you might not know this, but we happen to be celebrating the hundredth year of the introduction of antibiotics into the United States.
But what you do know is that that introduction was nothing short of transformative. Here you had a chemical, either from the natural world or artificially synthesized in the laboratory, and it would course through your body, it would find its target, lock into its target -- a microbe or some part of a microbe -- and then turn off a lock and a key with exquisite deftness, exquisite specificity. And you would end up taking a previously fatal, lethal disease -- a pneumonia, syphilis, tuberculosis -- and transforming that into a curable, or treatable illness.
You have a pneumonia, you take penicillin, you kill the microbe and you cure the disease. So seductive was this idea, so potent the metaphor of lock and key and killing something, that it really swept through biology. It was a transformation like no other. And we've really spent the last 100 years trying to replicate that model over and over again in noninfectious diseases, in chronic diseases like diabetes and hypertension and heart disease. And it's worked, but it's only worked partly.
Let me show you. You know, if you take the entire universe of all chemical reactions in the human body, every chemical reaction that your body is capable of, most people think that that number is on the order of a million. Let's call it a million. And now you ask the question, what number or fraction of reactions can actually be targeted by the entire pharmacopoeia, all of medicinal chemistry? That number is 250. The rest is chemical darkness. In other words, 0.025 percent of all chemical reactions in your body
are actually targetable by this lock and key mechanism. You know, if you think about human physiology as a vast global telephone network with interacting nodes and interacting pieces, then all of our medicinal chemistry is operating on one tiny corner at the edge, the outer edge, of that network. It's like all of our pharmaceutical chemistry is a pole operator in Wichita, Kansas who is tinkering with about 10 or 15 telephone lines. So what do we do about this idea? What if we reorganized this approach? In fact, it turns out that the natural world
gives us a sense of how one might think about illness in a radically different way, rather than disease, medicine, target. In fact, the natural world is organized hierarchically upwards, not downwards, but upwards, and we begin with a self-regulating, semi-autonomous unit called a cell. These self-regulating, semi-autonomous units give rise to self-regulating, semi-autonomous units called organs, and these organs coalesce to form things called humans, and these organisms ultimately live in environments, which are partly self-regulating and partly semi-autonomous. What's nice about this scheme, this hierarchical scheme
building upwards rather than downwards, is that it allows us to think about illness as well in a somewhat different way. Take a disease like cancer. Since the 1950s, we've tried rather desperately to apply this lock and key model to cancer. We've tried to kill cells using a variety of chemotherapies or targeted therapies, and as most of us know, that's worked. It's worked for diseases like leukemia. It's worked for some forms of breast cancer, but eventually you run to the ceiling of that approach. And it's only in the last 10 years or so
that we've begun to think about using the immune system, remembering that in fact the cancer cell doesn't grow in a vacuum. It actually grows in a human organism. And could you use the organismal capacity, the fact that human beings have an immune system, to attack cancer? In fact, it's led to the some of the most spectacular new medicines in cancer. And finally there's the level of the environment, isn't there? You know, we don't think of cancer as altering the environment. But let me give you an example of a profoundly carcinogenic environment. It's called a prison. You take loneliness, you take depression, you take confinement,
and you add to that, rolled up in a little white sheet of paper, one of the most potent neurostimulants that we know, called nicotine, and you add to that one of the most potent addictive substances that you know, and you have a pro-carcinogenic environment. But you can have anti-carcinogenic environments too. There are attempts to create milieus, change the hormonal milieu for breast cancer, for instance. We're trying to change the metabolic milieu for other forms of cancer. Or take another disease, like depression. Again, working upwards, since the 1960s and 1970s, we've tried, again, desperately
to turn off molecules that operate between nerve cells -- serotonin, dopamine -- and tried to cure depression that way, and that's worked, but then that reached the limit. And we now know that what you really probably need to do is to change the physiology of the organ, the brain, rewire it, remodel it, and that, of course, we know study upon study has shown that talk therapy does exactly that, and study upon study has shown that talk therapy combined with medicines, pills, really is much more effective than either one alone.
