Rob Knight Microbii noștri ne fac cine suntem TED Talk Subtitrări și transcriere TED

Omului i-a păsat întotdeauna sănătatea sa fizică, dar nu a apreciat întotdeauna valoarea fiecărei părți a corpului său. Vechii egipteni, de exemplu, aveau mare grijă de părțile corpului lor, care erau considerate importante în lumea cealaltă, dar nu le păsau de celelalte. La fel ca aici. Deși stomacul, plămânii, ficatul și altele, creierul zdrobit de pulpă au fost păstrate cu atenție, au fost scoase prin nas și pur și simplu aruncate. Exista o rație în ea, la urma urmei, la ce servește creierul? Și dacă am avea un organ subestimat în corpul nostru care cântărește la fel ca creierul și dacă îl luăm, este la fel de determinant despre cine suntem și despre care știm încă puțin despre el și îl considerăm un lucru modest ? Și să spunem că știința tocmai a ajuns acolo pentru a începe să caute, cât de important este să fim cine suntem? Nu ar fi bine să afli mai multe despre asta?

Ei bine, se pare că avem și unul: sistemul nostru intestinal și microbii care trăiesc în el. Dar nu doar germenii care trăiesc în intestin sunt importanți. Cei care trăiesc în/pe noi sunt elemente cheie în diferențele dintre oameni. Permiteți-mi să vă dau un exemplu. S-a observat deja că țânțarii mușcă unii mai mult decât alții?

Se pare că există o bază pentru acest zvon de camping. De exemplu, nu mă rănesc mult țânțarii. Zboară către partenerul meu, Amanda. Acest lucru se datorează faptului că alți microbi trăiesc pe pielea noastră, produc substanțe chimice diferite și nu contează pentru țânțar.

Microbii sunt, de asemenea, foarte importanți în medicină. De exemplu, microbii care trăiesc în intestinele noastre determină dacă un analgezic este dăunător ficatului nostru. De asemenea, depinde de ei dacă inima noastră poate fi tratată cu un anumit medicament. În cazul muslicas, depinde și de microbii care s-ar împerechea cu cine. Acest lucru nu a fost încă dovedit oamenilor, dar poate este doar o chestiune de timp. Mai bine mai tarziu decat niciodata. (Râsete)

Deci, microbii îndeplinesc o varietate de sarcini. Ele ajută digestia, antrenează sistemul imunitar, luptă împotriva bolilor, poate chiar ne afectează comportamentul. Cum ar arăta o hartă a comunităților microbiene? Ei bine, nu chiar așa, dar este, de asemenea, bun pentru a înțelege biodiversitatea. Diferite peisaje ale pământului sunt locuite de diferite ființe care sunt caracteristice acelui loc: acesta, acesta. sau pentru aceasta. Situația este similară în microbiologie, deși trebuie să recunosc: microscopul este de cca. toți microbii arată la fel. Prin urmare, nu le identificăm prin ochi, ci uitându-ne la secvența lor de ADN. În cadrul proiectului Human Microbiome, cu sprijin de 173 de milioane de dolari de la NIH, sute de cercetători colaborează pentru cartografierea secvențelor A, T, G, C și, astfel, a microbilor din corpul uman. Dacă punem totul împreună, durează aprox. primim asta. Nu este ușor să spui care locuiește unde, este adevărat?

Laboratorul nostru dezvoltă proceduri computerizate pentru a prezenta numeroși terabyți de date de secvență cât mai clar posibil ca o hartă. Dacă luăm de ex. date de la 250 de voluntari sănătoși ai proiectului microbiom uman, obținem această cifră. Fiecare punct indică totalitatea microbilor dintr-o întreagă comunitate microbiană. Ți-am spus, corect - sunt exact la fel! Deci, fiecare punct reprezintă o comunitate microbiană dintr-o parte a corpului unui participant sănătos. Diferite părți ale hărții sunt culori diferite, ca și cum ar reprezenta un continent diferit. Harta arată că aceste - diferite părți ale corpului - conțin diferiți microbi. Comunitatea din gură este prezentată aici în verde. Pe de altă parte, comunitatea albastră, care locuiește în piele. Comunitatea vaginală este purpurie, iar în mijloc, în partea de jos, comunitatea fecală este maro. În ultimii ani, ne-am dat seama că microbii care trăiesc în diferite părți ale corpului sunt surprinzător de diferiți unul de celălalt. Dacă comparăm microbii unui individ, să zicem, flora orală și intestinală, se dovedește că diferența dintre cele două comunități este uriașă. Diferența este mai mare decât între microbii care trăiesc pe acest recif de corali și această prerie. Este foarte șocant când te gândești la asta. O distanță de jumătate de metru de corpul uman contează mai mult din punct de vedere microbiologic decât sute de mile pe suprafața Pământului.

