Lidé odjakživa dbali na to, aby měli zdravé tělo.
Občas ale neodhadli, o co vlastně mají dbát.
Jako třeba staří Egypťané.
Jednotlivé části těla pečlivě připravovali pro život v zásvětí,
ale některé orgány vynechávali.
Třeba tenhle.
Zatímco žaludek, plíce, játra a další orgány pečlivě uchovávali,
mozek jen rozmělnili, vytáhli ho nosem ven
a pak ho zahodili.
A proč vlastně ne?
Bůhví, k čemu nám nějaký mozek vůbec je.
Ale co když stejně přehlížíme další lidský orgán,
o stejné hmotnosti jako mozek,
který je pro nás zrovna tak zásadní,
jenže jsme ho opomíjeli, protože nebyl probádáný?
A teď díky vědeckému pokroku
najednou začínáme chápat,
jak je ten orgán pro nás důležitý?
Nezaujalo by vás to?
Něco takového totiž skutečně máme:
náš zažívací trakt,
či přesněji: mikroby, co tam jsou.
A vlastně nejde jen o mikroby v zažívacím traktu.
Mikroby máme po celém těle a díky jejich variabilitě
existují i rozdíly mezi lidmi.
Všimli jste si například,
že komáři útočí na některé lidi mnohem víc než na jiné?
Zní to jako otřepaná historka z letního tábora, ale je to opravdu tak.
Na mě například komáři skoro nejdou,
ale moji přítelkyni vždy úplně obsypou.
Je to dáno tím, že máme na pokožce jiné mikroby,
a ti vytvářejí jiné chemické látky, které z nás komáři cítí.
Mikrobi jsou důležití také z lékařského hlediska.
Stačí mít v útrobách nesprávné mikroby
a prášky na bolest vám mohou poškozovat játra.
Na mikrobech také záleží, jestli vám zaberou léky na srdce.
A kdybyste byli muška octomilka,
mohli by mikrobi i za to, kdo vás sexuálně přitahuje.
U lidí jsme nic takového zatím neprokázali,
ale třeba jsme se jen nekoukali pořádně.
(Smích.)
Mikrobi toho dělají hrozně moc.
Pomáhají nám trávit potravu.
Školí náš imunitní systém.
Zvyšují naši odolnost,
a dost možná mají vliv i na naše chování.
A tak nás napadlo zachytit mikrobiální kultury na mapě.
Tohle je sice trochu jiná mapa,
ale můžeme si na ní ilustrovat rozmanitost života.
Každý kout světa má jiný ráz
a je charakteristický jinými organismy.
Ať už žijí tady,
nebo tady,
nebo tady.
A totéž platí pro mikrobiologii.
I když mikroby, popravdě řečeno,
vypadají i pod mikroskopem skoro stejně.
Jenže my je nerozlišujeme podle jejich vzhledu,
nýbrž podle jejich DNA.
Máme k tomu "Projekt lidského mikrobiomu".
Národní institut zdraví na něj vyčlenil 173 mil. dolarů.
Stovky výzkumníků mapují
sekvence všech písmen DNA
veškerých mikrobů lidského těla.
A když to udělají,
dostanou takovýto výsledek.
Jenomže z toho zrovna nevyčtete, kde který mikrob žije.
A tak naše laboratoř s pomocí výpočetní techniky
zpracovává terabajty sekvenovaných dat,
abychom vytvořili něco jako přehlednou mapu.
Vyšli jsme z dat o mikrobiomech
získáných od 250 zdravých dobrovolníků.
A tohle je výsledná mapa.
Každá tečka představuje samostatnou mikrobiální kulturu.
Já vám říkal, že mikroby jsou k nerozeznání.
Každá tečka tedy odpovídá samostatné mikrobiální kultuře
z jiné části těla, či od jiného dobrovolníka.
Jednotlivé části mapy jsou od sebe barevně odlišené,
jako různé kontinenty.
To proto, že mikroby žijící na různých částech těla
se od sebe výrazně odlišují.
Takže zelená barva například označuje mikroby z úst.
Na druhé straně jsou modří mikrobi z pokožky.
Kultura z vagíny je fialová.
A úplně dole je hnědou barvou fekální kultura.
Zjistili jsme to teprve nedávno,
ale mikrobi z různých částí těla se ohromně odlišují.
