Роб Найт Наші мікроби роблять нас тими, ким ми є TED Talk Субтитри та транскрипція TED
Ми, люди, завжди турбувались про своє здоров’я, але не завжди розуміли, що важливо. Наприклад, єгиптяни піклувались про органи, вважаючи, що вони корисні в потойбічному світі, але деякі опускали. Цей, наприклад. Хоча вони ретельно зберігали шлунок, легені, печінку тощо, вони подрібнювали мозок, виймали його через ніс і викидали. Правильно, бо що для нас робить мозок? Але що, якби це був ще один занедбаний орган, такий важливий, як мозок, і десь такий же важливий для того, хто ми є, але про кого ми так мало знаємо і до кого ставимось байдуже? Уявіть, що з розвитком науки ми тільки починаємо розуміти її важливість у тому, як ми сприймаємо себе. Ви не хотіли б знати більше про нього?
Схоже, у нас такий орган. Кишечник. Насправді мікроби в кишечнику. Важливими є не тільки кишкові мікроби. Мікроби у всьому тілі здаються надзвичайно важливими для відмінностей, що характеризують кожного з них. Наприклад, ви помітили, що одних комарі кусають частіше за інших?
Цей анекдотичний досвід зеленої трави є правдою. Мене також кусають комарі, але моя дружина Аманда приваблює рої, а причиною є різні мікроби на нашій шкірі, які виробляють різні речовини, які комарі виявляють.
Мікроби дуже важливі в медицині. Кишкові мікроби можуть зробити певні знеболюючі препарати токсичними для печінки. Вони також можуть змусити ваші серцеві ліки вирішити вашу проблему чи ні. Якщо ви оцтовий комар, ваші мікроби визначать, з ким ви хочете мати секс. Ми не знаємо, чи це справедливо для людей, але, можливо, це лише питання часу. (Сміх)
Мікроби відіграють багато ролей: вони допомагають нам перетравлювати їжу, виховують нашу імунну систему, допомагають захищатися від хвороб і навіть можуть впливати на нашу поведінку. Як виглядає карта цих мікробних спільнот? Це не виглядало б так, але це корисний посібник для розуміння біорізноманіття. У різних частинах світу існують різні ландшафти організмів, характерні для того чи іншого місця. або інший. У мікробіології це приблизно однаково, хоча, чесно кажучи, всі однакові під мікроскопом. Замість спроб візуально ідентифікувати, ми аналізуємо послідовності ДНК. У рамках проекту «Мікробіом людини», що фінансується NIH, який коштував 173 мільйони доларів, сотні дослідників співпрацювали над картографуванням нуклеотидів у ДНК: A, T, G та C, що належать до всіх мікробів в організмі людини. Коли ми приєднуємось до них, це виглядає так. Трохи важче зрозуміти, хто де живе, ні?
Ви, напевно, чули, що ми маємо майже однакові структури ДНК. Ваша ДНК на 99,99% ідентична людині поруч з вами. Але коли мова заходить про мікроби кишечника, ви лише на 10% схожі на того, хто поруч. Різниця подібна між бактеріями в цій прерії та бактеріями в цьому лісі. Ці різні мікроби мають багато різних функцій, таких як:
травлення, початок захворювання, метаболізм ліків тощо. Як вони все це роблять? Частково тому, що, хоча у нас в кишечнику близько 1,35 кг мікробів, вони переважають нас. Скільки? Це залежить від того, що, на вашу думку, формує людський організм. Це складається з наших клітин? У кожного з нас є 10 трильйонів клітин, але в нас зберігається 100 трильйонів мікробів. Тож вони в 10 разів більше за нас. Можливо, ви думаєте, що ми люди завдяки своїй ДНК, але кожен із нас має приблизно 20 000 генів - залежно від точної кількості - і від 2 до 20 мільйонів мікробних генів. У будь-якому випадку, ми перевершуємо мікроби, з якими ми живемо в симбіозі. Ми залишаємо сліди, які містять як людську, так і мікробну ДНК на всьому, до чого ми торкаємось. У дослідженні, яке відбулося кілька років тому, ми показали, що ви можете пов’язати свою долоню з чиєюсь мишею з точністю 95%. Про це писали кілька років тому в науковому журналі, але він з’явився в "СНД: Маямі", тож це точно так. (Сміх) Звідки ми беремо мікроби?
Якщо у вас є такі діти, як я, у вас є певні підозри. І це правильно. Так само, як ми асоціюємо вас з мишею, ми можемо асоціювати вас із вашою собакою.У дорослих мікробні спільноти відносно стабільні. Якщо ви живете з кимось, ви зберігаєте свою мікробну ідентичність тижнями, місяцями і навіть роками. Перші мікробні спільноти залежать від того, як ми народилися.
