Mi ljudi smo oduvijek brinuli o zdravlju svojih tijela,
ali nismo oduvijek bili tako dobri u shvaćanju što je bitno.
Uzmite drevne Egipćane, na primjer:
Jako su brinuli o dijelovima tijela koja su smatrali potrebnima zagrobnom životu,
ali izostavili su neke dijelove.
Ovaj dio, na primjer.
Iako su vrlo pažljivo sačuvali želudac, pluća,
jetru, i tako dalje,
mozak bi samo usitnili u kašu, izvukli ga kroz nos,
i bacili,
što zapravo i ima smisla,
jer što će nam mozak ionako?
Ali zamislite kad bi postojao zanemaren organ u našim tijelima
koji bi bio težak koliko i mozak
i u nekim pogledima bio jednako toliko bitan za to što smo,
ali o kojem znamo jako malo i prema kojem postupamo jednako nemarno.
I zamislite kad, kroz novi napredak znanosti,
bismo baš započinjali razumijevati
njegovu važnost za to kako razmišljamo o sebi.
Ne biste li željeli znati više o tome?
Pa, ispada da imamo nešto baš takvo:
naša crijeva,
ili prije, njihove mikrobe.
Ali nisu samo mikrobi u našim crijevima oni važni.
Mikrobi po cijelom našem tijelu
ispadaju zbilja kritični za cijeli raspon razlika
koji čine različite ljudima onime što jesu.
Pa na primjer, jeste li primijetili
kako neke ljude komarci grizu puno češće nego druge?
Ispada da je svačije anegdotalno iskustvo sa kampiranja zapravo istinito.
Na primjer, mene rijetko grizu komarci,
ali moja ih partnerica Amanda privlači u rojevima,
a razlog zašto je kako imamo različite mikrobe u našoj koži
koji proizvode različite kemikalije koje komarac otkriva.
Sad, mikrobi su također vrlo važni u polju medicine.
Tako, na primjer, koje mikrobe imate u crijevima
određuje točno koja sredstva protiv bolova su otrovna za vašu jetru.
Također određuju hoće li ili neće drugi lijekovi pomoći oko stanja vašeg srca.
A, barem ako ste vinska mušica,
vaši mikrobi određuju s kim želite imati seks.
Nismo to još dokazali na ljudima
ali možda je samo pitanje vremena prije nego otkrijemo. (Smijeh)
Dakle mikrobi izvode ogroman raspon uloga.
Pomažu nam probaviti hranu.
Pomažu nam obrazovati imunološki sustav.
Pomažu nam oduprijeti se bolestima,
a možda čak mogu utjecati na naše ponašanje.
Pa kako bi mapa svih tih mikrobnih zajednica izgledala?
Dobro, ne bi izgledala točno poput ovog,
ali to je koristan vodič za razumijevanje biološke raznolikosti.
Različiti dijelovi svijeta imaju različite pejzaže organizama
koji su odmah svojstveni jednom mjestu ili drugom
ili drugom.
S mikrobiologijom, na neki je način isto, iako moram vam biti iskren:
Svi mikrobi u biti izgledaju isto pod mikroskopom.
Pa umjesto da ih pokušavamo identificirati vizualno,
što činimo je gledamo njihove slijedove DNA,
a u projektu zvanom Projekt ljudskog mikrobioma,
Nacionalni instituti za zdravlje su financirali taj projekt od 137 mil. dolara
gdje se stotine istraživača sakupilo
kako bi mapiralo sve A-ove, T-ove, G-ove i C-ove,
i to sve od tih mikroba u ljudskom tijelu.
Pa kad ih uzmemo zajedno, izgledaju ovako.
Sad je malo teže reći tko živi gdje, nije li?
Što moj laboratorij radi je razvija računalne tehnike koje nam omogućuju
da uzmemo sve te terabajte podataka iz slijedova
i pretvorimo ih u nešto što je malo korisnije, poput mape,
i tako dok to napravimo sa podacimo ljudskog mikrobioma
od 250 zdravih dobrovoljaca,
to izgleda nekako ovako.
Svaka točka ovdje predstavlja sve složene mikrobe
u cjelokupnoj mikrobijalnoj zajednici.
Vidite, rekao sam vam kako oni u osnovi svi izgledaju isto.