Can we imagine a more immersive environment that will change depression? Can you lock out the signals that elicit depression? Again, moving upwards along this hierarchical chain of organization. What's really at stake perhaps here is not the medicine itself but a metaphor. Rather than killing something, in the case of the great chronic degenerative diseases -- kidney failure, diabetes, hypertension, osteoarthritis -- maybe what we really need to do is change the metaphor to growing something. And that's the key, perhaps, to reframing our thinking about medicine. Now, this idea of changing,
of creating a perceptual shift, as it were, came home to me to roost in a very personal manner about 10 years ago. About 10 years ago -- I've been a runner most of my life -- I went for a run, a Saturday morning run, I came back and woke up and I basically couldn't move. My right knee was swollen up, and you could hear that ominous crunch of bone against bone. And one of the perks of being a physician is that you get to order your own MRIs. And I had an MRI the next week, and it looked like that. Essentially, the meniscus of cartilage that is between bone had been completely torn and the bone itself had been shattered.
Now, if you're looking at me and feeling sorry, let me tell you a few facts. If I was to take an MRI of every person in this audience, 60 percent of you would show signs of bone degeneration and cartilage degeneration like this. 85 percent of all women by the age of 70 would show moderate to severe cartilage degeneration. 50 to 60 percent of the men in this audience would also have such signs. So this is a very common disease. Well, the second perk of being a physician is that you can get to experiment on your own ailments.
So about 10 years ago we began, we brought this process into the laboratory, and we began to do simple experiments, mechanically trying to fix this degeneration. We tried to inject chemicals into the knee spaces of animals to try to reverse cartilage degeneration, and to put a short summary on a very long and painful process, essentially it came to naught. Nothing happened. And then about seven years ago, we had a research student from Australia. The nice thing about Australians is that they're habitually used to looking at the world upside down.
(Laughter) And so Dan suggested to me, "You know, maybe it isn't a mechanical problem. Maybe it isn't a chemical problem. Maybe it's a stem cell problem." In other words, he had two hypotheses. Number one, there is such a thing as a skeletal stem cell -- a skeletal stem cell that builds up the entire vertebrate skeleton, bone, cartilage and the fibrous elements of skeleton, just like there's a stem cell in blood, just like there's a stem cell in the nervous system. And two, that maybe that, the degeneration or dysfunction of this stem cell is what's causing osteochondral arthritis, a very common ailment.
So really the question was, were we looking for a pill when we should have really been looking for a cell. So we switched our models, and now we began to look for skeletal stem cells. And to cut again a long story short, about five years ago, we found these cells. They live inside the skeleton. Here's a schematic and then a real photograph of one of them. The white stuff is bone, and these red columns that you see and the yellow cells are cells that have arisen from one single skeletal stem cell -- columns of cartilage, columns of bone coming out of a single cell.
These cells are fascinating. They have four properties. Number one is that they live where they're expected to live. They live just underneath the surface of the bone, underneath cartilage. You know, in biology, it's location, location, location. And they move into the appropriate areas and form bone and cartilage. That's one. Here's an interesting property. You can take them out of the vertebrate skeleton, you can culture them in petri dishes in the laboratory, and they are dying to form cartilage. Remember how we couldn't form cartilage for love or money?
These cells are dying to form cartilage. They form their own furls of cartilage around themselves. They're also, number three, the most efficient repairers of fractures that we've ever encountered. This is a little bone, a mouse bone that we fractured and then let it heal by itself. These stem cells have come in and repaired, in yellow, the bone, in white, the cartilage, almost completely. So much so that if you label them with a fluorescent dye you can see them like some kind of peculiar cellular glue coming into the area of a fracture, fixing it locally and then stopping their work.