Stačí téže osobě odebrat mikroby
z úst a ze zažívacího traktu.
Rozdíly mezi oběma kulturami budou obrovské.
Větší než mezi mikroby
z korálového útesu
a mikroby odsud z prérie.
Vlastně je to až k nevíře.
V mikrobiální ekologii vašeho těla
znamená pár decimetrů větší rozdíl než stovky kilometrů na Zemi.
Z toho ovšem neplyne,
že mikroby ze stejných částí těla vypadají u všech lidí stejně.
Asi víte,
že podle DNA jsme všichni skoro stejní.
Vaše DNA je z 99,99 % úplně stejná jako DNA člověka,
který sedí vedle vás.
O střevních mikrobech to neplatí.
Vaši střevní mikrobi se shodují
s mikroby vašeho souseda jen asi z 10 %.
Tedy jako bakterie odtamtud prérie
a bakterie z tohoto lesa.
Mikrobi jsou tedy rozmanití,
a jak jsem říkal, plní rozmanité role:
tráví potravu,
hrají roli při různých nemocech,
pomáhají vstřebávat léky atd.
Jak to všechno dělají?
Zčásti díky tomu,
že i když jich ve střevech máme jen jeden a půl kila,
jsou proti nám v přesile.
Jak moc jsou v přesile?
Přijde na to, jak chápete své tělo.
Jako souhrn buněk?
Každý z nás sestává asi z 10 bilionů lidských buněk.
Jenže mikrobiálních buněk máme 100 bilionů.
Jsou v přesile deset ku jedné.
Možná si říkáte,
že lidmi nás činí naše DNA.
Jenže lidských genů máme (podle různých kritérií) jen asi 20 tisíc,
kdežto mikrobiálních genů je v nás 2 až 20 milionů.
Mikrobiální symbionti tak nad námi
mají značnou převahu.
Dokonce se ukázalo, že když se něčeho dotknete,
zůstane na tom DNA vašich mikrobů.
Před pár lety jsme dokázali,
že lze s 95% přesností určit,
kdo pravidelně užívá určitou počítačovou myš.
Vyšlo to před pár lety ve vědeckém časopise,
ale hlavně se to objevilo v "Kriminálce Miami",
takže sami vidíte, že je to pravda.
(Smích.)
Odkud se ale naši mikrobi vůbec berou?
Pokud máte jako já děti nebo psy, asi máte neblahé tušení.
A nejste daleko od pravdy.
Tak jako podle mikrobů poznáme, jakou užíváte počítačovu myš,
poznáme i vašeho psa.
Ale mikrobiální kultury u dospělých jsou poměrně stabilní.
I když s někým žijete,
vaše mikrobiální identita zůstává
po celé týdny, měsíce i roky neměnná.
Naše počáteční mikrobiální kultura
však hodně záleží na tom, jak se narodíme.
Děti narozené klasicky
mají mikroby podobné vaginální kultuře,
kdežto děti narozené císařským řezem
mají mikroby podobné pokožkové kultuře.
Důsledkem toho je patrně i to,
že děti narozené císařským řezem
jsou náchylnější k astmatu, alergiím či obezitě.
To vše je dnes spojováno s mikroby.
Koneckonců, každý savec až donedávna
přicházel na svět porodním kanálem.
S vaginálními mikroby jsme tedy evolučně spjatí,
a pokud na nás při porodu nepřejdou,
může to souviset s určitými chorobami.
Moje dcera přišla před pár lety na svět
akutním císařským řezem.
My jsme však dohlédli na to,
aby na ni byli vaginální mikrobi dodatečně přeneseni.
Těžko s jistotou říct, zda to mělo na její zdraví nějaký vliv.
Jedno dítě, i když vám na něm moc záleží,
není dostatečný vzorek,
abychom vyvodili obecné závěry.
Ale zatím naše dcerka například nedostala zánět uší,
a už jí jsou dva roky.
Hlavně však začínáme klinicky testovat další děti.
Chceme ověřit,
zda vaginální mikroby obecně zvyšují jejich imunitu.
Porod tedy zásadně ovlivňuje,
s jakými mikroby vstoupíme do života.
Ale co se děje potom?
Tohle je další mapa podle dat
"Projektu lidského mikrobiomu".