A ono što gledamo je svaka točka predstavlja jednu mikrobijalnu zajednicu
sa jednog mjesta na tijelu jednog zdravog dobrovoljca.
I možete vidjeti kako su različiti dijelovi mape u različitim bojama,
gotovo kao odvojeni kontinenti.
A što ispada
je kako te, kao različite regije na tijelu,
sadrže vrlo različite mikrobe.
Tako da što imamo je ima oralnu zajednicu tamo gore u zelenom
Preko na drugoj strani imam kožnu zajednicu u plavom,
vaginalnu zajednicu u ljubičastom,
te potom točno dolje na dnu, imamo fekalnu zajednicu u smeđem.
A tek smo tijekom zadnjih nekoliko godina
otkrili kako su mikrobi u različitim dijelovima tijela
zapanjujuće različiti jedni od drugih.
Pa ako pogledam samo na mikrobe neke osobe
u ustima i crijevima,
ispada kako je razlika među tim mikrobijalnim zajednicama
ogromna.
Veća je od razlike mikroba ovog grebena
i mikroba ove prerije.
Tako da je nevjerojatno kad razmislite o tome.
Što to znači je kako par desetaka centimetara razlike po ljudskom tijelu
čini više razlike vašoj mikrobijalnoj ekologiji
nego stotine milja po Zemlji.
Ali to ne znači kako dvije osobe izgledaju u osnovi isto
u staništu istog dijela tijela.
Vjerojatno ste čuli
kako smo poprilično isti u pogledu naše ljudske DNA.
Vi ste 99,99 posto identični u pogledu vaše ljudske DNA
osobi koja sjedi do vas.
Ali to nije tako kod mikroba crijeva:
možete dijeliti samo 10 postotnu sličnost
sa osobom koja sjedi do vas u pogledu crijevnih mikroba.
A to je toliko različito koliko i bakterije ove prerije
od bakterija ove šume.
Tako ti različiti mikrobi
imaju sve te različite vrste uloga o kojima sam vam pričao
svašta od probavljanja hrane
do uključenosti u različite vrste bolesti,
preradi lijekova, i tako dalje.
Pa kako oni čine sve te stvari?
Dobro, djelomično zato što
iako je samo kilogram i pol tih mikroba u našem crijevu,
zapravo nas nadmašuju u brojnosti.
A koliko nas nadmašuju?
Pa, po to ovisi o tome što smatrate našim tijelima.
Jesu li ovo naše stanice?
Svatko se od nas sastoji od 10 trilijuna ljudskih stanica,
ali skrivamo i do 100 trilijuna mikrobijalnih stanica.
Tako da nas brojčano nadmašuju 10:1.
Sad, možete misliti, dobro, ljudi smo zbog naše DNA,
ali ispada kako svatko od nas ima oko 20.000 ljudskih gena,
ovisno o tome što točno računate,
ali od čak dva milijuna do 20 milijun mikrobijalnih gena.
Tako da na koji god način da gledate, vrlo smo brojčano nadmašeni
od strane naših mikrobijalnih simbionata.
A ispada kako u dodatku tragovima naše ljudske DNA,
također ostavljamo tragove naše mikrobijalne DNA
na svemu što dotaknemo.
Pokazali smo u istraživanju prije nekoliko godina
da se zapravo može spojiti dlan nečije ruke sa
računalnim mičem koji rutinski koristi
sa sigurnošću od 95 posto.
To je izašlo u znanstvenom časopisu prije nekoliko godina,
ali važnije, bilo je upotrebljeno u "CSI:Miami"
tako da znate da je zbilja istina.
(Smijeh)
A otkud uopće naši mikrobi dolaze?
Ako, kao ja, imate pse ili djecu,
vjerojatno imate neke mračne sumnje o tome,
koje su sve istinite, usput.
Pa isto kako možemo spojiti vas i vašu računalnu opremu
po mikrobima koje dijelite,
možemo vas spojiti i sa vašim psom.
Ali ispada kako u odraslih,
mikrobijalne su zajednice relativno stabilne,
pa čak i ako živite zajedno s nekim,
održat ćete svoje odvojene mikrobijalne identitete
kroz razdoblja tjedana, mjeseci, čak godina.