Now, the fourth one is the most ominous, and that is that their numbers decline precipitously, precipitously, tenfold, fiftyfold, as you age. And so what had happened, really, is that we found ourselves in a perceptual shift. We had gone hunting for pills but we ended up finding theories. And in some ways we had hooked ourselves back onto this idea: cells, organisms, environments, because we were now thinking about bone stem cells, we were thinking about arthritis in terms of a cellular disease. And then the next question was, are there organs?
Can you build this as an organ outside the body? Can you implant cartilage into areas of trauma? And perhaps most interestingly, can you ascend right up and create environments? You know, we know that exercise remodels bone, but come on, none of us is going to exercise. So could you imagine ways of passively loading and unloading bone so that you can recreate or regenerate degenerating cartilage? And perhaps more interesting, and more importantly, the question is, can you apply this model more globally outside medicine? What's at stake, as I said before, is not killing something, but growing something.
And it raises a series of, I think, some of the most interesting questions about how we think about medicine in the future. Could your medicine be a cell and not a pill? How would we grow these cells? What we would we do to stop the malignant growth of these cells? We heard about the problems of unleashing growth. Could we implant suicide genes into these cells to stop them from growing? Could your medicine be an organ that's created outside the body and then implanted into the body? Could that stop some of the degeneration? What if the organ needed to have memory?
In cases of diseases of the nervous system some of those organs had memory. How could we implant those memories back in? Could we store these organs? Would each organ have to be developed for an individual human being and put back? And perhaps most puzzlingly, could your medicine be an environment? Could you patent an environment? You know, in every culture, shamans have been using environments as medicines. Could we imagine that for our future? I've talked a lot about models. I began this talk with models. So let me end with some thoughts about model building.
That's what we do as scientists. You know, when an architect builds a model, he or she is trying to show you a world in miniature. But when a scientist is building a model, he or she is trying to show you the world in metaphor. He or she is trying to create a new way of seeing. The former is a scale shift. The latter is a perceptual shift. Now, antibiotics created such a perceptual shift in our way of thinking about medicine that it really colored, distorted, very successfully, the way we've thought about medicine for the last hundred years. But we need new models to think about medicine in the future.
That's what's at stake. You know, there's a popular trope out there that the reason we haven't had the transformative impact on the treatment of illness is because we don't have powerful-enough drugs, and that's partly true. But perhaps the real reason is that we don't have powerful-enough ways of thinking about medicines. It's certainly true that it would be lovely to have new medicines. But perhaps what's really at stake are three more intangible M's: mechanisms, models, metaphors. Thank you.
(Applause) Chris Anderson: I really like this metaphor. How does it link in? There's a lot of talk in technologyland about the personalization of medicine, that we have all this data and that medical treatments of the future will be for you specifically, your genome, your current context. Does that apply to this model you've got here? Siddhartha Mukherjee: It's a very interesting question. We've thought about personalization of medicine very much in terms of genomics. That's because the gene is such a dominant metaphor,
again, to use that same word, in medicine today, that we think the genome will drive the personalization of medicine. But of course the genome is just the bottom of a long chain of being, as it were. That chain of being, really the first organized unit of that, is the cell. So, if we are really going to deliver in medicine in this way, we have to think of personalizing cellular therapies, and then personalizing organ or organismal therapies, and ultimately personalizing immersion therapies for the environment. So I think at every stage, you know -- there's that metaphor, there's turtles all the way.
Well, in this, there's personalization all the way. CA: So when you say medicine could be a cell and not a pill, you're talking about potentially your own cells. SM: Absolutely. CA: So converted to stem cells, perhaps tested against all kinds of drugs or something, and prepared. SM: And there's no perhaps. This is what we're doing. This is what's happening, and in fact, we're slowly moving, not away from genomics, but incorporating genomics into what we call multi-order, semi-autonomous, self-regulating systems, like cells, like organs, like environments. CA: Thank you so much.
SM: Plea