Роб Найт Как нашите микроби ни правят това, което сме TED Talk Субтитри и препис TED

Здравето на тялото ни винаги е било важно за нас, но не винаги сме знаели какво е важно. Да вземем например древните египтяни, които са запазили определени части от тялото за отвъдното, докато са премахнали други части, като тази. Докато внимателно запазват стомаха, белите дробове, черния дроб и т.н., те разчленяват мозъка, изваждат го през носа и го изхвърлят. Освен това има смисъл, кой се нуждае от мозък? Ами ако имахме някакъв пренебрегван орган, със същото тегло като мозъка и в някои отношения също толкова индивидуално характерен, но който едва разбираме и следователно е подценяван? Биха ли нови доказателства предполагали, че този орган е критичен за нас, не бихте ли искали да научите повече за него? Всъщност имаме нещо подобно: нашите черва - по-точно неговите микроби. Важни са не само чревните микроби,

по-скоро микробите в тялото засягат много от нашите отличителни черти. Например, някои от нас се ухапват от комари много по-често от други. Всъщност тази легенда за къмпинг е вярна. Ухапват ме комари Б. рядко, но партньорката ми Аманда привлича цели рояци. Причината са различни кожни микроби

и отделените от тях вещества, които се възприемат от комарите. Освен това микробите са много важни от медицинска гледна точка. По този начин нашите чревни микроби решават дали някои болкоуспокояващи са токсични за черния дроб или лекарството лекува сърдечни заболявания.

При плодовите мухи микробите решават с кого да правят секс. Все още не сме доказали това при хората, но може да е въпрос на време. (Смях) Микробите изпълняват безброй функции. Те подпомагат храносмилането ни, стимулират имунната ни система и ни помагат да се борим с болестите,

и може би дори влияят на поведението ни. Как изглежда карта на всички тези асоциации на микроби? Не точно като този, който всъщност илюстрира неговото биологично разнообразие. Различните региони на нашия свят се характеризират с характерни пейзажи и организми, както е показано в тези 3 примера. Микробиологията е подобна, въпреки че трябва да призная, че всички микроби изглеждат еднакво под микроскоп. Вместо да го определяме визуално, ние разглеждаме неговата ДНК последователност. В „Проектът за човешки микробиоми“, финансиран от NIH със 155 милиона евро, стотици изследователи се събират, за да картографират As, Ts, Gs и Cs на всички човешки микроби. Като цяло изглежда така. Трудно е да се каже кой къде живее, нали?

Моята лаборатория разработва компютърно подпомагани технологии, за да приведе терабайтите на ДНК последователностите в ясна форма. Данните за човешкия микробиом от 250 здрави доброволци изглеждат така. Всяка точка представлява всички сложни микроби в цяла микробна асоциация. Казах, че да, всички изглеждат еднакво. Всяка една точка означава микробната асоциация на телесен регион на здрав участник. Виждате различни области на дисплея в различни цветове, почти като отделни континенти. Различните части на тялото имат различни микроби. Тук имаме оралната флора в зелено; кожната флора отсреща в синьо; вагиналната флора във виолетова, а отдолу чревната флора в кафява. Само през последните няколко години разбрахме, че микробите в различните части на тялото са много различни. Ако сравните микробите в устата и червата на човек, ще откриете огромни разлики между тези микробни асоциации. Разликата е по-голяма, отколкото между микробите на този риф и тази прерия. Това е доста забележително. Разстояние от половин метър в човешкото тяло показва по-големи микробиологични разлики от стотици километри на земята.

Освен това бактериите в едни и същи области на тялото са различни при всеки човек. Със сигурност знаете, че всички хора имат много сходна ДНК. Вашата ДНК е 99,99% идентична с тази на човека, който седи до вас. Това не се отнася за вашата чревна флора; което съответства само на 10% с чревната флора на вашия съсед. Това съответства на разликата между бактериите в тази прерия и тази гора.

Както споменахме, различните микроби имат различни функции: смилане на храната, въздействие върху различни заболявания, разграждане на наркотици и др. Но как правят всичко това? Нашите чревни микроби тежат само 1,5 кг, но те ни превъзхождат. Колко са в мнозинството? Зависи от това как определяме тялото си. Да вземем клетките. Всеки от нас се състои от около 10 трилиона клетки, докато ние съхраняваме до 100 трилиона микробни клетки. Така че вие сте с 10: 1 по-добри от нас. Или казваме, че човешката ДНК ни оформя. Всеки от нас има около 20 000 гена, в зависимост от това как броите, и 2 до 20 милиона микробни гени. Независимо как го гледате, нашите микробни симбионти са значително по-малко. Не само оставяме човешката ДНК, но и микробната ДНК върху всичко, до което се докоснем.

