Людина завжди дбала про своє фізичне здоров’я, але не завжди цінувала цінність кожної частини свого тіла. Наприклад, стародавні єгиптяни ретельно дбали про частини свого тіла, які вважалися важливими в іншому світі, але не дбали про інші. Так само, як тут. Хоча шлунок, легені, печінка та інші, подрібнений пульпою мозок ретельно зберігалися, їх витягували через ніс і просто викидали. У ньому був пайок, врешті-решт, для чого мозок? І якщо в нашому тілі був занижений орган, який важить стільки ж, скільки і мозок, і якщо ми його беремо, це настільки ж визначально, хто ми є, і про який ми все ще мало про це знаємо, і вважаємо це низькою річчю ? І припустимо, що наука тільки що потрапила туди, щоб почати шукати, наскільки важливо бути тим, ким ми є? Не було б добре знати про це більше?

тими

Ну, виявляється, у нас теж є одне: наша кишкова система та мікроби, які в ній живуть. Але важливі не тільки мікроби в кишечнику. Ті, хто живе в нас/- це всі ключові елементи відмінностей між людьми. Дозвольте навести приклад. Вже було помічено, що комарі кусають когось більше, ніж інших?

Виявляється, для цього кемпінгового чутка є підстава. Наприклад, комарі мені не сильно шкодять. Вони летять до моєї напарниці Аманди. Це пов’язано з тим, що інші мікроби живуть на нашій шкірі, вони виробляють різні хімічні речовини, і це не має значення для комара.

Мікроби також дуже важливі в медицині. Наприклад, мікроби, які живуть у нашому кишечнику, визначають, чи шкідливий препарат знешкоджує нашу печінку. Також від них залежить, чи можна лікувати наше серце певним препаратом. У випадку з мускулами це також залежить від мікробів, хто з ким спариться. Для людей це ще не доведено, але, можливо, це лише питання часу. Краще пізно, ніж ніколи. (Сміх)

Тож мікроби виконують різноманітні завдання. Вони допомагають травленню, тренують імунну систему, борються з хворобами, можливо, навіть впливають на нашу поведінку. Як би виглядала карта мікробних спільнот? Ну, не зовсім так, але це також добре для розуміння біорізноманіття. У різних ландшафтах землі мешкають різні істоти, характерні для даного місця: це, це. або для цього. Подібна ситуація і в мікробіології, хоча мушу визнати: мікроскоп становить приблизно. всі мікроби виглядають однаково. Тому ми ідентифікуємо їх не на око, а дивлячись на їх послідовність ДНК. У рамках проекту “Мікробіом людини”, який фінансує NIH на суму 173 мільйони доларів, сотні дослідників співпрацюють, щоб скласти карти послідовностей A, T, G, C і, отже, мікроби в організмі людини. Якщо ми все це складемо, це займе приблизно ми отримуємо це. Нелегко сказати, хто де живе, це правда?

Наша лабораторія розробляє комп’ютерні процедури, щоб максимально чітко представити багато терабайт даних послідовності як карту. Якщо взяти напр. дані 250 здорових добровольців проекту мікробіоми людини, ми отримуємо цю цифру. Кожна точка вказує на сукупність мікробів у цілій мікробній спільноті. Я ж тобі казав, правда - вони абсолютно однакові! Отже, кожна точка представляє мікробну спільноту з частини тіла здорового учасника. Різні частини карти мають різні кольори, ніби вони представляють інший континент. Карта показує, що ці - різні частини тіла - містять різні мікроби. Спільнота в роті показана тут зеленим кольором. З іншого боку, синя спільнота, що живе у шкірі. Вагінальне співтовариство має фіолетовий колір, а посередині, знизу, фекальне співтовариство має коричневий колір. В останні роки ми зрозуміли, що мікроби, що живуть у різних частинах тіла, напрочуд відрізняються один від одного. Якщо порівняти мікроби окремої людини, скажімо, ротову та кишкову флору, то виявиться, що різниця між цими двома спільнотами величезна. Різниця більша, ніж між мікробами, що мешкають на цьому кораловому рифі та цій прерії. Це справді шокує, коли ти думаєш про це. Відстань півметра на тілі людини має більше значення з мікробіологічної точки зору, ніж сотні миль на поверхні Землі.

