L'uomo si è sempre molto preoccupato della salute del proprio corpo.
ma non è sempre stato altrettanto bravo a comprendere che cosa è importante.
Prendiamo, ad esempio, gli Egiziani:
erano molto interessati ad alcuni organi che ritenevano utili nell'aldilà,
ma ne tralasciavano altri.
Come questo, ad esempio.
Mentre conservavano scrupolosamente stomaco, polmoni,
fegato ed altro,
il cervello veniva spappolato, drenato attraverso il naso
e gettato via.
Il che ha un senso,
perché, in fondo, a che serve un cervello?
Supponiamo ora che nel nostro corpo ci sia un altro organo
di peso uguale al cervello,
e, in qualche modo, per noi altrettanto importante,
del quale sappiamo poco o nulla e che trattiamo con poco riguardo.
Immaginiamo, quindi, di stare appena cominciando a comprendere
grazie ai progressi della scienza,
l'importanza di tale organo per noi stessi.
Naturalmente vorremmo saperne di più!
Si dà il caso che questo organo esista davvero:
è l'intestino,
o, per meglio dire, i microbi che vi abitano.
Questi microbi non sono i soli ad essere importanti per noi.
I microbi di tutto il corpo
sono fondamentali per tutta una serie di differenze
che fanno di ciascuno di noi un essere unico.
Non so se avete notato, ad esempio,
che alcune persone, più di altre, vengono punte dalle zanzare.
L'aneddotica personale delle esperienze di campeggio lo dimostra chiaramente.
Io, ad esempio, vengo punto raramente, dalle zanzare,
ma la mia compagna, Amanda, le attrae a sciami.
Il motivo è che sulla nostra pelle ci sono microbi diversi
che producono sostanze chimiche diverse, rilevate dalle zanzare.
I microbi sono importantissimi in medicina.
Il tipo di microbi presenti nell'intestino
determina se certi antidolorifici siano tossici o no, per il fegato,
oppure se altri farmaci saranno efficaci per un disturbo cardiaco.
Nei moscerini della frutta,
i microbi determinano perfino la scelta del partner sessuale.
Per l'uomo, ciò non è stato ancora dimostrato,
ma forse è solo questione di tempo. (Risate)
I microbi, dunque, svolgono un gran numero di funzioni.
Ci aiutano a digerire il cibo.
Contribuiscono a formare il sistema immunitario.
Ci aiutano a resistere alle malattie
e possono perfino influire sul nostro comportamento.
Che aspetto potrebbe mai avere una mappa di tutte le comunità microbiche?
Beh, magari non esattamente questo,
che pure è una guida utile per comprendere la biodiversità.
I vari Paesi del globo possiedono diverse comunità microbiche
che divengono immediatamente distintive di un luogo
piuttosto che di un altro.
In microbiologia è più o meno lo stesso anche se, devo ammetterlo,
i microbi, visti al microscopio, sembrano tutti uguali.
Perciò, invece di provare a identificarli dall'aspetto,
noi osserviamo le sequenze del loro DNA
nell'ambito di un progetto, il Progetto del Microbioma Umano.
Finanziato dal MIH per 173 milioni di dollari,
questo studio ha riunito centinaia di ricercatori
per tracciare una mappa di tutte le A, T, G, C
e di tutti i microbi del corpo umano.
Presi nel loro insieme, hanno pressappoco questo aspetto.
È piuttosto difficile farsene un'idea, non è vero?
Nel mio laboratorio abbiamo sviluppato tecniche di calcolo che consentono
di trasformare questa enorme serie di dati
in qualcosa di più utile,
come, ad esempio, una mappa del microbioma umano,
ricavata da 250 soggetti sani,
che ha esattamente questo aspetto.
Ogni punto qui rappresenta tutti i microbi complessi
appartenenti a un'intera comunità microbica.
Come dicevo, in pratica sono tutti uguali.
In questa immagine, ogni punto rappresenta la comunità microbica
in un sito corporeo di un soggetto sano.
Vedete, la mappa è formata da parti con colori diversi,
simili a continenti separati.
A ciascuna di queste parti
corrisponde un'area corporea
contenente microbi molto diversi.
Quella in verde, in alto, è la comunità microbica della zona orale.
Sul lato opposto, in blu, troviamo la comunità della pelle,
poi la comunità vaginale, di colore viola,
e infine, i batteri fecali, in marrone.
Solo da pochi anni abbiamo scoperto
che i microbi presenti in diverse parti del corpo
sono molto diversi tra loro.
Osservando i microrganismi presenti
nella bocca e nell'intestino di una persona,
si scoprono differenze enormi tra le due comunità microbiche,
maggiori di quelle che esistono
tra i microbi di una barriera corallina
e i microbi di una prateria.