Немовлята, народжені природним шляхом, мають мікроби у вагінальному мікробному середовищі, тоді як у дітей, народжених шляхом кесаревого розтину, є мікроби, подібні до шкірних. Пов’язуючи це із захворюваннями, пов’язаними з кесаревим розтином: астмою, алергією та частішим ожирінням, - все це пов’язано з мікробами - тим більше, що донедавна кожне вижиле ссавець народилося через піхву, ми припускаємо, що відсутність захисних мікробів, з якими ми спільно розвивалися можуть мати вирішальне значення, оскільки багато з цих станів, які ми знаємо зараз, пов’язані з мікробіомом. Кілька років тому у мене народилася дочка шляхом екстреного кесаревого розтину,
і ми переконались, що вона була захищена від шару вагінальних мікробів, який вона могла б придбати природним шляхом. Важко оцінити точний вплив на її здоров’я. За зразком, що складається з однієї дитини, як би ми її не любили, у вас недостатньо інформації, щоб вивести загальний випадок. Йому 2 роки, він все ще не має вушної інфекції, і ми сподіваємось, що цього немає. Ми розпочали клінічні випробування з дітьми, щоб перевірити, чи має це захисний ефект. Те, як ми народжуємось, має величезний вплив на мікроби, які ми маємо,
але що буде далі? Ось карта даних, наданих проектом Human Microbiome Project. Кожна точка являє собою зразок тієї ж ділянки тіла 250 здорових дорослих людей. Ви бачили, як діти розвиваються фізично та розумово. Тепер ви побачите мікробний розвиток дитини колеги. Ми аналізували кишкову флору в калі у цієї дитини, беручи проби щотижня протягом 2 з половиною років. Перший день: дитина представлена цією жовтою крапкою. Видно, що все починається з вагінальних мікробів, як це нормально після природних пологів. Через 2 з половиною роки ця точка опуститься на дно і буде нагадувати кишкову флору здорових дорослих людей, представлених там. Я відпустив його подивитися, що станеться. Ви помітите - майте на увазі, що кожен крок - це тиждень -
що відмінності від тижня до тижня в кишковій флорі цієї дитини більші, ніж відмінності між здоровими дорослими, згідно з даними проекту “Мікробіом людини”, представленими коричневими крапками нижче. У віці 2 років він починає нагадувати кишкову флору дорослої людини. Зараз настає щось дивовижне. Дитина отримує антибіотики від вушної інфекції. У громаді відбуваються величезні зміни, а потім досить швидке відновлення. Я відновлю. Всього за кілька тижнів ми маємо більш радикальні зміни, регрес нормального розвитку з наступним досить швидким відновленням. На 838 день, наприкінці цього кліпу, це виглядає як нормальна кишкова флора дорослих, незважаючи на втручання з антибіотиками. Це викликає принципові питання щодо того, що відбувається
коли ми втручаємось у різний вік у життя дитини. Чи має значення, що ми робимо в дуже молодому віці, коли флора швидко змінюється, чи це все одно, що кинути камінь у закручене море, а хвилі навіть не видно? Якщо ви даєте дитині антибіотики в перші 6 місяців життя, вона більше схильна до ожиріння, ніж якщо давати їх пізніше. Тож те, що відбувається дуже рано, може мати великий вплив на мікробну флору та подальше здоров’я, з наслідками, які ми тільки починаємо розуміти. На додаток до головного впливу антибіотиків на стійкі бактерії, ми можемо виявити, що вони погіршують екосистему флори кишечника і дивляться на них із таким же жахом, як на металеві інструменти, якими єгиптяни торкалися мозку, щоб видалити його перед бальзамуванням. Мікроби виконують ці важливі функції лише в останні роки
Вони пов’язані з широким спектром захворювань: хвороба Крона, хвороби серця, рак товстої кишки і навіть ожиріння. Ожиріння має важливі наслідки, і сьогодні ми можемо сказати з точністю до 90%, якщо ви занадто слабкі або страждаєте ожирінням, лише після того, як мікроби в кишечнику. Хоча вражає, він не має значення як медичний тест, тому що ви бачите, хто страждає ожирінням, не знаючи, які кишкові мікроби у нього є. І якщо ми повністю послідуємо їх геному з усією їх ДНК, точність становить лише 60%. Дивно, чи не так? Це може означати, що 1,3 кг мікробів, які ви носите з собою, важливіші за певних умов, ніж будь-який ген у ДНК. Ми можемо дізнатись більше про мишей.
