Como nossos micróbios nos tornam quem somos

Rob Knight é pioneiro no estudo dos micróbios humanos, a comunidade de minúsculos organismos unicelulares que vivem dentro de nossos corpos que têm um enorme e amplamente inexplorado papel na nossa saúde. "O quilo e meio de micróbios que você carrega com você pode ser mais importante do que cada gene em seu genoma", diz Rob. Descubra o porquê.

Nós, humanos, sempre fomos muito
preocupados com a saúde do nosso corpo,

mas nunca fomos bons
em descobrir o que é importante.

Pegue os antigos egípcios, por exemplo:

bem preocupados com as partes do corpo
que achavam que precisariam no pós-vida,

porém deixavam algumas partes de lado.

Esta parte, por exemplo.

Embora fossem bem cuidadosos
em preservar o estômago, os pulmões,

o fígado, e assim por diante,

eles esmagavam o cérebro,
drenavam-o pelo nariz

e o jogavam fora.

O que faz sentido, na verdade,

afinal, o que o cérebro faz por nós?

Mas, imagine se houvesse um tipo
de órgão negligenciado em nosso corpo,

que pesasse tanto quanto o cérebro

e, de algum modo, ele fosse
tão importante para nós,

mas soubéssemos pouco sobre ele
e o tratássemos com descaso.

E imagine se, por meio
dos novos avanços científicos,

começássemos a entender

a sua importância para a forma
como pensamos sobre nós.

Você não gostaria
de saber mais sobre isso?

Bem, acontece que temos
algo exatamente assim:

nosso intestino,

ou melhor, seus micróbios.

Mas não são apenas os micróbios
em nossos intestinos que são importantes.

Os micróbios, por todo nosso corpo,

são decisivos para toda
uma série de diferenças

que nos tornam quem somos.

Por exemplo, já notou

como algumas pessoas são mais picadas
por mosquitos do que outras?

Acontece que aquela experiência
que todos têm num acampamento é real.

Por exemplo, raramente
sou picado por mosquitos,

mas minha companheira, Amanda,
os atrai em massa,

e o motivo é porque nós temos
micróbios diferentes em nossa pele

que produzem substâncias químicas
diferentes que os mosquitos detectam.

Agora, os micróbios também são importantes
no campo da medicina.

Então, por exemplo,
os micróbios do seu intestino

determinam se um analgésico
em particular é tóxico para o seu fígado.

Também determinam se remédios funcionam
ou não para o seu problema cardíaco.

E, se você for uma mosca da fruta,
pelo menos,

os micróbios determinarão
com quem você vai querer transar.

Não demonstramos isto em humanos ainda,

mas talvez seja só uma questão de tempo
até descobrirmos. (Risos)

Os micróbios exercem
uma gama enorme de funções.

Eles nos ajudam a digerir a comida,

ajudam a educar
o nosso sistema imunológico,

ajudam a resistir a doenças

e podem até afetar o nosso comportamento.

Então, como seria um mapa
de todas essas comunidades microbianas?

Bem, não seria exatamente assim,

mas é um guia útil
para compreender a biodiversidade.

Diferentes partes do mundo
têm diferentes panoramas de organismos,

que são especificamente
característicos de um lugar, ou outro

ou outro.

Com a microbiologia é bem parecido,
porém, devo ser honesto:

todos os micróbios, na essência,
são iguais sob um microscópio.

Então, em vez de tentar
identificá-los visualmente,

o que fazemos é analisar
a sequência de DNA,

e num projeto chamado
"Projeto Microbioma Humano",

o Instituto Nacional de Saúde - NIH -
o financiou em US$ 173 milhões,

onde centenas de pesquisadores se reuniram

para mapear toda a sequência de DNA,

e todos estes micróbios no corpo humano.

Então, quando os reunimos,
eles pareciam assim.

É um pouco mais difícil dizer
quem vive onde agora, não é?

