Nói cho tôi hệ vi sinh của bạn, tôi sẽ nói bạn là ai

Rob Kninght là người tiên phong trong nghiên cứu vi sinh, cộng đồng những sinh vật đơn bào nhỏ bé sống trong cơ thể chúng ta có một vai trò vô cùng lớn - nhưng chưa được tìm hiểu - trên sức khỏe của chúng ta. "3 pounds vi sinh vật mà bạn mang trên người có thể còn quan trong hơn toàn bộ hệ gen của bạn," Rob nhấn mạnh. Hãy tìm hiểu tại sao.

Con người chúng ta luôn quan
tâm đến sức khỏe

nhưng không phải lúc nào
cũng biết cái gì là quan trọng

Lấy người Ai cập cổ đại làm ví dụ

họ rất quan tâm đến phần cơ thể mà
họ nghĩ sẽ cần ở thế giới bên kia,

nhưng họ lại bỏ một vài cơ quan.

Ví dụ như phần này.

Mặc dù họ đặc biệt chú ý bảo quản
bao tử, phổi,

gan và vân vân,

họ lại nghiền nát bộ não,
rồi rút cạn nó qua đường mũi

rồi vứt bỏ,

thực ra cũng có lý

vì bộ não làm gì được cho ta chứ?

Nhưng hãy nghĩ xem liệu có 1 phần
cơ thể nào bị lãng quên

trọng lượng ngang với bộ não

và quan trọng như não
vì nó cũng quyết định ta là ai,

nhưng chúng ta biết quá ít
và coi thường nó.

Và hãy nghĩ xem,
nhờ có tiến bộ khoa học

chúng ta mới bắt đầu hiểu được

tầm quan trọng của nó để từ đó ta
hiểu rõ hơn về chính mình.

Các bạn có muốn biết thêm về nó không?

Hóa ra chúng ta có một thứ như thế này:

ruột của chúng ta,

hay đúng hơn, vi sinh vật của nó

Nhưng không chỉ vi sinh vật
trong ruột mới quan trọng.

Vi sinh trên cơ thể chúng ta

chúng đóng vai trò hệ trọng
ở nhiều khía cạnh khác nhau

tạo nên những con người khác nhau.

Đơn cử như, bạn có bao giờ để ý

rằng vài người hay bị muỗi cắn
hơn những người khác

Hóa ra cái kinh nghiệm cắm trại
này là có thật.

Ví dụ như tôi hiếm khi bị muỗi đốt,

nhưng vợ tôi Amanda
thu hút chúng từng đàn,

đó là do chúng ta có những
vi sinh vật khác nhau trên da

tiết ra những chất hóa học khác nhau
mà muỗi có thể nhận ra.

Vi sinh vật cũng rất quan trọng
trong lĩnh vực y tế.

Ví dụ như loại vi sinh vật bạn có
ở đường ruột

sẽ quyết định loại thuốc giảm đau nào
sẽ gây độc cho gan.

Chúng cũng quyết định liệu loại thuốc
khác sẽ tốt cho tim của bạn hay không.

Và nếu bạn là ruồi giấm,

lũ vi sinh vật còn quyết định
bạn muốn làm tình với ai.

Chúng tôi chưa kiểm tra được điều này
ở người

nhưng có thể chỉ là vấn đề thời gian thôi.
(Cười)

Vậy, vi sinh vật đang đóng
rất nhiều vai trò.

Chúng giúp ta tiêu hóa thức ăn.

Chúng huấn luyện hệ thống miễn dịch.

Chúng giúp ta chống lại bệnh tật,

thậm chí chúng có thể
ảnh hưởng lên cách ta cư xử.

Vậy thì 1 bản đồ vi sinh
có thể giống cái gì đây?

Nó có lẽ không giống y hệt thế này,

nhưng nó sẽ giúp ta hiểu thêm
về tính đa dạng vi sinh.

Những vùng khác nhau trên thế giới
có những sinh vật khác nhau

chúng đặc trưng cho vùng này, vùng khác

hoặc vùng khác nữa.

Với vi sinh vật, nó cũng tương tự như thế,
mặc dù thật ra

dưới kính hiển vi, tất cả
các vi sinh vật trông gần giống nhau.

Vì vậy, thay vì định danh từng cá thể,

chúng tôi nhìn vào chuỗi ADN của chúng,

và trong 1 dự án có tên
Chương Trình Vi Sinh Người,

NIH tài trợ 173 triệu $ cho dự án này,

ở đó hàng trăm nhà khoa học
làm việc cùng nhau

để sơ đồ hóa tất cả các
nucleotid A,T, G và C

và tất cả các vi sinh vật
trong cơ thể người.