Pensateci, è incredibile.
Vale a dire che nei pochi centimetri, di un corpo umano,
c'è una differenziazione dell'ecologia microbica maggiore
che non in centinaia di miglia sulla Terra.
Ciò significa anche che non esistono due persone in tutto simili
nel loro habitat corporeo.
Avrete forse sentito dire
che, in termini di DNA umano, siamo tutti pressoché uguali.
In termini di DNA umano, ciascuno di voi è identico
al proprio vicino di posto al 99,99%.
Tranne per i microbi del vostro intestino
che condividono solo il 10 % di similitudine
con quelli della persona seduta accanto a voi.
Una differenza come quella tra i batteri di questa prateria
e i batteri di questa foresta.
Questi batteri così diversi
hanno tutte le diverse funzioni di cui vi ho parlato,
dalla digestione del cibo,
ad un ruolo in varie malattie,
al metabolismo dei farmaci e così via.
Ma come riescono a fare tutte queste cose?
In parte perché i batteri,
sebbene occupino un volume ridotto nel nostro corpo, sono, in realtà,
molto più numerosi di noi.
Quanto?
Beh, dipende dal modo in cui pensiamo al nostro corpo.
In termini di cellule,
ogni essere umano è formato da circa 10.000 miliardi di cellule,
ma ospita qualcosa come 100.000 miliardi di cellule microbiche.
In pratica, ci battono 10 a uno.
Si potrebbe pensare che ciò che ci rende umani è il nostro DNA,
ma in realtà ciascuno di noi possiede circa 20.000 geni umani,
a seconda di cosa di conta esattamente,
e dai 2 ai 20 milioni di geni microbici.
Quindi, siamo comunque in netta inferiorità numerica
rispetto ai nostri microbi simbionti.
Si è scoperto anche che, oltre alle tracce di DNA umano,
lasciamo anche tracce di DNA microbico
su tutto ciò che tocchiamo.
In uno studio di alcuni anni fa,
abbiamo dimostrato che dal palmo della mano di una persona
si può risalire al mouse che usa abitualmente
con una percentuale di precisione del 95%.
Lo studio è stato pubblicato su una rivista scientifica,
ma, soprattutto, è stato descritto in "CSI: Miami,"
dal che si deduce che è vero.
(Risate)
Dunque, in primo luogo, da dove vengono i nostri microbi?
Se anche voi, come me, avete dei cani o dei bambini,
probabilmente avrete atroci sospetti,
tutti fondati, tra l'atro.
Quindi, come siamo in grado di abbinarvi al vostro computer
analizzando i microbi condivisi,
possiamo anche associarvi al vostro cane.
Negli adulti, però, le comunità microbiche
sono relativamente stabili,
quindi anche se vivete con qualcuno
manterrete una vostra identità microbica separata
per intere settimane, mesi o addirittura anni.
Si è scoperto che le nostre prime comunità microbiche
dipendono in gran parte da come siamo nati.
Nei bambini nati con parto naturale,
tutti i batteri, sono simili a quelli della comunità vaginale,
mentre i bambini che nascono con parto cesareo
hanno batteri simili alle comunità microbiche della pelle.
Questa differenza potrebbe essere ricondotta ad alcuni problemi
di salute connessi alla nascita con parto cesareo,
come una maggiore predisposizione ad asma, allergie e obesità,
condizioni che sono state tutte associate a microbi.
Fino a poco tempo fa, ogni mammifero superstite
veniva partorito per vie naturali,
per cui la mancanza di quei microbi protettivi,
con i quali ci siamo evoluti, sarebbe determinante
per l'insorgere di molte malattie che coinvolgono il microbioma.
Quando è nata mia figlia due anni fa,
con un taglio cesareo d'emergenza,
abbiamo preso in mano la situazione
per garantirle quella copertura di batteri vaginali
che avrebbe dovuto ricevere naturalmente.
È molto difficile dire se la cosa abbia funzionato
in questo caso specifico.
Un campione costituito da un unico bambino, per quanto amatissimo,
non basta per avere validità statistica,
ma quello che posso dirvi è
che a due anni compiuti, non ha ancora avuto una sola otite
e quanto a noi, continuiamo a incrociare le dita.
Inoltre, stiamo iniziando sperimentazioni cliniche con altri bambini
per accertare se vi sia un effetto protettivo in generale.
Il tipo di parto, dunque, ha un effetto enorme sui microbi che abbiamo
alla nascita. Ma che succede dopo?
Quella che vedete qui è una mappa
dati del Progetto Microbioma Umano.