Що не означає, що у двох особин однакові мікроби на відповідній частині тіла. Ви, напевно, чули, що дивлячись на нашу ДНК - це приблизно ми всі однакові. ДНК людини в нас на 99,99% ідентична людині, яка сидить поруч з нами. Те саме не стосується кишкової флори. Можливо, наприклад, що лише 10% кишкової флори, що сидить поруч з нами, є однаковим з нашою. Про різницю в розмірах між прерією та бактеріями в лісі.

Як я вже говорив, ця різноманітність мікробів виконує різні завдання, починаючи від травлення, через свою роль у хворобі і закінчуючи метаболізмом ліків. Що робить їх здатними на це? Ну, частково, навіть незважаючи на те, що в наших кишках живе всього лише півкілограма мікробів, їх кількість перевищує кількість. Наскільки велика ця перевага? Ну, це залежить від того, що ми маємо на увазі під своїм тілом. Наші клітини? Ну, ми всі маємо приблизно Налічується 10 трильйонів клітин людини, однак приблизно Ми забезпечуємо середовищем існування 100 трильйонів мікробних клітин. Тож дивлячись на них, їх удесятеро більше. Але ми також можемо сказати, що наша ДНК робить нас людьми. Кожен з нас має бл. Він має 20 000 людських генів. залежно від того, що ми в нього розраховуємо. Однак наші мікроби можуть мати до 2-20 мільйонів генів. У будь-якому випадку ми маємо велику кількість мікробних симбіонтів. Також виявилося, що ми залишаємо за собою не тільки сліди нашої людської ДНК, але і свої мікроби, коли чогось торкаємось. Кілька років тому ми показали, що присвоєння долоні комп'ютера звичній миші можна виконати з 95% точністю. Про це було опубліковано в науковому журналі кілька років тому. Насправді "детективи в Маямі" також показували, тож новина, безумовно, правдива! (Сміх)

Але звідки беруться наші мікроби? Якщо вони утримують собаку чи мають дитину, вони, очевидно, мають про це якесь уявлення і, звичайно, вони не помиляються. Ну, ви можете спілкуватися не тільки зі своїми гаджетами на основі звичайних мікробів, але і зі своєю собакою. Також було виявлено, що мікробні спільноти відносно стабільні у дорослих. Навіть якщо двоє дорослих живуть разом, вони зберігають свою "мікробну ідентичність" протягом тижнів, місяців або навіть років.

Наші перші мікробні спільноти багато в чому залежать від способу народження. Всі мікроби у немовлят, які народилися природним шляхом, походять із піхви, тоді як мікробна спільнота народжених шляхом кесаревого розтину нагадує їх шкіру. Це може бути дещо пов’язано з проблемами здоров’я імператорських немовлят: частіша астма, алергія та надмірна вага. Все це пов’язано з мікробами. Подумайте: нещодавно жили лише ссавці, які потрапили у світ через піхву. Відсутність захисних бактерій, з якими ми розробили, може бути причиною багатьох захворювань, при яких роль мікробіому доведена.

Коли кілька років тому народилася моя маленька дівчинка - це було екстрене кесарів розтин - ми взяли справу у свої руки: ми намазали її самі вагінальними мікробами, які вона зазвичай отримувала б. Звичайно, ви не можете точно знати, чи це насправді вплинуло на ваше здоров’я. Якщо ми дивимося лише на одну дитину, як би ми її не любили, статистичний обсяг вибірки занадто малий, щоб зробити загальні висновки. Ну, нашій доньці два роки, але у неї навіть не було вушних інфекцій, і ми стискаємо її, щоб так і було. Зовсім недавно ми проводимо клінічні випробування на кількох дітях, щоб перевірити, чи має процедура захисний ефект.