Và khi đặt chúng cùng nhau,
chúng sẽ trông như thế này.

Bây giờ hơi khó để nhìn ra
ai sống ở đâu đúng không?

Lab của chúng tôi đã phát triển
1 kĩ thuật máy tính

cho phép chuyển hàng tetrabyte dữ liệu này

thành 1 thứ hữu ích hơn giống như 1 bản đồ

Và khi chúng tôi làm thế với
dữ liệu vi sinh ở người

trên 250 người tình nguyện khỏe mạnh,

nó trông như thế này.

mỗi điểm đại diện cho 1 quần thể vi sinh

trong toàn thể cộng đồng vi sinh.

Này, tôi đã nói về cơ bản,
chúng trông giống nhau.

Vậy những gì ta đang nhìn thấy là
mỗi điểm đại diện cho 1 cộng đồng vi sinh

từ 1 vùng cơ thể của
tình nguyện viên khỏe mạnh.

Và do đó bạn có thể thấy có
những vùng có màu khác nhau trên bản đồ

gần giống như các lục địa.

Và hóa ra là

những vùng khác nhau trên cơ thể

có những vi sinh vật rất khác biệt.

Ta có cộng đồng vi sinh
vùng miệng màu xanh lá ở phía trên.

Phía bên kia, vi sinh ở da
có màu xanh trời,

vi sinh vùng âm đạo màu tím,

ở dưới cùng, ta thấy vi sinh
vùng phân có màu nâu.

Chỉ vài năm nay, ta mới phát hiện ra

rằng vi sinh ở các vùng trên cơ thể

khác nhau một cách đáng kinh ngạc.

Cho nên, nếu nhìn vào
hệ vi sinh của 1 người

ở ruột và ở miệng,

ta sẽ thấy hai cộng đồng vi sinh
ở 2 khu vực này

khác nhau kinh khủng.

Hơn cả sự khác nhau giữa hai hệ vi sinh

ở bãi san hô và thảo nguyên.

Thật là không thể tin được.

Thật vậy, hai vùng vi sinh trên
cơ thể người chỉ cách nhau vài chục cm

mà có sự khác biệt còn lớn hơn cả

hàng trăm dặm trên Trái Đất.

Và điều đó không nói rằng 2 người
cơ bản giống nhau

cho dù sống cùng môi trường.

Có thể bạn đã nghe nói

phần lớn ADN của
con người chúng ta giống nhau.

Bạn có 99,99% ADN giống

người đang ngồi bên cạnh.

Nhưng hệ vi sinh trong ruột
thì không như vậy:

có thể nó chỉ giống 10%

với người ngồi bên cạnh bạn thôi.

Sự khác biệt này giống như giữa
hệ vi khuẩn trên đồng cỏ

và hệ vi khuẩn trong rừng.

Và những vi sinh khác nhau này

có những chức năng khác nhau
như tôi đã nói với bạn rồi đấy,

từ tiêu hóa thức ăn

đến mối liên hệ với các loại bệnh,

chuyển hóa thuốc, vân vân ...

Vậy chúng thực hiện chức năng này thế nào?

Hưmm, 1 phần là do

mặc dù vi sinh trong ruột
chỉ nặng gần 1,5 ký

nhưng chúng vượt trội về quân số.

Và chúng nhiều đến mức nào?

Hưmm, nó tùy xem bạn nghĩ về cơ thể ta
như thế nào.

Nếu tính theo số tế bào,

thì mỗi cơ thể có khoảng 10.000 tỷ tế bào

nhưng có đến 100.000 tỷ tế bào vi khuẩn

Vậy chúng nhiều hơn gấp
10 lần về số lượng.

Bây giờ, bạn có thể nghĩ rằng,
chúng ta được làm người là nhờ ADN,

thế mà mỗi chúng ta chỉ có khoảng
20.000 gen người

tùy thuộc xem bạn đếm như thế nào,

nhưng lại có từ 2 triệu đến
20 triệu gen của các loại vi sinh vật.

Vậy nhìn theo bất cứ cách nào,
chúng ta thua về số lượng

so với số vi sinh cộng sinh
trong cơ thể ta.

Vậy hóa ra là chúng ta không chỉ để lại
dấu vết ADN người

mà còn để lại dấu vết ADN vi sinh

trên tất cả những thứ ta chạm vào.

