Rob Knight Naše mikróby z nás robia to, čím sme TED Talk titulky a TED prepis
My ľudia sme sa vždy zaujímali o svoje zdravie, ale nie vždy sme pochopili, čo je dôležité. Napríklad Egypťania sa starali o orgány v domnení, že sú užitočné pre posmrtný život, niektoré však vynechali. Tento napr. Aj keď starostlivo konzervovali žalúdok, pľúca, pečeň atď., Rozsekali mozog, vybrali ho nosom a vyhodili ho. Oprávnene, pretože akú skvelú vec pre nás robí mozog? Ale čo keby to bol ďalší zanedbávaný orgán, rovnako dôležitý ako mozog a niekde rovnako dôležitý pre to, kto sme, ale o ktorom vieme tak málo a ku ktorému sa správame ľahostajne? Predstavte si, že s pokrokom vedy ešte len začíname chápať jej dôležitosť v tom, ako sa vnímame. Nechceli by ste o ňom vedieť viac?
Vyzerá to, že máme taký orgán. Črevo. V skutočnosti mikróby v čreve. Nie sú dôležité iba črevné mikróby. Mikróby po celom našom tele sa zdajú byť mimoriadne dôležité pre rozdiely, ktoré charakterizujú každého z nich. Napríklad ste si všimli, že niektoré komáre poštípu častejšie ako iné?
Tento neoficiálny zážitok so zelenou trávou je pravdivý. Pohrýzli ma tiež komáre, ale moja žena Amanda priťahuje roje a príčinou sú rôzne mikróby na našej pokožke, ktoré produkujú rôzne látky, ktoré komáre detekujú.
Mikróby sú v medicíne veľmi dôležité. Črevné mikróby môžu spôsobiť, že niektoré lieky proti bolesti sú toxické pre pečeň. Môžu tiež spôsobiť, že vaše lieky na srdce vyriešia váš problém alebo nie. Ak ste octový komár, vaše mikróby určia, s kým chcete mať sex. Nevieme, či to platí pre ľudí, ale možno je to len otázka času. (Smiech)
Mikróby majú veľa rolí: pomáhajú nám stráviť jedlo, vzdelávajú náš imunitný systém, pomáhajú nám brániť sa pred chorobami a môžu dokonca ovplyvniť naše správanie. Ako vyzerá mapa týchto mikrobiálnych spoločenstiev? Nevyzeralo by to tak, ale je to užitočný sprievodca po porozumení biodiverzity. Rôzne časti sveta majú rôzne krajiny organizmov, ktoré sú charakteristické pre jedno alebo druhé miesto. alebo iný. V mikrobiológii je to zhruba to isté, aj keď, úprimne, pod mikroskopom sú všetci rovnakí. Namiesto pokusu o identifikáciu vizuálu analyzujeme sekvencie DNA. V rámci projektu Human Microbiome financovaného NIH vo výške 173 miliónov dolárov spolupracovali stovky vedcov na mapovaní nukleotidov v DNA: A, T, G a C patriacich všetkým mikróbom v ľudskom tele. Keď sa k nim pridáme, vyzerá to takto. Je trochu ťažšie zistiť, kto kde býva, nie?
Určite ste už počuli, že máme takmer identické štruktúry DNA. Vaša DNA je z 99,99% identická s DNA vašej osoby vedľa vás. Pokiaľ však ide o črevné zárodky, vyzeráte iba o 10% ako ten susedný. Rozdiel je ako medzi baktériami v tejto prérii a baktériami v tomto lese. Tieto rôzne mikróby majú veľa rôznych funkcií, ako napríklad:
trávenie, nástup choroby, metabolizmus liekov atď. Ako to všetko robia? Čiastočne preto, že hoci máme v čreve asi 1,35 kg choroboplodných zárodkov, prevyšujú nás. Koľko? Závisí to od toho, čo si myslíte, že formuje ľudské telo. Skladá sa z našich buniek? Každý máme 10 biliónov buniek, ale je v nich 100 biliónov mikróbov. Takže sú 10-krát viac ako my. Možno si myslíte, že sme ľudia vďaka našej DNA, ale každý z nás má asi 20 000 génov - podľa toho, aké sú presné počty - a 2 až 20 miliónov mikrobiálnych génov. Tak či onak, sme v početnej prevahe mikróbmi, s ktorými žijeme v symbióze. Na všetkom, čoho sa dotkneme, zanechávame stopy, ktoré obsahujú ľudskú aj mikrobiálnu DNA. Pred niekoľkými rokmi sme v štúdii ukázali, že svoju dlaň môžete s 95% presnosťou spojiť s niečí myšou. Bolo o tom napísané pred niekoľkými rokmi, vo vedeckom časopise, ale objavilo sa to v „CIS: Miami“, takže je to určite pravda. (Smiech) Odkiaľ berieme choroboplodné zárodky?
Ak máte deti alebo psy ako ja, pravdepodobne máte nejaké podozrenie. A máte pravdu. Rovnako ako vás spájame s myšou, môžeme vás spájať aj s vašim psom. U dospelých sú mikrobiálne spoločenstvá relatívne stabilné. Ak s niekým žijete, svoju mikrobiálnu identitu si uchovávate týždne, mesiace alebo dokonca roky. Prvé mikrobiálne spoločenstvá závisia od toho, ako sa narodíme.