O que o meu laboratório faz é desenvolver
técnicas computacionais que nos permitam

pegar todos estes terabytes
de sequência de dados

e transformá-los em algo
que seja mais útil como um mapa,

e quando fazemos isso
com os dados do microbioma humano,

de 250 voluntários saudáveis,

ele fica assim.

Cada ponto aqui representa
todos os micróbios complexos

em toda uma comunidade microbiana.

Veja, eu disse que eles
basicamente são parecidos.

Cada ponto que estamos olhando
representa uma comunidade microbiana

de uma parte do corpo
de um voluntário saudável.

E, como vemos, há diferentes
partes do mapa em cores diferentes,

quase como continentes separados.

O que acontece

é que aqueles,
como as diferentes áreas do corpo,

têm micróbios muito diferentes neles.

Temos a comunidade oral em cima, em verde.

Do outro lado, a comunidade
cutânea, em azul,

a comunidade vaginal em roxo,

e então, bem na base,
a comunidade fecal, em marrom.

E nos últimos anos

descobrimos que os micróbios,
em diferentes partes do corpo,

são surpreendentemente
diferentes uns dos outros.

Então, se analisarmos os micróbios
de uma única pessoa,

na boca e no intestino,

verifica-se que a diferença entre
estas duas comunidades microbianas

é enorme.

É maior do que a diferença
entre os micróbios deste recife

e os micróbios desta planície.

É incrível quando você pensa sobre isso.

Isto que dizer que um centímetro
de diferença no corpo humano

faz mais diferença
para a sua ecologia microbiana

do que centenas de quilômetros na Terra.

E isto não quer dizer que duas pessoas
pareçam basicamente iguais

no mesmo habitat também.

Você provavelmente já ouviu dizer

que somos praticamente iguais
em termos do nosso DNA humano.

Você é 99,9% idêntico,
em termos do seu DNA humano,

à pessoa sentada ao seu lado.

Mas isto não é real em relação
aos micróbios intestinais:

você compartilha somente 10%

com a pessoa sentada ao seu lado
em termos de micróbios intestinais.

Isto é tão diferente quanto
as bactérias desta planície

e as bactérias nesta floresta.

Então, estes diferentes micróbios

têm todos estes diferentes
tipos de funções sobre as quais falei,

tudo, desde a digestão da comida

ao envolvimento em diferentes
tipos de doenças,

metabolização de drogas,
e assim por diante.

Então, como eles fazem tudo isso?

Bem, em parte, é porque

embora exista apenas um quilo e meio
destes micróbios em nosso intestino,

eles existem em grande quantidade.

E quantos são?

Bem, depende do que você pensa
ser o nosso corpo.

São nossas células?

Bem, em cada um de nós há aproximadamente
dez trilhões de células humanas,

mas nós abrigamos cerca de 100 trilhões
de células microbianas.

Então, eles nos superam em dez vezes.

Agora, você pode pensar, bem,
somos humanos por causa do nosso DNA,

mas acontece que cada um de nós tem
por volta de 20 mil genes humanos,

dependendo exatamente do que você contar,

mas temos entre 2 e 20 milhões
de genes microbianos.

Então, seja como for,
somos em número bem menor

do que nossos simbiontes microbianos.

E verifica-se que, além de vestígios
do nosso DNA humano,

também deixamos vestígios
do nosso DNA microbiano

em tudo que tocamos.

Mostramos num estudo uns anos atrás

que pode-se obter uma correspondência
entre a sua palma da mão

e o mouse do computador
que você usa frequentemente

com aproximadamente 95% de precisão.

Isto apareceu numa revista científica
há alguns anos,

mas o mais importante
é que foi destaque no "CSI: Miami",

então você sabe que é verdade.

(Risos)

Então, em primeiro lugar,
de onde vêm nossos micróbios?

Bem, se assim como eu,
você tem cães ou filhos,

você deve ter algumas suspeitas
obscuras a respeito,

e a propósito, todas são verdadeiras.

Assim como podemos comparar
você ao seu computador

por meio dos micróbios
que você compartilha,

também podemos comparar
você ao seu cachorro.