Ispada kako naše prve mikrobijalne zajednice
puno ovise o načinu na koji smo rođeni.
Tako bebe koje izađu normalnim putem,
svi su njihovi mikrobi u osnovi poput vaginalne zajednice,
dok kod beba rođenih carskim rezom,
svi njihovi mikrobi izgledaju kao koža.
A to može biti u vezi sa nekim razlikama
u zdravlju povezanih sa carskim rezom,
poput više astme, više alergija, čak i više pretilosti,
što je sve bilo povezano sa mikrobima sada,
a kad o tome razmislite, do nedavno, svaki je preživjeli sisavac
bio porođen kroz porođajni kanal,
tako da bi nedostatak tih zaštitinih mikroba
s kojima smo se surazvili mogao biti zbilja važan
za puno tih različitih uvjeta za koje sada znamo kako utječu na mikrobiom.
Kad je moja vlastita kćer rođena prije nekoliko godina
hitnim carskim rezom,
uzeli smo stvar u svoje ruke
i pobrinuli se da bude prekrivena tim vaginalnim mikrobima
koje bi dobila prirodno.
Sad, zbilaj je teško reći je li to imalo utjecaja
baš na njeno zdravlje, jel tako?
Sa uzorkom veličine samo jednog djeteta, bez obzira koliko je voljeli,
zapravo nemate dovoljnu veličinu uzorka
da shvatite što se dešava u prosjeku,
Ali sa dvije godine, još nije imala upalu uha,
pa držimo prekrižene prste da je to - to.
A još i više, počinjemo raditi klinička ispitivanja s više djece
kako bi shvatili ako ovo ima općenit zaštitni učinak.
To kako smo rođeni ima ogroman učinak na koje mikrobe imamo u početku,
ali gdje idemo nakon toga?
Što vam ponovo ovdje pokazujem je mapa
podataka Projekta ljudskog mikrobioma,
pa svaka točka predstavlja uzorak s jednog mjesta na tijelu
jednog od 250 zdravih odraslih.
Vidjeli ste djecu kako se razvijaju fizički.
Vidjeli ste ih kako se razvijaju mentalno.
Sada, po prvi put, vidjet ćete
dijete jednog mog kolege kako se razvija mikrobijalno.
Dakle ono što ćemo gledati
je gledati ćemo stolicu ove bebe,
fekalnu zajednicu, koja predstavlja crijevo,
uzorkovanu svaki tjedan kroz gotovo dvije i pol godine.
I tako krećemo od prvog dana.
Što će se dogoditi je dijete će započeti kao ova žuta točka,
i možete vidjeti kako kreće u osnovi iz vaginalne zajednice,
kako bismo i očekivali iz njegovog oblika poroda.
A što će se dogoditi tijekom ovih dvije i pol godine
je kako će otputovati cijelim putem dolje
da odgovara odrasloj fekalnoj zajednici zdravih dobrovoljaca dolje na dnu.
Samo ću pokrenuti ovo pa ćemo vidjeti kako se to dešava.
Što možete vidjeti, a zapamtite svaki je korak ovoga samo jedan tjedan,
što možeti vidjeti je kako iz tjedna u tjedan,
promjene u mikrobijalnoj zajednici fekalija ovog djeteta,
razlike iz tjedna u tjedan su puno veće
nego razlike između pojedinih zdravih odraslih
u grupi uključenoj u Projekt ljudskog mikrobioma,
koji su ove smeđe točke dolje na dnu.
I možete vidjeti kako se počeo približavati odrasloj fekalnoj zajednici.
Ovdje smo na otprilke dvije godine.
Ali nešto zapanjujuće će se dogoditi uskoro.
Dobija antibiotike radi upale uha.
Što možete vidjeti je ta ogromna promjena u zajednici,
nakon koje slijedi relativno brz oporavak.
Premotat ću vam to.
A ono što vidim je kako samo tijekom tih nekoliko tjedana,
imamo puno korjenitiju promjenu,
Smetnja brojnim mjesecima normalnog razvoja,
koju slijedi relativno brz oporavak.
a do vremena kad dosegne dan 838,
koji je kraj ovog videa,
možete vidjeti kako je u biti dosegao zdravu odraslu zajednicu u stolici,
usprkos tom uplivu antibiotika.