Ceea ce nu înseamnă că doi indivizi au aceiași microbi pe partea corespunzătoare a corpului. Probabil ați auzit că este vorba despre analiza ADN-ului nostru suntem cu toții la fel. ADN-ul uman din noi este 99,99% identic cu cel care stă lângă noi. Nu același lucru este valabil și pentru flora intestinală. Este de conceput, de exemplu, că doar 10% din flora intestinală care stă lângă noi este aceeași cu a noastră. Despre diferența de mărime dintre prerie și bacteriile din pădure.

Această mare varietate de microbi, așa cum am spus, îndeplinește sarcini diferite, de la digestie, prin rolul său în boli, până la metabolismul medicamentelor. Ce îi face capabili de asta? Ei bine, parțial, chiar dacă doar un kilogram de microbi trăiesc în curajul nostru, aceștia sunt depăși în număr. Cât de mare este această superioritate? Ei bine, depinde ce înțelegem prin corpul nostru. Celulele noastre? Ei bine, cu toții avem aprox. Există 10 trilioane de celule umane, cu toate acestea, aprox. Oferim habitat pentru 100 de trilioane de celule microbiene. Așadar, uitându-ne la ei, sunt de zece ori mai mulți. Dar putem spune și că ADN-ul nostru ne face oameni. Fiecare dintre noi are aprox. Are 20.000 de gene umane. în funcție de ceea ce contăm în ea. Cu toate acestea, microbii noștri pot avea până la 2-20 de milioane de gene. Oricum ar fi, avem un număr mare de simbionți microbieni. De asemenea, s-a dovedit că lăsăm în urmă nu numai urmele ADN-ului nostru uman, ci și microbii noștri atunci când atingem ceva. În urmă cu câțiva ani, am arătat că atribuirea palmei unui computer unui mouse folosit în mod obișnuit se poate face cu o precizie de 95%. Acest lucru a fost publicat într-o revistă științifică acum câțiva ani. De fapt, s-au arătat și „detectivii din Miami”, așa că vestea este cu siguranță adevărată! (Râsete)

Dar de unde provin microbii noștri? Dacă țin un câine sau au un copil, evident că au o idee despre el și, desigur, nu se înșală. Ei bine, vă puteți conecta nu numai cu gadgeturile dvs. bazate pe microbi obișnuiți, ci și cu câinele dvs. De asemenea, s-a demonstrat că comunitățile microbiene sunt relativ stabile la adulți. Chiar dacă doi adulți trăiesc împreună, își păstrează „identitatea microbiană” săptămâni, luni sau chiar ani.

Primele noastre comunități microbiene depind foarte mult de felul în care ne naștem. Toți microbii la bebelușii născuți în mod natural provin din vagin, în timp ce comunitatea microbiană a celor născuți prin cezariană seamănă cu pielea lor. Acest lucru poate fi oarecum legat de problemele de sănătate ale copiilor împărați: astm mai frecvent, alergii și supraponderalitate. Toate acestea sunt legate de microbi. Gândește-te: recent, doar mamiferele care au venit pe lume prin vagin au trăit. Lipsa bacteriilor protectoare cu care ne-am dezvoltat poate fi cauza multor boli în care rolul microbiomului a fost dovedit.

Când s-a născut fetița mea în urmă cu câțiva ani - a fost o operație cezariană de urgență - am luat lucrurile în mâinile noastre: am înfundat-o noi înșine cu microbi vaginali pe care i-ar fi primit în mod normal. Desigur, nu poți ști cu siguranță dacă acest lucru ți-a afectat într-adevăr sănătatea. Dacă ne uităm la un singur copil, oricât de mult îl iubim, mărimea eșantionului statistic este prea mică pentru a trage concluzii generale. Ei bine, fiica noastră are doi ani, dar nici măcar nu a avut infecții ale urechii și o strângem să o păstrăm așa. Mai recent, efectuăm studii clinice la mai mulți copii pentru a vedea dacă procedura are un efect protector.