Deti narodené prirodzene majú mikróby vo vaginálnej mikrobiálnej komunite, zatiaľ čo deti narodené cisárskym rezom majú podobné mikróby ako tie na koži. Súvisí to s chorobami spojenými s cisárskym rezom: astma, alergie a častejšia obezita. - Všetko súvisí s mikróbmi - najmä preto, že až donedávna sa každý žijúci cicavec narodil vagínou, usudzujeme, že absencia ochranných mikróbov, s ktorými sme sa spoločne vyvinuli, môžu byť zásadné, pretože mnohé z týchto stavov, o ktorých teraz vieme, že súvisia s mikrobiómom. Pred pár rokmi sa mi narodila dcéra urgentným cisárskym rezom,
a ubezpečili sme sa, že je chránená pred vrstvou vaginálnych zárodkov, ktoré by prirodzene získala. Je ťažké oceniť presný vplyv na jej zdravie. So vzorkou pozostávajúcou z jedného dieťaťa, bez ohľadu na to, ako veľmi ju milujeme, nemáte dostatok informácií na to, aby ste mohli odvodiť všeobecný prípad. Má 2 roky a stále nemá infekciu uší a dúfame, že nie. Začali sme klinické skúšky s deťmi, aby sme zistili, či to má ochranný účinok. To, ako sa narodíme, má obrovský vplyv na mikróby, ktoré máme,
ale čo bude ďalej? Tu je mapa údajov poskytnutých projektom Human Microbiome Project. Každý bod je vzorkou tej istej oblasti tela 250 zdravých dospelých. Videli ste, ako sa deti vyvíjajú, fyzicky aj psychicky. Teraz uvidíte mikrobiálny vývoj dieťaťa kolegu. Analyzovali sme črevnú flóru v stolici tohto dieťaťa a odoberali sme vzorky každý týždeň po dobu 2 a pol roka. Prvý deň: dieťa predstavuje táto žltá bodka. Je vidieť, že to začína vaginálnymi mikróbmi, ako je to bežné po prirodzenom pôrode. Za 2 a pol roka bude bod klesať na dno a bude sa podobať črevnej flóre zdravých dospelých osôb, ktoré sú tam zastúpené. Nechal som ho ísť pozrieť sa, čo sa stane. Všimnete si - nezabudnite, že každý krok je týždeň -
že rozdiely v črevnej flóre tohto dieťaťa z jedného týždňa na druhý sú väčšie ako rozdiely medzi zdravými dospelými podľa údajov z projektu Human Microbiome Project, predstavovaných hnedými bodkami nižšie. Vo veku 2 rokov začína pripomínať črevnú flóru dospelých. Teraz prichádza niečo úžasné. Dieťa dostáva antibiotiká na infekciu uší. V komunite nastáva obrovská zmena, po ktorej nasleduje pomerne rýchle zotavenie. Pokračujem. Len za pár týždňov sa dočkáme radikálnejšej zmeny, poklesu normálneho vývoja a pomerne rýchleho zotavenia. V deň 838, - na konci tohto klipu, to aj napriek zásahu antibiotikami vyzerá ako normálna črevná flóra dospelých. To vyvoláva zásadné otázky o tom, čo sa deje
keď zasahujeme v rôznom veku do života dieťaťa. Záleží na tom, čo robíme vo veľmi mladom veku, keď sa flóra rýchlo mení, alebo je to ako hodiť kameň do víriaceho mora a vlny ani nevidieť? Ak dieťaťu podávate antibiotiká v prvých 6 mesiacoch života, je náchylnejšie na obezitu, ako keby ste ich podávali neskôr. Takže to, čo sa stane veľmi skoro, môže mať zásadný vplyv na mikrobiálnu flóru a na nasledujúce zdravie, s účinkami, ktorým práve začíname rozumieť. Okrem hlavného účinku antibiotík na rezistentné baktérie môžeme zistiť, že degradujú ekosystém črevnej flóry a pozerať sa na ne s rovnakou hrôzou ako kovové nástroje, pomocou ktorých sa Egypťania dotkli mozgu, aby ho odstránili pred balzamovaním. Mikróby majú tieto dôležité funkcie až v posledných rokoch
Súvisia s celým radom chorôb: Crohnova choroba, srdcové choroby, rakovina hrubého čreva a dokonca aj obezita. Obezita má dôležité účinky a dnes môžeme s 90% presnosťou povedať, či ste príliš slabí alebo obézni, iba po mikróboch v čreve. Aj keď je to pôsobivé, nemá to nijaký význam ako lekárske vyšetrenie, pretože vidíte, kto je obézny, bez toho, aby ste vedeli, aké črevné mikróby má. A ak úplne sekvenujeme ich genóm so všetkou ich DNA, presnosť je iba 60%. Úžasné, že? Môže to znamenať, že 1,3 kg mikróbov, ktoré nosíte so sebou, je za určitých podmienok dôležitejšie ako akýkoľvek gén v DNA. O myšiach sa môžeme dozvedieť viac.