Ovo je vrlo zanimljivo jer podiže temeljna pitanja
o tome što se događa kad se upletemo u različitim dobima djetetovog života.
Je li ono što činimo u ranoj dobi, gdje se mikrobiom mijenja tako brzo
zbilja nešto znači,
ili je to poput bacanja kamena u olujno more,
gdje će mreškanje jednostavno nestati?
Dobro, fascinantno, ispada da ako djeci date antibiotike
u prvih šest mjeseci života,
veća je vjerojatnost da će kasnije postati pretili
nego ako ne dobiju antibiotike tada ili ih dobiju kasnije,
tako da što činimo u ranoj dobi može izvršiti značajne utjecaje
na mikrobijalnu zajednicu crijeva i na kasnije zdravlje
koje tek počinjemo shvaćati.
Dakle ovo je očaravajuće jer jednog dana, u dodatku poslijedicama
antibiotika na bakterije otporne na antibiotike,
koje su vrlo važne,
možda također slabe mikrobijalne ekosustave naših crijeva,
pa ćemo se možda jednog dana odnositi prema antibioticima sa istom stravom
koju trenutno čuvamo za onaj metalni alat
koji su Egipćani koristili za usitnjavanje mozgova
prije nego bi ih izvukli tijekom balzamiranja.
Spomenuo sam kako mikrobi imaju sve te bitne uloge,
A također su sada, baš tijekom zadnjih nekoliko godina,
bili povezani sa cijelim rasponom različitih bolesti,
uključujući upalnu bolest crijeva,
srčane bolesti, rak debelog crijeva,
i čak pretilost.
Pretilost ima zbilja veliku poveznicu, kako ispada,
i danas, možemo reći jeste li mršav i ili pretili
sa 90 postotnom točnošću
gledajući mikrobe vaših crijeva.
Sad, iako to može zvučati upečatljivo,
na neki je način malo problematično kao medicinski test,
jer vjerojatno možete reći koji su od tih ljudi pretili
bez da znate išta o mikrobima njihovih crijeva,
ali ispada da čak i kad bi izvukli potpune slijedove njihovih genoma
i imali sam njihov ljudski DNA,
mogli bi predvidjeti koji je pretio sa samo oko 60 posto točnosti.
Tako da to je zapanjujuće, jel tako?
Što to znači je kako kilogram i pol mikroba koje nosite uokolo sa sobom
mogu biti važniji za neke zdravstvene prilike
nego svaki pojedini gen vašeg genoma.
A onda u miševa, možemo učiniti toliko toga više.
U miševa, mikrobi su povezani sa svim vrstama dodatnih prilika,
uključujući stvari poput multiple skleroze,
depresije, autizma, te ponovo, pretilosti.
Ali kako možemo reći jesu li te mikrobijalne razlike
koje uzajamno odgovaraju bolestima uzroci ili posljedice?
Dobro, jedna stvar koju možemo je možemo uzgojiti nešto miševa
bez ikakvih vlastiti mikroba u mjehuru bez klica.
Tad možemo dodati neke mikrobe za koje mislimo kako su važni,
i gledati što se događa.
Kad uzmemo mikrobe sa pretilog miša
i presadimo ih u genetski normalnog miša
koji je uzgojen u mjehuru bez vlastitih mikroba,
postaje deblji nego ako ih dobije od običnog miša.
Zašto se ovo događa je posve zapanjujuće, ipak.
Nekad je ono što se događa kako im mikrobi
pomažu probaviti hranu učinkovitije iz iste prehrane,
pa dobijaju više energije iz svoje hrane,
no u drugim slučajevima, mikrobi zapravo utječu na njihovo ponašanje.
Što čine je kako jedu više nego normalan miš,
pa postaju debeli samo ako im pustimo da jedu onoliko koliko bi željeli.
Ovo je zbilja izvanredno, zar ne?
Ukazuje kako mikrobi mogu utjecati na ponašanje sisavaca.
Pa se možda pitate možemo li učiniti ovakve stvari i među vrstama,
i ispada da ako uzmete mikrobe iz pretile osobe
i presadite ih u miševe koje ste uzgojili bez klica,
ti će miševi također postati deblji
nego ako su primili klice iz mršave osobe,
ali možemo osmisliti mikrobijalnu zajednicu kojom ih možemo cijepiti
kako bismo spriječili takvo debljanje.