Спосіб народження впливає на наявність мікробів у нас на початку, але що буде далі? Карта, яку я показую, все ще базується на проекті Human Microbiome Project. Крапки означають зразок з частини тіла одного з 250 здорових дорослих суб'єктів. Очевидно, вони бачили, як підростали діти. Вони також могли засвідчити свій розумовий розвиток. І зараз вони вперше можуть спостерігати розвиток мікробів у одного з дітей мого колеги. То що ми побачимо? Ми побачимо дитячий кал, калову мікробіоти, що представляє кишкову флору, відбирають щотижня протягом майже двох з половиною років. Ми почнемо в перший день. Вони побачать жовту крапку, яка вказує на початок дитини: вона, по суті, починається з вагінальної мікробіоти, як і очікувалося від методу пологів. Вони побачать, як він за два з половиною роки опуститься на дно, здійснивши довгу подорож, що еквівалентно мікрофлорі калу здорових дорослих. Почну, подивлюсь, як усе це відбувається.

Зверніть увагу - пам’ятайте, один крок означає тиждень - спостерігайте, як мікробна спільнота в стільці дитини змінюється від тижня до тижня, і щотижневі зміни значно більші, ніж різниця між кожним дорослим у даній групі людських мікробіомів. Це ті коричневі плями аж донизу. Послухайте: маленький хлопець наближається до кишкової флори дорослих. Це приблизно до дворічного віку. А тепер приходить щось дуже цікаве. Хлопець отримує лікування антибіотиками від вушних інфекцій. Поспостерігайте за цією величезною зміною в громаді, а потім раптовим одужанням. Я перемотую назад, гаразд? Як бачите, за кілька тижнів відбувається кардинальна зміна: кілька місяців зниження від норми, а потім відносно швидке відновлення, і до того моменту, коли ми доходимо до 838-го дня, коли це відео закінчується, маленький хлопчик практично досяг дорослої фекальної спільноти, незважаючи на лікування антибіотиками.

Ну, це цікаво, оскільки порушує фундаментальні питання: Що станеться, якщо ми втрутимось у процес у різному віці? А якщо ми порушимо ранній етап, коли мікробіом швидко змінюється? Це взагалі має значення? Або це як кидати каміння у бурхливе море і ковтати брижі хвилі? Наприклад, виявилося, що коли діти лікуються антибіотиками протягом перших шести місяців їх життя, вони набагато частіше страждають ожирінням, ніж якби їм не давали антибіотики або лише пізніше. Таким чином, лікування в ранньому дитячому віці може мати великий вплив на мікрофлору кишечника і, отже, на подальше здоров’я людини. І ми тільки починаємо все це розуміти. Одного разу ми можемо виявити, що на додаток до впливу антибіотиків на стійкі патогени, що, звичайно, дуже важливо, антибіотики також можуть послабити екосистеми кишкової флори. Колись, ми могли б дивитись на антибіотики з таким жахом, як сьогодні, на елементарні металеві пристрої, якими єгиптяни розтирали мозок, щоб осушити тіло перед бальзамуванням.

Я згадав, що мікроби виконують багато завдань. За останні кілька років вони також були пов’язані з цілим рядом захворювань, включаючи запальні захворювання кишечника, хвороби серця, рак прямої кишки та навіть ожиріння. Ми знаємо, що ожиріння впливає на все. Чи є ви худорлявими або ожирілими, тепер можна визначити з точністю до 90% з вашої кишкової флори. Ну, це звучить красиво, але це не велика цифра для медичного обстеження, тому що я думаю, що вони можуть вирішити, яка дама має зайву вагу, хоча вони не мають іскри знань про її кишкову флору. Але також виявилося, що якщо ми нанесли на карту їх гени, ми могли б лише з 60% точністю визначити з людської ДНК, хто з них страждає ожирінням. Як щодо цього? Ну, це означає, що півтора кілограма мікробів, які мешкають у нашому кишечнику, важливіші у розвитку певних захворювань, ніж усі гени у всьому нашому генофонді разом узятих.

Ми знаємо ще більше про мишей. Багато патологічних станів у мишей можуть бути пов’язані з кишковою флорою. Наприклад, розсіяний склероз, депресія, аутизм і звичайно ожиріння. Але як ми можемо дізнатися, чи є мікробні відмінності, що корелюють із захворюваннями, причинами чи причинами? Наприклад, ми можемо вирощувати мишей без власних мікробів у мікробному міхурі. Потім ми вводимо дозу мікробів, яких ми вважаємо важливими, і чекаємо, що станеться. Якщо ми візьмемо мікроби у ожирілої миші і пересадимо їх у генетично нормальну мишу, яка вирощена в міхурі без власних мікробів, вона буде товстішою, ніж якби вона отримала мікроби від середньої миші. Це цікаво, але причин для цього може бути кілька. Іноді буває, що за допомогою мікробів миші краще перетравлюють те саме, тому отримують з цього більше енергії. Інший раз мікроби змінюють поведінку миші. Це означає, що вони їдять більше, ніж середня миша, і товстіють лише якщо можуть їсти, як їм заманеться.