Každá tečka je vzorek z určité části těla
jednoho z 250 zdravých dospělých.
Jistě už jste viděli, jak se u dětí vyvíjí tělo či intelekt.
Teď ale poprvé v životě uvidíte,
jak se u dítěte vyvíjí mikrobiom.
Ze stolice dítěte mého kolegy jsme totiž pravidelně
odebírali vzorky fekálních mikrobů.
Sbírali jsme je každý týden po dobu necelých 2,5 let.
Tady je první den.
Kulturu dítěte znázorňuje ta žlutá tečka.
Fekální mikroby dítěte se zpočátku podobají vaginálním,
což odpovídá způsobu porodu.
Během dalších dvou a půl let se však kultura dítěte přesune sem dolů,
takže bude vypadat jako fekální kultura zdravého dospělého.
Teď se podíváme, jak k tomu dochází.
Každý krok představuje změnu během pouhého týdne.
Vidíte tedy,
jak se fekální kultura dítěte každý týden mění.
Každá změna je mnohem větší,
než jaké jsou rozdíly mezi jednotlivými,
zdravými dospělými jedinci,
což jsou ty hnědé tečky úplně dole.
Když jsou dítěti asi dva roky,
jeho mikrobi se už blíží dospělým.
Jenže teď se něco stane.
Dítě dostane antibiotika na zánět ucha.
Dojde k prudké změně,
načež se vše opět rychle vrací do normálu.
Pustím vám to ještě jednou.
Vidíte, že stačilo pár týdnů
a radikální proměna nejprve vývoj o celé měsíce vrátila,
jen aby se výchylka opět rychle dorovnala.
Video končí dnem 838, kdy je fekální kultura dítěte
plně srovnatelná s kulturou dospělého jedince,
a to i přes zásah v podobě antibiotik.
To nás dovádí k zásadní otázce:
jaký vliv mají zásahy v různých etapách života dítěte.
Pokud se mikrobiom u dětí tak bleskově vyvíjí,
není vnější zásah
jenom bezvýznamný plivanec
do rozbouřeného moře?
Kupodivu se ukázalo,
že když dítěti mladšímu půl roku
podáte antibiotika,
bude mít větší sklony k obezitě
než děti, které antibiotika poprvé dostanou ve starším věku.
Zásahy v raném věku tak mohou
výrazně souviset s naším pozdějším zdravím,
a my to teprve začínáme odhalovat.
Riziko antibiotik tak možná není jen
v narůstající rezistenci bakterií,
což je také důležité,
ale možná i v tom,
že nabourávají ekosystém našich mikrobů.
Jednou pro nás antibiotika možná budou strašák -
tak jako kovové nástroje,
jimiž Egypťané rozmělňovali mozek,
než ho vytáhli ven.
Řekl jsem, že mikrobi plní řadu důležitých úloh.
Během pár posledních let se rovněž ukazuje,
že souvisejí s rozmanitými chorobami.
Patří sem střevní záněty,
srdeční choroby, rakovina tlustého střeva,
ale i obezita.
Na tu mají mikrobi výrazný efekt.
Dnes už podle střevních mikrobů
s 90% přesností poznáme,
zda patří štíhlému či obéznímu člověku.
Přesto je problematické zakládat na tom lékařské testy.
Sami přece i bez mikrobů poznáte,
která z těchto žen je obézní.
Zajímavé ale je, že kdybyste to zkoušeli poznat podle jejich DNA,
měli byste jen 60% šanci to uhodnout.
Jinak řečeno,
jeden a půl kila mikrobů,
které si s sebou nesete,
možná ovlivňuje vaše zdraví
víc než libovolný gen vašeho genomu.
Pokusy ukázaly,
že přinejmenším u myší
mikrobi souvisejí se vznikem řady dalších chorob,
jako je roztroušená skleróza,
deprese, autismus
a již zmiňovaná obezita.
Jak ale poznáme, že mikrobiální změny
jsou příčinou, a nikoli následkem choroby?
Například tak,
že ve sterilním prostředí chováme myši, které nemají vlastní mikroby.
Pak jim určité konkrétní mikroby dodáme
a čekáme, co se stane.
Když například mikroby z obézní myši
předáme geneticky normální myši,
která nemá vlastní mikroby,
bude ta myš o dost tlustší,
než kdyby dostala mikroby od normální myši.