Mas, verifica-se que, em adultos,

as comunidades microbianas
são relativamente estáveis,

então, mesmo que você viva com alguém,

você manterá a sua identidade
microbiana separada

por semanas, meses, até anos.

Acontece que as nossas primeiras
comunidades microbianas

dependem muito de como nascemos.

Então, nos bebês que nasceram
de parto normal,

todos os micróbios são basicamente
iguais ao da comunidade vaginal,

enquanto que nos bebês nascidos
por meio de cesáreas,

todos os micróbios se parecem
com a comunidade cutânea.

E isso pode estar associado
a algumas das diferenças

na saúde relacionada à cesariana,

como mais asma, mais alergias
e até mais obesidade,

e tudo isso está relacionado
aos micróbios agora,

e quando você pensa sobre isto,
até recentemente, todo mamífero

nascia de parto normal,

então, a falta desses micróbios protetores

com que nós coevoluímos
podem ser bem importantes

para muitas destas diferentes condições
que sabemos, agora, cercam o microbioma.

Quando minha filha nasceu,

por meio de uma cesárea de emergência,

levamos tudo isso em consideração,

e nos certificamos de que ela fosse
revestida com micróbios vaginais

que ela teria obtido naturalmente.

Agora, é difícil dizer
se isso teve algum efeito

específico na saúde dela, certo?

Com a amostra de apenas uma criança,
não importa o quanto nós a amamos,

você não tem realmente
uma amostra suficiente

para descobrir o que acontece na média,

mas aos dois anos de idade,
ela ainda não teve infecção de ouvido,

então, continuamos com os dedos
cruzados quanto a isso.

E mais, começamos a fazer
testes clínicos com mais crianças

para descobrir se isso tem um efeito
protetor de modo geral.

O modo como nascemos tem um grande efeito
sobre os micróbios que temos inicialmente,

mas aonde vamos, depois disso?

Estou mostrando de novo o mapa

do Projeto Microbioma Humano.

Cada ponto representa uma amostra
de uma parte do corpo

de um dos 250 adultos saudáveis.

Você já viu crianças
se desenvolvendo fisicamente;

já as viu se desenvolvendo mentalmente.

Agora, pela primeira vez, você vai ver

um dos filhos do meu colega
se desenvolvendo microbiologicamente.

O que vamos ver

são as fezes deste bebê,

a comunidade fecal,
que representa o intestino,

colhidas toda semana
por quase dois anos e meio.

Vamos começar pelo primeiro dia.

O que vai acontecer é que o bebê
vai começar como este ponto amarelo,

e você pode ver que ele começa
basicamente na comunidade vaginal,

o que é esperado pelo tipo
de parto que ele teve.

E o que vai acontecer
nesses próximos dois anos e meio

é que ele vai viajar todo este percurso,

para se assemelhar à comunidade fecal
adulta dos voluntários saudáveis na base.

Eu vou iniciar este processo
e veremos como isso acontece.

O que se pode ver, e lembre-se
que cada passo é apenas uma semana,

o que se pode ver
é que semana após semana,

a mudança na comunidade microbiana
das fezes deste bebê,

as diferenças semana após semana
são muito maiores

do que as diferenças entre
indivíduos adultos saudáveis

no grupo do Projeto Microbioma Humano,

que são aqueles pontos marrons na base.

E dá para vê-lo começando a se aproximar
da comunidade fecal adulta.

Isto leva cerca de dois anos.

Mas o interessante é o que acontece aqui:

ele está tomando antibióticos
para uma infecção no ouvido.

O que se pode ver é uma enorme
mudança na comunidade,

seguida por uma relativa
recuperação rápida.

Eu vou voltar aqui.

E podemos ver que apenas
nessas poucas semanas,

tivemos uma mudança muito mais radical,

um retrocesso de muitos meses
de desenvolvimento normal,

seguido por uma relativa
recuperação rápida,

e, quando ele atinge o dia 838,

que é o último deste vídeo,

dá para ver que ele essencialmente atingiu
a comunidade fecal saudável adulta,

apear da intervenção do antibiótico.