Ogni punto è un campione proveniente da un sito corporeo
di uno dei 250 adulti sani coinvolti nello studio.
Avete già osservato lo sviluppo fisico
e mentale dei bambini.
Per la prima volta, adesso, vedrete
il figlio di un mio collega svilupparsi dal punto di vista microbico.
Andremo ad osservare
le feci di questo bambino,
la comunità fecale, che rappresenta le viscere,
con campioni settimanali per circa due anni e mezzo.
Partiamo dal primo giorno.
Il bambino inizia qui, dove c'è questo punto giallo
e, come vedete, parte praticamente dalla comunità microbica vaginale,
come previsto, date le modalità del parto.
Nei prossimi due anni e mezzo, il bambino si muoverà
verso il basso avvicinandosi sempre più
alla comunità fecale adulta dei soggetti sani dello studio.
Faccio partire l'animazione e vediamo cosa succede.
Come vedete - ricordate che ogni passo qui è solo una settimana -
di settimana in settimana,
i mutamenti nella comuità microbica delle feci di questo bambino
sono maggiori
rispetto alle differenze tra soggetti adulti sani
del gruppo Progetto Microbioma Umano,
cioè quei punti marroni in basso.
Il bambino comincia ad avvicinarsi alla comunità fecale adulta.
Questo per circa due anni.
Ma ecco che accade qualcosa di straordinario.
Il bambino prende degli antibiotici per un'otite.
Nella comunità si verifica un enorme cambiamento,
seguito da un recupero relativamente rapido.
Ve lo faccio rivedere.
In queste poche settimane, possiamo osservare
un cambiamento molto più radicale,
una battuta d'arresto di mesi nel normale sviluppo,
seguita da un recupero relativamente rapido,
e una volta raggiunto il giorno n. 838,
che coincide con la fine del video,
il bambino ha praticamente raggiunto la comunità fecale adulta sana,
nonostante l'intervento degli antibiotici.
Questo interessante studio solleva questioni fondamentali
su ciò che accade quando si interviene in età diverse della vita del bambino.
Ma intervenire nella fase iniziale, mentre il microbioma muta rapidamente,
ha davvero importanza?
O è come gettare un sasso in un mare in tempesta,
che disperde ogni increspatura?
Si è scoperto che i bambini che hanno preso antibiotici
nei primi sei mesi di vita,
sono più a rischio di obesità rispetto a quelli
che non hanno preso antibiotici o li hanno presi dopo i sei mesi.
Agire sui bambini nella prima infanzia può avere un impatto
profondo sulla comunità microbica intestinale e sulla salute futura
che solo ora stiamo cominciando a comprendere.
La cosa ci interessa perché un giorno, oltre agli importantissimi effetti
che hanno sui ceppi antibiotico-resistenti,
gli antibiotici potrebbero iniziare
a degradare gli ecosistemi microbici dell'intestino umano.
In futuro, potremmo guardare agli antibiotici con lo stesso orrore
che oggi riserviamo agli strumenti metallici
usati dagli Egizi per spappolare il cervello,
eliminandolo prima dell'imbalsamazione.
I microbi hanno molte importanti funzioni
e, negli ultimi anni, sono stati messi in relazione
con tutta una serie di malattie:
malattia infiammatoria intestinale,
malattie cardiache, cancro del colon
e perfino obesità.
Ciò è vero soprattutto per l'obesità. Oggi, infatti,
si può dire se una persona sia magra oppure obesa
con una precisione del 90%
osservando la sua flora intestinale.
Per quanto ciò possa sembrare eclatante,
in un certo senso, come test medico, è un po' problematico, perché
possiamo certo stabilire quale di queste due persone sia obesa
senza sapere nulla delle loro colonie intestinali.
Tuttavia, anche facendo una sequenza completa dei loro genomi,
di tutto il loro DNA umano,
potremmo dire chi è obeso solo col 60% di precisione.
Incredibile, vero?
Questo significa che quel chilo e mezzo circa di microbi che ci portiamo dietro
forse è più importante per la nostra salute
di qualunque altro gene nel nostro genoma.
Con studi su cavie, possiamo fare di meglio.
Nei topi, i microbi sono stati associati a malattie di ogni genere,
come sclerosi multipla,
depressione, autismo e, di nuovo, obesità.
Ma come possiamo stabilire se queste differenze microbiche
associate alle malattie siano cause o effetti?
Possiamo provare ad allevare dei topi
privi di microbi propri, in ambiente sterile.
Poi possiamo aggiungere microbi che riteniamo importanti
e vedere cosa succede.
Quando si prelevano microbi da un topo obeso
e si trapiantano in un topo geneticamente normale,
allevato in un ambiente sterile, questo ingrasserà di più
rispetto a topi che ricevono microbi provenienti da un topo normale.