У мишей мікроби корелювали з різними станами, включаючи: розсіяний склероз, депресію, аутизм та ожиріння. Як ми можемо дізнатись, чи мікробні відмінності, пов’язані з цими станами, є причиною чи наслідком? Ми можемо вирощувати мишей без власних мікробів на стерильній кулі. Потім ми додаємо кілька мікробів, які ми вважаємо важливими, і бачимо, що відбувається. Коли ми беремо мікроби ожирілої миші і пересаджуємо їх генетично нормальній, вирощеній у повітряній кулі без власних мікробів, вона стає товстішою, ніж якби ми взяли мікроби у звичайної миші. Дивно, чому так трапляється. Іноді мікроби допомагають їм засвоювати одну і ту ж їжу ефективніше, тобто вони забирають більше енергії з їжі, але інколи це впливає на їх поведінку: вони їдять більше, ніж звичайна миша, тому вони набирають вагу лише в тому випадку, якщо ми даємо їм їсти стільки, скільки вони хочуть. Важливо, ні?
Виявляється, мікроби можуть впливати на поведінку ссавців. Ви дивуєтесь, чи зможемо ми це зробити і між різними видами. Якщо взяти мікроби ожирілої людини і пересадити їх стерильним вирощеним мишам, то миші набирають більше ваги, ніж якби мікроби походили від слабкої особини. Ми можемо створити мікробну спільноту, яку ми можемо прищепити, щоб запобігти набору ваги. Ми можемо зробити це і при недоїданні.
У рамках проекту, що фінансується Фондом Гейтса, ми вивчали дітей в Малаві, які страждають квашіоркором - екстремальною формою недоїдання - і миші, які отримують типову флору цієї хвороби, втрачають близько 30% ваги всього за три тижні, але ми відновлюємо їхнє здоров’я, використовуючи та сама добавка з арахісовим маслом, яка використовується для дітей у клініці, і миші, які отримують флору однояйцевих близнюків хворої дитини, нічого не мають. Це фантастика, тому що це означає, що ми зможемо направляти терапії, вивчаючи їх цілими групами мишей з кишковою флорою людей, і, можливо, ми навіть зможемо індивідуалізувати терапії. Я думаю, що важливо, щоб усі брали участь у цьому відкритті.
Кілька років тому ми розпочали проект American Gut, який дозволяє претендувати на місце на мікробній карті. Це найбільший науковий проект, що фінансується соціально. Вже зареєструвались понад 8000 людей. Вони надсилають свої зразки, ми відстежуємо їх мікробний геном і надсилаємо результати. Ми також надсилаємо їх без ідентифікації дослідникам, викладачам та зацікавленій громадськості, щоб усі мали доступ до інформації. З іншого боку, коли у нас є відвідувачі лабораторії Інституту біомежів, яким ми пояснюємо, що ми використовуємо роботи та лазери для дослідження кормів, здається, що не всі хочуть це знати. (Сміх) Однак, думаю, багато хто з вас цього хоче, тому я взяв із собою кілька комплектів, які ви можете спробувати, якщо вам цікаво. Чому ми хочемо це зробити?
Наші мікроби важливі для того, щоб з’ясувати, як ми здорові, але вони навіть можуть вилікувати хвороби. Це одна з найновіших речей, яку я бачив від своїх колег з Університету Міннесоти. Ось карта людського мікробіома знову. Я додаю мікробну флору деяких осіб, які страждають на псевдомембранозний коліт. Це жахлива форма діареї, при якій ви звертаєтесь до W.C. 20 разів на день. У цих пацієнтів лікування антибіотиками було невдалим протягом 2 років, поки вони не отримали право на це дослідження. Що станеться, якщо ми пересадимо калам здорового донора, нижню зірку, цим пацієнтам? Чи добрі мікроби боротимуться зі злими і чи відновлять здоров’я пацієнтів? Подивимось, що там буде. 4 пацієнти отримають трансплантацію від здорового донора нижче. Кишкова спільнота змінюється докорінно, негайно. На наступний день після трансплантації симптоми зникають, діарея зникає, а пацієнти здорові, спільнота подібна до донора, яка залишається стабільною. (Оплески) Ми на початку цих відкриттів.
Тільки зараз ми з’ясовуємо, що мікроби беруть участь у різних захворюваннях: від синдрому подразненого кишечника до ожиріння і, можливо, від аутизму до депресії. Однак нам потрібно зробити своєрідний мікробний GPS, який враховує поточну ситуацію та бажаний результат та те, що нам потрібно зробити, щоб його отримати. Нам потрібно зробити це досить простим для використання дитиною. (Сміх) Дякую. (Оплески)