Isto é bem interessante porque
levanta questões fundamentais

no que acontece ao intervirmos em fases
diferentes na vida de uma criança.

Então, o que fazemos no início,
onde o microbioma muda rapidamente,

realmente importa,

ou é como jogar uma pedra no mar agitado,

onde as ondulações vão se perder?

Bem, acontece que se você
der antibióticos para as crianças

nos primeiros seis meses de vida,

elas terão uma propensão maior
em se tornar obesas mais tarde

do que se não receberem antibióticos,
ou apenas recebê-los depois,

então o que fazemos no início
pode ter impacto profundo

sobre a comunidade microbiana
intestinal e na saúde futura

o que nós apenas estamos
começando a compreender.

Isto é fascinante, porque um dia,
além dos efeitos

que os antibióticos têm
sobre as bactérias resistentes a eles,

que são muito importantes,

eles podem também estar degradando
nosso ecossistema microbiano intestinal,

e um dia poderemos vir a considerar
os antibióticos com o mesmo horror

que reservamos
para aquelas ferramentas de metal

que os egípcios usavam
para esmagar os cérebros

antes de drená-los para embalsamamento.

Então, eu mencionei que os micróbios
têm todas essas funções importantes,

e que eles também agora,
ao longo dos últimos anos,

estão conectados a uma gama enorme
de diferentes doenças,

incluindo doença inflamatória intestinal,

doença cardíaca, câncer de cólon

e mesmo obesidade.

A obesidade tem realmente
um grande efeito, como se vê,

e hoje, podemos dizer
se você é magro ou obeso

com 90% de precisão,

ao analisar os micróbios em seu intestino.

Agora, embora pareça impressionante,

em alguns aspectos é um pouco
problemático como teste médico,

porque você consegue dizer
quais destas pessoas é obesa

sem saber nada sobre
os seus micróbios intestinais,

mas acontece que mesmo sequenciando
os seus genomas completos

e tendo todo o DNA humano,

só poderíamos prever quais delas
era obesa com apenas 60% de precisão.

Isto é incrível, não é?

Isto significa que aquele um quilo e meio
de micróbios que você carrega com você

pode ser mais importante
para algumas condições de saúde

do que cada gene em seu genoma.

E em ratos, podemos fazer muito mais.

Em ratos, os micróbios estão ligados
a todos os tipos de condições adicionais,

incluindo coisas como esclerose múltipla,

depressão, autismo e, de novo, obesidade.

Mas como dizer se essas
diferenças microbianas

que se correlacionam a doenças
são causa ou efeito?

Bem, algo que podemos fazer
é criar alguns ratos

sem nenhum micróbio
numa bolha livre de germes.

Então, podemos adicionar alguns micróbios,
que achamos ser importantes,

e ver o que acontece.

Quando retiramos os micróbios
de um rato obeso

e os transplantamos
num rato geneticamente normal,

que foi criado numa bolha sem micróbios,

ele engorda mais do que um rato normal.

O porquê disso acontecer
é incrível, no entanto.

Às vezes, o que acontece
é que os micróbios

estão ajudando a digerir o alimento
de forma mais eficiente da mesma dieta,

então, eles estão retirando
mais energia da comida;

mas outras vezes, eles estão,
na verdade, afetando o comportamento.

O que acontece é que eles estão
comendo mais do que um rato normal,

então só engordam se os deixarmos
comer o quanto quiserem.

Isto é realmente notável, não é?

A implicação é que os micróbios podem
afetar o comportamento dos mamíferos.

Você deve estar perguntando se podemos
também fazer isso entre as espécies,

e o que se nota é que se você
pegar os micróbios de uma pessoa obesa

e transplantá-los em ratos
criados livres de germes,

esses ratos também se tornarão mais gordos

do que se recebessem os micróbios
de uma pessoa magra,

mas podemos criar uma comunidade
microbiana que, injetada nos ratos,

os impede de ganhar peso.