Modul în care ne naștem afectează ce microbi avem la început, dar ce se întâmplă în continuare? Harta pe care o arăt se bazează în continuare pe proiectul Human Microbiome. Punctele indică o probă dintr-o parte a corpului de la unul din cei 250 de subiecți adulți sănătoși. Se pare că văzuseră copii crescând. De asemenea, ei ar putea asista la dezvoltarea mentală. Și acum, pentru prima dată, este posibil să asiste la dezvoltarea microbiană a unuia dintre copiii colegului meu. Deci, ce vom vedea? Vom vedea fecale pentru bebeluși, microbiota fecală reprezentând flora intestinală, prelevată săptămânal timp de aproape doi ani și jumătate. Vom începe în prima zi. Vor vedea punctul galben care indică începerea bebelușului: acesta începe în esență de la microbiota vaginală, așa cum era de așteptat din metoda nașterii. Îl vor vedea coborând la fund în doi ani și jumătate, făcând o călătorie lungă, care este echivalentă cu microbiota fecală a adulților sănătoși. Voi începe, să văd cum se întâmplă totul.

Observați - amintiți-vă, un pas înseamnă o săptămână - observați cum se schimbă comunitatea microbiană din scaunul unui copil de la o săptămână la alta și că schimbarea săptămânală este mult mai mare decât diferența dintre fiecare adult din acel grup de microbiomi umani. Acestea sunt acele pete maronii până la capăt. Ascultă: micuțul se apropie de flora intestinală a adulților. Aceasta este de aprox. până la vârsta de doi ani. Și acum vine ceva foarte interesant. Tipul primește tratament cu antibiotice pentru infecțiile urechii. Urmăriți această schimbare uriașă în comunitate și apoi recuperarea bruscă. Voi derula înapoi, bine? După cum puteți vedea, există o schimbare radicală în câteva săptămâni: câteva luni de declin de la normal, urmată de o recuperare relativ rapidă și până când ajungem în ziua 838, când se termină acest videoclip, băiețelul a ajuns practic la comunitate fecală adultă, în ciuda tratamentului cu antibiotice.

Ei bine, acest lucru este interesant, deoarece ridică întrebări fundamentale: Ce se întâmplă dacă intervenim în proces la diferite vârste? Și dacă întrerupem stadiul incipient când microbiomul se schimbă rapid? Contează deloc? Sau este ca și cum ai arunca cu pietre într-o mare furtunoasă și ai înghiți valurile valului? S-a dovedit, de exemplu, că atunci când copiii sunt tratați cu antibiotice în primele șase luni din viața lor, sunt mult mai predispuși să devină obezi decât dacă nu li s-au administrat antibiotice sau doar mai târziu. Astfel, tratamentul timpuriu al copilariei poate avea un impact major asupra comunității microbiene intestinale și, astfel, asupra sănătății ulterioare a unui individ. Și abia începem să înțelegem toate acestea. Într-o zi putem descoperi că, pe lângă efectul pe care îl au antibioticele asupra agenților patogeni rezistenți, ceea ce este, desigur, foarte important, antibioticele pot slăbi și ecosistemele florei intestinale. A fost odată că ne-am putea uita la antibiotice cu atâta groază ca astăzi dispozitivele metalice rudimentare cu care egiptenii au zdrobit creierul pentru a scurge corpul înainte de a-l îmbălsămă.

Am menționat că microbii fac o mulțime de sarcini. În ultimii ani, acestea au fost, de asemenea, legate de o serie de boli, inclusiv boli inflamatorii intestinale, boli de inimă, cancer rectal și chiar obezitate. Știm că obezitatea afectează totul. Indiferent dacă sunteți slab sau obez, acum puteți stabili cu o precizie de 90% din flora intestinală. Ei bine, sună frumos, dar nu este un număr mare pentru un test medical, deoarece cred că pot decide care doamnă este supraponderală, chiar dacă nu au o scânteie de cunoștințe despre flora intestinală. Dar s-a dovedit, de asemenea, că dacă le-am cartografiat genele, am putea spune doar cu o precizie de 60% din ADN-ul lor uman care dintre ele era obez. Ce zici de asta? Ei bine, asta înseamnă că kilogramele și jumătate de microbi care trăiesc în intestinele noastre sunt mai importante în dezvoltarea anumitor boli decât toate genele din întregul nostru grup de gene.

Știm și mai multe despre șoareci. Multe afecțiuni patologice la șoareci pot fi legate de flora intestinală. De exemplu, scleroza multiplă, depresia, autismul și desigur obezitatea. Dar de unde știm dacă diferențele microbiene care se corelează cu boala sunt cauze sau cauze? De exemplu, putem crește șoareci fără microbi proprii într-o bulă fără germeni. Apoi injectăm o doză din microbii pe care îi considerăm importanți și așteptăm ce se întâmplă. Dacă luăm microbi de la un șoarece obez și îi transplantăm într-un șoarece genetic normal care a fost crescut fără microbi proprii într-un balon, acesta va fi mai gras decât dacă ar primi microbi de la un șoarece mediu. Este interesant, dar pot exista mai multe motive pentru aceasta. Uneori, cu ajutorul microbilor, șoarecii sunt capabili să digere la fel mai bine, astfel încât să obțină mai multă energie din el. Alteori, microbii schimbă comportamentul mouse-ului. Aceasta înseamnă că mănâncă mai mult decât șoarecii obișnuiți și se îngrașă numai dacă pot mânca după bunul plac.