Преди няколко години показахме в проучване, че дланта на дланта на човек може да бъде присвоена на редовно използваната му компютърна мишка с 95% точност. Това беше научно публикувано преди няколко години и също се появи в поредицата "CSI: Маями", тогава трябва да е истина. (смях)

Откъде идват нашите микроби? Ако, подобно на мен, имате кучета и деца, между другото непременно ще имате лоши предположения, всички от които са верни. Не само микробите в компютърното ви оборудване отговарят на вас, но и на кучето ви. Въпреки това, микробните асоциации при възрастни са относително стабилни, дори ако живеете с някого, можете да запазите микробната си идентичност в продължение на седмици, месеци, дори години.

Първите ни микробни асоциации се определят от начина, по който се раждаме. Бебетата, родени обикновено, имат микроби от вагинална флора, докато бебетата, родени чрез цезарово сечение, имат кожни микроби. Може да има връзка между здравословните проблеми и раждането чрез цезарово сечение. Например, увеличените случаи на астма, алергии и дори затлъстяване са свързани с микробите. Доскоро бозайниците се раждаха само през родовия канал. Липсата на тези защитни микроби, с които еволюирахме, може да е причина за различни симптоми, свързани с микробиома.

Когато дъщеря ми се роди чрез спешно цезарово сечение преди няколко години, решихме да изложим тялото й на вагиналната флора, както в случая на естественото раждане. Трудно е да се разбере дали това се е отразило на здравето им. Дори да ги обичаме, техните отделни случаи не позволяват общо твърдение. Сега е на 2 години и все още не е имала ушна инфекция. Нека стискаме палци. Сега изследваме повече деца в клинични проучвания и проверяваме дали това обикновено има защитен ефект.

Видът на раждането определя първите ни микроби.

Какво следва след това? Ето данните от Проекта за човешки микробиом отново. Всяка точка представлява телесен регион на един от 250 здрави възрастни участници. Знаете как децата се развиват физически и психически. Тук можете да видите за първи път как детето на моя колега се развива микробно. Виждаме как микробите на изпражненията на това бебе, чревната флора, се променят на седмични интервали в продължение на почти 2½ години. Започвайки от първия ден, жълтата точка, първо виждаме вагинална флора, както се очакваше от раждането. В продължение на 2½ години той се движи надолу и в края наподобява чревната флора на здрав възрастен. Ето ни. Гледайте какво се случва. Всеки скок съответства на седмица.

Седмичната промяна в микробите на изпражненията от това дете е по-голяма от разликата между здрави възрастни, кохортата на Human Microbiome Project, показана в кафяво по-долу. Както можете да видите, сега достига до чревната флора на възрастен. Вече минаха около 2 години. Сега се случва нещо забележително, поради инфекция на ухото му се дават антибиотици и това е последвано от огромна промяна в чревната му флора, която бързо се нормализира. Ще ви покажа още веднъж. В рамките на тези няколко седмици виждаме силен спад, по-голям, отколкото в месеците на развитие, който веднага се нормализира отново. Към 838 ден, в края на видеото, той има чревна флора на здрав възрастен, въпреки ефектите на антибиотика.

Това е много интересно, защото повдига основни въпроси. Какъв ефект имат антибиотиците върху децата? Каква роля играе възрастта? Важно ли е лечението за малки деца, защото микробиомът се променя толкова много, или е като да хвърлиш камък в бурното море, където движещите се кръгове са размити от вълни? Ако бебетата се лекуват с антибиотици през първите 6 месеца, те са по-склонни да затлъстяват по-късно, отколкото без или след по-късно лечение. Счита се, че ефектът от ранните лечения върху чревната флора и по-късно здравето е огромен и все още е слабо разбран. Това е впечатляващо. Следователно антибиотиците не само причиняват устойчиви бактерии, което е важен проблем, но също така могат да унищожат чревната ни флора. Трябва да се страхуваме, че един ден ще презираме антибиотиците, както и металните инструменти, използвани от древните египтяни за разчленяване на мозъците на труповете, преди да бъдат мумифицирани.