Perché questo accade, è davvero incredibile.
A volte i microbi aiutano il topo
a digerire il cibo presente nella dieta in modo più efficiente,
quindi il topo assume più energia dal cibo.
Altre volte, però, i microbi influiscono sul comportamento.
Il topo mangia di più di quanto mangerebbe un topo normale,
quindi i topi ingrassano solo se li lasciamo mangiare a volontà.
Notevole, non credete?
Ciò implica che i microbi influiscono sul comportamento dei mammiferi.
Sarebbe possibile fare questo genere di cose tra specie diverse?
La risposta è che se si prelevano microbi da una persona obesa
e si trapiantano in topi allevati in ambiente sterile,
i topi ingrassano in misura maggiore
che se avessero ricevuto microbi da persone magre.
Noi, però, possiamo progettare una comunità microbica
da inoculare nei topi per prevenire l'aumento di peso.
Stesso discorso per la malnutrizione.
In un progetto finanziato da Gates Foundation, ad esempio,
stiamo osservando bambini del Malawi, affetti
da kwashiorkor, una forma di malnutrizione acuta.
Le cavie che ricevono trapianti di comunità kwashiorkor
perdono il 30% di massa corporea
in sole 3 settimane,
ma le curariamo con un integratore a base di burro di arachidi,
lo stesso usato in clinica per i bambini,
e i topi che ricevono la comunità
dai gemelli identici sani dei bambini kwashiorkor, stanno bene.
Un fatto davvero straordinario che suggerisce la possibilità
di terapie pilota, testate su gruppi diversi di cavie
con comunità intestinali individuali,
calibrando le terapie fino a renderle completamente personalizzate.
Penso sia molto importante che ciascuno di noi abbia
l'opportunità di partecipare a questa scoperta.
Un paio di anni fa,
abbiamo avviato un progetto, American Gut,
che consente a ciascuno di noi di comparire su questa mappa.
Si tratta del più vasto progetto scientifico collettivamente finanziato
esistente, oltre 8.000 persone hanno aderito fino ad oggi.
Funziona così: loro c'inviano i loro campioni,
noi mappiamo il DNA dei loro microbi e poi inviamo loro i risultati.
Rilasciamo i risultati, privi di elementi di identificazione,
a scienziati, educatori e persone del pubblico interessate,
tutti possono accedere ai dati
Invece, quando facciamo
le visite guidate al nostro laboratorio, il BioFrontiers Institute,
e spieghiamo al pubblico che usiamo robot e laser per esaminare la cacca,
pare che nessuno sia troppo curioso di sapere.
(Risate)
Ma immagino che molti di voi lo siano,
perciò ho portato con me dei kit, nel caso v'interessi
provare in prima persona.
Perché provare?
Beh, pare che i microbi non siano importanti solo
per verificare il nostro stato di salute,
ma siano anche in grado di curare delle malattie.
Questa è una delle ultime cose che abbiamo potuto constatare
insieme ai colleghi dell'Università del Minnesota.
Ed ecco di nuovo la mappa del microbioma umano.
Quello che vedremo ora...
Aggiungerò la comunità di alcune persone affette da C.diff.,
una terribile forma di diarrea che ti costringe
ad evacuare anche 20 volte al giorno.
Aver praticato terapia antibiotica per 2 anni senza risultati
era il requisito per l'ammissione all'esperimento.
Cosa sarebbe accaduto trapiantando parte delle feci di un donatore sano,
la stellina che si vede in basso,
in uno di questi pazienti?
I batteri buoni avrebbero lottato contro quelli cattivi
per aiutarli a ristabilirsi?
Vediamo che cosa è successo.
Quattro pazienti hanno ricevuto un impianto
dal donatore sano in basso
e si vede immediatamente
come la comunità viscerale cambi radicalmente.
Dopo un solo giorno dal trapianto,
non c'erano più sintomi,
la diarrea era scomparsa,
erano praticamente guariti, con valori simili alla comunità dei donatori sani.
E sani sono rimasti.
(Applausi)
Siamo solo all'esordio di questa scoperta.
Abbiamo appena capito che i microbi sono coinvolti
in tutta una serie di patologie,
dalla malattia cronica intestinale all'obesità,
e forse persino all'autismo e alla depressione.
C'è bisogno di elaborare
una sorta di GPS microbico che ci consenta,
non solo di sapere dove ci troviamo esattamente,
ma anche di stabilire dove vogliamo andare
e cosa fare per arrivarci.
Dobbiamo fare in modo da renderlo tanto semplice
che anche un bambino sia in grado di usarlo.
Grazie.
(Applausi)