Uimitor, nu-i așa? Adică, microbii pot afecta comportamentul unui mamifer. Poate că le-a venit în minte dacă lucrul funcționează între rase. S-a dovedit că da. Dacă microbii unei persoane obeze sunt transplantate într-un șoarece crescut într-o bulă fără germeni, șoarecele va câștiga, de asemenea, mai multă greutate decât dacă ar fi fost obținut din microbii unei persoane sănătoase. Dar poate fi asamblată și o comunitate microbiană care, atunci când este administrată, împiedică șoarecii să devină obezi.

Același lucru este valabil și pentru malnutriție. Într-un proiect susținut de Fundația Gates, ne-am uitat la copiii din Malawi care erau în vârstă de kwashi, grav subnutriți. Șoarecii transplantați într-o comunitate în vârstă de Kwashior își pierd 30% din greutatea corporală într-o trecătoare trei săptămâni. Cu toate acestea, se recuperează atunci când primesc un supliment alimentar pe bază de unt de arahide, la fel ca și copiii din clinică. Șoarecii care își obțin microbii de la un geamăn sănătos al unui copil în vârstă de kwashior nu slăbesc. Acest lucru este interesant, deoarece, probabil, am putea testa terapii testându-le pe șoareci în care implantăm flora intestinală a unor indivizi specifici și astfel putem dezvolta chiar tratamente personalizate.

Vrem ca cât mai mulți oameni să beneficieze de descoperirea noastră. De aceea am lansat proiectul „American Gut” acum câțiva ani. Puteți fi adăugat chiar și pe harta noastră! Este cel mai mare proiect științific bazat pe donații pe internet, cu 8.000 de persoane înscrise până acum. Participanții își trimit probele de scaun, realizăm o hartă genică a microbilor lor și apoi returnăm rezultatul. De asemenea, împărtășim rezultatul - fără date cu caracter personal - oamenilor de știință, cadrelor didactice, publicului interesat, astfel încât oricine îl poate accesa. Cu toate acestea, când facem o prezentare în laboratorul nostru de la Institutul BioFrontiers și ne spunem că testăm caca cu roboți și lasere, se pare că nu toată lumea vrea să știe despre asta! (Râsete) Dar cred că da. Așa că am adus câteva truse cu mine, ca să poată încerca pe oricine dorea.

La ce bun toate acestea? Ei bine, se pare că microbii nu sunt numai buni pentru evaluarea stării noastre de sănătate, ci și pentru tratarea bolilor. Acesta este unul dintre cele mai recente rezultate pe care noi și personalul meu din Universitatea din Minnesota le putem prezenta. Deci, aceasta este o hartă a microbiomului uman. Adăugați pe hartă comunitatea microbiană a pacienților cu Clostridium difficile. A C. dif. provoacă diaree oribilă. Poate provoca până la 20 de mișcări intestinale pe zi, iar acești pacienți nu au fost expuși la antibiotic de doi ani, ceea ce este o condiție pentru a fi testați. Ce se întâmplă dacă am transplantat fecalele unui donator sănătos - această stea este, aici jos - în diaree? Ar lupta microbii buni cu răul și ar ajuta pacienții să-și revină? Să vedem exact ce se întâmplă aici. Patru dintre cei cu diaree primesc un transplant de la un donator sănătos de mai jos. Uită-te doar: poți vedea o schimbare radicală a florei intestinale aproape imediat. La o zi după transplant, toate simptomele dispar, diareea dispare și sunt practic sănătoase din nou, flora lor intestinală este ca cea a donatorului și rămâne așa. (Aplauze)

Și acesta este doar începutul. Am constatat că microbii au un efect asupra multor, multor boli, de la boli inflamatorii intestinale la obezitate și poate chiar la autism și depresie. În plus, ar fi bine să dezvoltăm un fel de GPS microbian care să ne permită să vedem nu numai unde suntem acum, ci și unde vrem să mergem și ce trebuie să facem pentru a ne atinge obiectivul. Și să fie atât de simplu încât chiar și un copil mic îl poate folosi. (Râsete)