A děje se to z pozoruhodných příčin.
Někteří mikrobi jenom myším pomáhají
účinněji trávit potravu,
takže z ní získají více energie.
Ale jiní mikrobi přímo ovlivňují, jak se myši chovají.
Takové myši se prostě stávají žravějšími,
takže sice tloustnou, ale jen pokud mají neomezeně potravy.
A to určitě stojí za pozornost.
Plyne z toho,
že mikrobi dokáží ovlivňovat chování savců.
A funguje to dokonce napříč živočišnými druhy.
Pokud například vezmete mikroby obézního člověka
a přenesete je na myši, které nemají vlastní mikroby,
tak budou tlustější než myši,
které dostanou mikroby od štíhlého člověka.
Umíme však uměle vytvořit mikrobiální kulturu,
která myším přibrat zabrání.
A stejně lze zabránit i podvýživě.
V rámci projektu sponzorovaného manžely Gatesovými
se věnujeme dětem v Malawi,
které trpí syndromem podvýživy zvaným "kwashiorkor".
Když přeneseme kwashiorkorowou kulturu na myši,
během pouhých tří týdnů ztratí 30 % tělesné hmoty.
Dokáží je však vyléčit přípravky na bázi burákového másla,
které podáváme i dětem.
Potvrdily to i pokusy, kdy jsme na myši
přenášeli kultury z jednovaječných dvojčat,
To svědčí o tom,
že myši můžeme využít,
abychom na nich testovali
léčebné účinky konkrétních kultur,
a vytvářeli tak léčebné postupy
šité na míru konkrétnímu jedinci.
Klíčové je, aby se do našich aktivit mohl zapojit úplně kdokoli.
Proto jsme spustili
projekt "Do útrob Ameriky".
Každý zájemce se může ocitnout na této mikrobiální mapě.
Jde o největší vědecký projekt na bázi crowdfundingu.
Podpořilo nás zatím přes 8 000 lidí.
Posílají nám vzorky
a my sekvenujeme DNA jejich mikrobů a posíláme jim výsledky.
Anonymizované výsledky zároveň posíláme vědcům, pedagogům,
zainteresovaným veřejným činitelům a tak dál.
Data jsou tedy přístupná komukoli.
Je ovšem pravda, že když bereme lidi na exkurzi po našem ústavu
a vykládáme,
jak s pomocí robotů a laserů zkoumáme hovínka,
ne každý to unese.
(Smích.)
Ale přeci jen jsem vám přinesl výbavu,
kdybyste si to chtěli vyzkoušet sami.
Proč nás to vlastně zajímá?
Protože mikrobi jsou nejen důležitými indikátory
našeho zdraví,
ale dokáží choroby i léčit.
Tohle je jeden z nejnovějších počinů.
Vytvořili jsme ho s kolegy z Minnesotské univerzity.
Je to další mapa lidského mikrobiomu.
Ale teď vám na ní ukážu
kulturu získanou od lidí nakažených bakterií Clostridium difficile.
Ta způsobuje příšerný průjem – musíte na záchod až 20x za den.
Pacienti se dva roky bezvýsledně léčili antibiotiky,
načež podstoupili náš pokus.
Transplantovali jsme jim část stolice zdravého dárce,
to je ta hvězdička dole.
Jak myslíte, že se souboj hodných a zlých mikrobů
projevil na zdraví pacientů?
Ukažme si, co se stalo.
Tady máme čtyři pacienty a úplně dole zdravého dárce.
Ve střevní kultuře okamžitě
nastává zásadní změna.
Pouhý den po transplantaci všechny potíže ustupují,
průjem mizí
a pacienti jsou opět zdraví.
Jejich kultura se podobá kultuře dárce a zůstává stabilní.
(Potlesk.)
Naše objevy teprve začínají.
Už víme, že mikrobi mají vliv
na rozmanité choroby,
od střevních zánětů až po obezitu,
a možná i autismus a depresi.
Pro práci s mikroby však musíme vyvinout systém navigace.
Abychom nejen věděli, kde zrovna jsme,
ale i kam se chceme posunout a kudy se tam dostaneme.
A ta navigace musí být tak jednoduchá,
aby ji mohlo používat i dítě. (Smích.)
Děkuji.
(Potlesk.)