Дивно, чи не так? Я маю на увазі, що мікроби можуть впливати на поведінку ссавця. Можливо, вони мають на увазі, чи працює ця річ між расами. Виявилося, що так. Якщо мікроби ожирілої людини пересадити миші, вирощеній у мікробному міхурі, миша також набере більше ваги, ніж якби вона була отримана від мікробів здорової людини. Але також може бути зібрана мікробна спільнота, яка при введенні запобігає ожирінню мишей.

Те саме стосується недоїдання. У проекті, підтриманому Фондом Гейтса, ми розглянули дітей у Малаві, які були у віці квашіор та сильно недоїдали. Миші, трансплантовані у спільноту віку Квашіор, втрачають 30% ваги свого тіла за швидкоплинні три тижні. Однак вони одужують, отримуючи дієтичну добавку на основі арахісового масла, як і діти в клініці. Миші, які отримують свої мікроби від здорового близнюка дитини у віці квашиор, не худнуть. Це цікаво, тому що, можливо, ми могли б протестувати терапію, перевіряючи їх на мишах, яким ми імплантуємо флору кишечника, і таким чином навіть розробляємо персоналізовані методи лікування.

Ми хочемо, щоб якомога більше людей скористалися нашим відкриттям. Ось чому ми запустили проект «Американська кишка» кілька років тому. Вас навіть можуть додати на нашу карту! Це найбільший науковий проект, заснований на пожертвуванні в Інтернеті, до цього часу на нього зареєстровано 8000 людей. Учасники подають свої зразки стільця, ми робимо генетичну карту їх мікробів, а потім повертаємо результат. Ми також ділимося результатом - без персональних даних - з науковцями, викладачами, зацікавленими представниками широкої громадськості, тому кожен може отримати до нього доступ. Однак, коли ми проводимо презентацію в нашій лабораторії в Інституті BioFrontiers і говоримо нам, що ми тестуємо корм за допомогою роботів і лазерів, здається, що не всі хочуть про це знати! (Сміх) Але, мабуть, ти маєш. Тоді я приніс із собою кілька наборів, щоб він міг спробувати кого хоче.

Що всього цього хорошого? Ну, виявляється, мікроби корисні не лише для оцінки нашого здоров’я, але і для лікування захворювань. Це один із останніх результатів, який я та мій співробітник Університету Міннесоти можемо представити. Отже, це карта людського мікробіома. Додайте на карту мікробну спільноту пацієнтів із Clostridium difficile. A C. різниця викликає жахливу діарею. Це може спричинити до 20 випорожнень на день, і ці пацієнти не піддавались дії антибіотиків протягом двох років, що є умовою тестування. Що, якби ми пересадили кал здорового донора - ця зірка тут, внизу - на діарею? Чи добрі мікроби боротимуться зі злом та допоможуть пацієнтам одужати? Давайте подивимося, що саме тут відбувається. Четверо з хворих на діарею отримують трансплантацію від здорового донора нижче. Тільки подивіться: ви можете майже відразу побачити кардинальну зміну кишкової флори. Через день після трансплантації всі симптоми зникають, діарея зникає, і вони знову практично здорові, їх флора кишечника схожа на донорську, і вона залишається такою. (Оплески)

І це лише початок. Ми виявили, що мікроби впливають на багато-багато захворювань - від запальних захворювань кишечника до ожиріння і, можливо, навіть аутизму та депресії. Крім того, непогано було б розробити своєрідний мікробний GPS, який би дозволив нам бачити не лише те, де ми перебуваємо зараз, але і те, куди ми хочемо йти і що нам потрібно зробити для досягнення нашої мети. І нехай це буде настільки просто, що ним зможе скористатися навіть маленька дитина. (Сміх)