To također možemo učiniti i sa pothranjenošću.
Tako u projektu kojeg financira zaklada Gates,
što gledamo su djeca u Malawiju
koja imaju kvašiorkor, dubok oblik pothranjenosti,
a miševi kojima usadimo zajednicu kvašiorkora
izgube 30 posto tjelesne mase
u samo tri tjedna,
ali možemo im vratiti zdravlje koristeći taj isti dodatak temeljen na maslacu od kikirikija
koji se koristi za djecu u klinici,
a miševi koji prime zajednicu
od zdravih identičnih blizanaca djece sa kvašiorkorom su u redu.
Ovo je zbilja zapanjujuće jer nagoviješta kako možemo provoditi terapije
iskušavajući ih na čitavoj hrpi različitih miševa
sa crijevnim zajednicama pojedinih ljudi
i možda krojiti te terapije sve do razine pojedinca.
Mislim kako je zbilja važno da svatko ima priliku
sudjelovati u ovom otkriću-
Tako, prije par godina,
počeli smo ovaj projekt nazvan Američko crijevo,
koji vam omogućuje da zauzmete mjesto za sebe na ovoj mikrobijalnoj mapi.
To je sada najveći grupno financirani znanstveni projekt za koji znamo --
preko 8.000 ljudi je potpisalo do sada.
Što se događa jest, oni pošalju svoje uzorke,
mi izvučemo slijedove DNA njihovih mikroba te im potom šaljemo rezultate nazad.
Također ih šaljemo, lišene identiteta, znanstvenicima, prosvjetiteljima,
zainteresiranim članovima šire javnosti, i tako dalje,
tako da svatko može imati pristup podacima.
U drugu ruku,
kada radimo obilaske našeg laboratorija u institutu Biofrontiers,
i objasnimo da koristimo robote i lasere kako bi gledali u kakicu,
ispada kako to ne želi znati svatko.
(Smijeh)
Ali nagađam da puno vas želi,
pa sam donio nešto opreme ovdje ako vas zanima
da je i sami iskušate.
Dakle zašto bismo mogli željeti ovo?
Pa, ispada kako mikrobi nisu samo važni
za otkrivanje gdje smo u pogledu zdravlja,
već i da zapravo mogu liječiti bolesti.
Ovo je jedna od najnovijih stvari koje smo bili u stanju vizualizirati
sa kolegama sa Sveučilišta Minnesote.
Dakle eto mape ljudskog mikrobioma ponovo.
Što gledamo trenutno --
Dodat ću zajednicu nekih ljudi sa C. diff.
Dakle, to je strašan oblik proljeva
gdje morate ići do 20 puta dnevno,
a ovi ljudi nisu koristili terapiju antibioticima kroz dvije godine
prije nego što su postali kvalificirani za ovu probu.
Dakle što bi se dogodilo ako bi presadili nešto stolice iz zdravog davaoca,
one zvijezde dolje na dnu,
u ove pacijente.
Bi li se dobri mikrobi borili sa lošim mikrobima
i pomogli im vratiti zdravlje?
Pa pogledajmo točno što se tamo događa.
Četirima od tih pacijenata će upravo biti presađen uzorak
od zdravog davaoca na dnu,
a što možete vidjeti je kako odmah,
imate tu temeljitu promjenu u zajednici crijeva.
Dakle jedan dan nakon što izvršite presađivanje,
svi se ti simptomi raščiste,
proljev nestaje,
i ona je u biti ponovno zdrava, počinje nalikovati na davateljevu zajednicu
i ostaje takva.
(Pljesak)
Tek smo na početku ovog otkrića.
Tek otkrivamo da mikrobi utječu
na sve te različite vrste bolesti,
od upalne bolesti crijeva do pretilosti,
te možda i autizma te depresije.
Što trebamo uraditi, ipak,
moramo razviti nešto kao mikrobijalni GPS,
gdje nije da samo znamo gdje smo trenutno
nego i gdje želimo stići i što trebamo učiniti
kako bismo tamo i stigli,
i moramo biti u stanju učiniti to dovoljno jednostavnim
da ga čak i dijete može koristiti. (Smijeh)
Hvala vam.
(Pljesak)