U myší mikróby korelovali so všetkými druhmi stavov vrátane: roztrúsenej sklerózy, depresie, autizmu a obezity. Ako vieme, či sú mikrobiálne rozdiely spojené s týmito stavmi príčinou alebo následkom? My môžeme pestovať myši bez vlastných mikróbov v sterilnom balóne. Potom pridáme niekoľko mikróbov, ktoré považujeme za dôležité, a uvidíme, čo sa stane. Keď vezmeme mikróby obéznej myši a presadíme ich do geneticky normálnej, vychovanej v balóne bez vlastných mikróbov, stane sa tučnejším, ako keby sme mikróby zobrali normálnej myši. Je úžasné, prečo sa to deje. Niekedy im mikróby pomáhajú tráviť to isté jedlo efektívnejšie, čo znamená, že im z potravy odoberajú viac energie, inokedy to však ovplyvňuje ich správanie: jedia viac ako bežná myš, takže priberajú, iba ak im dáme jesť toľko, koľko chcú. Je to dôležité, nie?
Ukazuje sa, že mikróby môžu ovplyvňovať správanie cicavcov. Zaujíma vás, či to dokážeme aj medzi rôznymi druhmi. Ak vezmeme mikróby obézneho človeka a presadíme ich na sterilne pestované myši, potom myši priberú viac, ako keby mikróby pochádzali od slabého jedinca. Môžeme vytvoriť mikrobiálne spoločenstvo, ktoré môžeme naočkovať, aby sme zabránili priberaniu. Môžeme to urobiť aj pri podvýžive.
V projekte financovanom Gatesovou nadáciou sme študovali deti v Malawi, ktoré trpia kwashiorkorom - extrémnou formou podvýživy - a myši, ktoré dostávajú typickú flóru tohto ochorenia, stratia asi 30% svojej hmotnosti len za tri týždne, ale my im obnovujeme zdravie pomocou rovnaký doplnok s arašidovým maslom, ktorý sa používa pre deti na klinike, a myši, ktoré dostávajú flóru jednovaječného dvojčaťa chorého dieťaťa, nemajú nič. To je fantastické, pretože to znamená, že budeme schopní viesť terapie, študovať ich v celých skupinách myší s črevnou flórou jednotlivcov a možno budeme schopní tieto terapie aj individualizovať. Myslím si, že je dôležité, aby sa na tomto objave podieľali všetci.
Pred niekoľkými rokmi sme zahájili americký projekt Gut, ktorý umožňuje získať miesto na mikrobiálnej mape. Je to najväčší spoločensky financovaný vedecký projekt. Prihlásilo sa už viac ako 8 000 ľudí. Posielajú ich vzorky, my sekvenujeme ich mikrobiálny genóm a posielame im výsledky. Posielame ich tiež bez identifikácie výskumníkom, učiteľom a zainteresovanej verejnosti, aby mal každý prístup k informáciám. Na druhej strane, keď máme návštevníkov laboratória Inštitútu BioFrontiers, ktorým vysvetľujeme, že na skúmanie hovienka používame roboty a lasery, zdá sa, že nie každý to chce vedieť. (Smiech) Myslím si však, že mnohí z vás chcú, a preto som so sebou priniesol niekoľko súprav, ktoré môžete v prípade záujmu vyskúšať. Prečo to chceme robiť?
Naše mikróby sú dôležité na to, aby sme zistili, ako sme zdraví, ale môžu dokonca liečiť choroby. Toto je jedna z najnovších vecí, ktorú som videl od svojich kolegov na Minnesotskej univerzite. Tu je opäť mapa ľudského mikrobiómu. Pridávam mikrobiálnu flóru niektorých jedincov, ktorí trpia pseudomembranóznou kolitídou. Toto je strašná forma hnačky, pri ktorej idete von do W.C. 20-krát denne. U týchto pacientov antibiotická liečba zlyhala 2 roky, kým sa stali vhodnými pre túto štúdiu. Čo sa stane, ak týmto pacientom transplantujeme výkaly od zdravého darcu, spodnej hviezdy? Budú dobré mikróby bojovať proti zlým a obnovia zdravie pacientov? Pozrime sa, čo sa tam stane. 4 pacienti dostanú transplantáciu od zdravého darcu uvedeného nižšie. Črevná komunita sa radikálne zmení okamžite. Deň po transplantácii príznaky zmiznú, hnačky zmiznú a pacienti sú zdraví s podobným spoločenstvom ako darca, ktoré zostáva stabilné. (Potlesk) Sme na začiatku týchto objavov.
Až teraz zistíme, že mikróby sa podieľajú na rôznych chorobách: od syndrómu dráždivého čreva cez obezitu a možno aj od autizmu po depresiu. Musíme však vyrobiť akýsi druh mikrobiálneho GPS, ktorý zohľadní súčasnú situáciu a požadovaný výsledok a to, čo musíme urobiť, aby sme ho dosiahli. Musíme to dieťaťu dostatočne zjednodušiť. (Smiech) Ďakujem. (Potlesk)