Споменах всички важни функции на микробите. През последните няколко години те са свързани с широк спектър от заболявания, като възпалителни заболявания на червата, сърдечни заболявания, рак на дебелото черво и дори затлъстяване. Смята се, че затлъстяването е силно повлияно от това. Днес изследването на чревната флора може да предскаже 90% от това дали човек е със затлъстяване или не. Това е впечатляващо, но незначително като медицински тест, тъй като хората със затлъстяване могат да бъдат разпознати, без да се анализира чревната им флора. Но дори последователността на пълния геном, човешката ДНК, би предсказала затлъстяването само с 60% вероятност. Впечатляващо, нали? 1,5 кг микроби, които носим, са по-важни за някои заболявания, отколкото който и да е ген в нашия геном.

Много повече е възможно при мишки. Различни заболявания са свързани с микроби при мишки, включително а. Множествена склероза, депресия, аутизъм и затлъстяване. Но дали микробните разлики са причина или следствие от тези заболявания? За да изясним, можем да отглеждаме мишки в стерилна среда без собствени микроби. След това можем да добавим потенциално интересни микроби и да наблюдаваме как те се развиват. Ако вземем микроби от затлъстела мишка и ги трансплантираме в генетично нормална мишка, отгледана в среда без микроби, мишката става по-дебела, отколкото при микроби от нормална мишка. Причината за това е очарователна. Понякога микробите помагат за по-ефективното смилане на храната, така че енергийната печалба да е по-голяма. В други случаи микробите променят поведението на мишките, така че да ядат повече от обикновена мишка и да дебелеят само с неограничена храна.

Много забележително, нали? Така че микробите влияят върху поведението на бозайниците. Работи ли този експеримент и между видове? Също така, ако вземете микробите от затлъстел човек и ги трансплантирате в мишки без микроби, мишките ще станат по-дебели от микробите от слаб човек. Можем също така да създадем микробна превръзка, която няма да причини напълняване

или това помага срещу недохранване. Фондация Гейтс финансира проект за изследване на деца в Малави, които имат квашиоркор, тежка форма на недохранване. Ако микробите квашиоркор бъдат трансплантирани на мишки, те ще загубят 30% от теглото си за 3 седмици. Ако спазвате същата диета с фъстъчено масло като децата в клиниката, ще възвърнете нормалното си тегло. Ако обаче мишките получат микроби от здрав близнак от общността Kwashiorkor, нищо не се случва. Това е чудесно, защото може да даде възможност за опити за терапия с чревната флора на индивиди при многобройни мишки и следователно за разработване на индивидуални терапии.

Всеки трябва да има възможност да участва в това развитие. Преди няколко години стартирахме американския проект Gut [Gut], където всеки може да намери своето място на микробната карта. Днес, с повече от 8000 регистрирани участници, това е най-големият научен проект за краудфандинг. Вие изпращате вашата проба, ние определяме ДНК на микробите и изпращаме резултата обратно. Също така публикуваме резултатите анонимно за учени, преподаватели и заинтересовани граждани, за да осигурим достъп до данните. Обясняваме на посетителите на нашата лаборатория в BioFrontiers Institute, че изследваме изпражненията с лазери и роботи, но това не е задължително да интересува всички. (Смях) Сигурно ви е интересно, затова донесох няколко пакета, които да вземете, ако искате да опитате сами.

Защо правим това Не само можем да използваме микробите, за да оценим здравето си, но можем и да лекуваме болести. Успяхме да го представим наскоро, заедно с колеги от университета в Минесота. Ето представянето на човешкия микробиом отново. Този път добавям микробите от хора с C. difficile, тежко диарийно заболяване, което изисква да имате до 20 пъти на ден. Антибиотичната терапия в продължение на 2 години беше неуспешна, преди да станат кандидати за това проучване. Какво ще стане, ако трансплантираме малко изпражнения от здрав донор, показан отдолу като звезда, на пациента? Добрите микроби борят ли се с лошите и насърчават ли изцелението? Вижте какво се случва. Четирима от тези пациенти сега получават трансплантация от здравия донор в самото дъно и можете да видите как чревната флора веднага се променя радикално. Един ден след трансплантацията всички симптоми отшумяват, диарията изчезва, пациентите отново са здрави и наподобяват чревната флора на донора. И няма рецидив. (Ръкопляскания)

Ние сме в самото начало на това откритие. Започваме да разбираме, че микробите засягат тези заболявания, от хронични заболявания на червата до затлъстяване, може би дори аутизъм и депресия. Трябва да разработим някакъв вид микробен GPS, който не само ни показва къде се намираме в момента, но и каква е целта ни и как можем да я постигнем. И трябва да е толкова просто, че дори едно дете да може да го използва. (смях)