Dimmi che batteri hai e ti dirò chi sei.

Rob Knight è un pioniere dello studio dei microbi umani, quella comunità di microscopici organismi unicellulari che vivono nel nostro corpo e che hanno un ruolo importantissimo - ed ampiamente inesplorato - nel mantenimento della nostra salute. Come afferma Rob Knight: "Quel chilo e mezzo circa di microbi che ci portiamo appresso potebbe essere molto più importante di ogni singolo gene presente nel nostro genoma". Scopriamo insieme perché.

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)