Também podemos fazer
isso com relação à desnutrição.

Assim, num projeto financiado
pela Fundação Gates,

estamos analisando crianças no Malawi

que têm "kwashiorkor",
uma forma severa de desnutrição;

e os ratos que receberam
um transplante da comunidade kwashiorkor

perderam 30% de sua massa corporal

em apenas três semanas,

mas podemos recuperar a saúde deles
usando o mesmo suplemento

que é usado para as crianças
no ambulatório;

e os ratos que recebem a comunidade

de gêmeos idênticos saudáveis
de crianças com kwashiorkor ficam bem.

Isto é surpreendente, porque sugere
que podemos direcionar terapias

ao testá-las numa quantidade
de ratos diferentes

com comunidades intestinais
individuais de pessoas saudáveis

e talvez adaptar essas terapias
até o nível individual.

Então, eu acho realmente importante
que todos tenham chance

de participar desta descoberta.

Então, há alguns anos,

começamos o projeto
chamado "American Gut",

que lhe permite reivindicar um lugar
para si neste mapa microbiano.

Este é agora o maior projeto científico
coletivamente financiado que conhecemos,

e mais de 8 mil pessoas
já se inscreveram até agora.

Funciona assim:
elas enviam suas amostras,

nós sequenciamos o DNA de seus micróbios
e emitimos os resultados a elas.

Também os divulgamos, não identificados,
para cientistas, educadores,

membros interessados
do público em geral, e assim por diante,

então qualquer um pode
ter acesso aos dados.

Por outro lado,

quando promovemos visitas do nosso
laboratório no Instituto BioFrontiers,

e explicamos que usamos
robôs e lêiseres para analisar cocô,

percebe-se que nem todo mundo quer saber.

(Risos)

Mas eu suponho que muitos de vocês querem,

então eu trouxe alguns kits aqui,
se vocês tiverem interesse

em conferir por conta própria.

Por que queremos fazer isto?

Bem, acontece que os micróbios
não são apenas importantes

para descobrir como estamos
em termos de saúde,

mas eles podem realmente curar doenças.

Esta é uma das coisas mais novas
que temos sido capazes de visualizar

com colegas na Universidade de Minnesota.

Aqui está o mapa
do microbioma humano de novo.

O que estamos olhando agora...

eu vou adicionar na comunidade algumas
pessoas com colite pseudomembranosa.

Esta é uma forma terrível de diarreia,

que faz você ir ao banheiro
até 20 vezes por dia,

e essas pessoas não responderam
a antibióticos por 2 anos

antes de serem selecionadas
para este teste.

O que aconteceria se transplantássemos
fezes de doadores saudáveis,

aquela estrela embaixo, na base,

nesses pacientes?

Os bons micróbios lutariam
contra os maus micróbios

e ajudariam a restaurar
a saúde deles?

Vamos ver exatamente o que acontece aqui.

Quatro daqueles pacientes
vão receber o transplante

daquele doador saudável na base,

e dá para ver que imediatamente

há uma mudança radical
na comunidade intestinal.

Então, um dia após o transplante,

todos aqueles sintomas se dissiparam,

a diarreia desapareceu;

e eles estão saudáveis novamente,
se assemelhando à comunidade do doador,

ficando lá.

(Aplausos)

Estamos apenas no início desta descoberta.

Estamos descobrindo
que os micróbios tem implicações

para todos esses tipos
de doenças diferentes,

variando de doença inflamatória
intestinal à obesidade,

e talvez, até mesmo, autismo e depressão.

O que temos que fazer, no entanto,

é desenvolver um tipo de GPS microbiano,

que nos diga não somente
onde estamos atualmente,

mas também aonde queremos ir,
e o que é preciso ser feito

para chegar lá;

e precisamos ser capazes
de fazê-lo simples o bastante

que até uma criança possa usá-lo.
(Risos)

Obrigado.

(Aplausos)