Chúng tôi đã có 1 nghiên cứu gần đây:

bạn có thể biết chính xác
tay của người nào

đã dùng chuột máy tính nào thường xuyên

với độ chính xác đến 95%.

Gần đây, kết quả này đã được công bố trên
1 tạp chí Khoa học.

nhưng còn hay hơn, nó được
vào phim "CSI: Miami,"

nên bạn có thể tin rằng nó là thật.

(cười)

Vậy thì, ban đầu vi khuẩn đến từ đâu?

Hưmm, nếu bạn nuôi chó
hay có trẻ con như tôi,

bạn có thể nghi đâu là
nguồn gốc lây truyền này,

thật vậy, tất cả đều đúng.

Như cách phát hiện ra bạn hay
dùng con chuột máy tính nào,

dựa vào vi sinh bạn có,

chúng tôi cũng có thể
tìm ra con chó của bạn.

Nhưng ở người lớn,

hệ vi sinh khá là ổn định,

thậm chí nếu bạn sống với ai đó,

thì bạn vẫn duy trì
hệ vi sinh riêng của bạn

trong vài tuần, vài tháng,
thậm chí vài năm.

Thực tế, hệ vi sinh đầu tiên của ta

phụ thuộc khá nhiều
vào cách chúng ta sinh ra.

Trẻ em được sinh tự nhiên,

sẽ có hệ vi sinh về cơ bản là giống
hệ vi sinh ở âm đạo mẹ,

trong khi đó, ở trẻ được đẻ mổ

sẽ có hệ vi sinh giống ở da của mẹ.

Nó có thể liên quan tới sự khác biệt

về sức khỏe ở trẻ được đẻ mổ.

Ví dụ như tỉ lệ hen suyễn, dị ứng,
thậm chí béo phì... cao hơn

Tất cả những cái đó đều
liên quan đến vi sinh,

ta liên tưởng đến việc
động vật có vú mạnh khỏe

được sinh ra qua đường sinh môn,

sự thiếu hụt các vi sinh bảo vệ

mà chúng ta cần để phát triển
có ảnh hưởng rất lớn

đến nhiều tình trạng mà bây giờ
ta mới biết có liên quan đến vi sinh.

Khi con gái tôi ra đời vài năm trước

bởi mổ đẻ khẩn cấp,

chúng tôi đã phải tự xoay xở và

bảo đảm cho bé được che phủ
bởi các vi sinh từ âm đạo mẹ

mà đáng lẽ ra bé có 1 cách tự nhiên.

Khá là khó để đánh giá xem
nó có hiệu quả với sức khỏe

của bé hay không, đúng không?

Đối tượng được quan sát là con chúng tôi,
dù kỹ lưỡng đến thế nào,

thì số lượng vẫn là không đủ

để kết luận điều gì cho số bình quân,

nhưng đến khi được 2 tuổi, con bé
vẫn chưa bị nhiễm trùng tai

và chúng tôi vẫn
tạ ơn Chúa về điều đó.

Và chúng tôi đang bắt đầu làm
thử nghiệm lâm sàng với nhiều trẻ em

để xem thực sự nó có
tác dụng bảo vệ hay không.

Vậy thì cách ta ra đời ảnh hưởng cực lớn
đến việc ta có vi khuẩn gì ban đầu,

nhưng sau đó chúng ta sẽ đi đâu?

Tôi sẽ chỉ lại cho các bạn
trên bản đồ

về Dữ Liệu Dự Án Vi Sinh Người,

mỗi điểm đại diện cho 1 mẫu
ở 1 vị trí trên cơ thể

của một trong số 250 người khỏe mạnh

Và các bạn thấy trẻ con
phát triển thể chất.

Bạn cũng thấy chúng phát triển tinh thần.

Bây giờ, lần đầu tiên, các bạn sẽ thấy

1 trong những đứa con của đồng nghiệp tôi
phát triển về mặt vi sinh

Cái chúng ta sắp nhìn thấy

là những gì trong phân của 1 đứa trẻ,

đó là cộng đồng vi sinh ở phân, đại diện
cho ruột

được lấy mẫu mỗi tuần,
trong gần 2 năm rưỡi.

Bây giờ ta sẽ bắt đầu
ở ngày 1.

Bạn thấy đứa trẻ bắt đầu với chấm vàng,

và ta có thể thấy rằng nó bắt đầu đi từ
cộng đồng vi sinh ở âm đạo,

giống như ta dự đoán từ cách nó sinh ra.

Và cái sẽ xảy ra trong hơn 2 năm rưỡi

là nó dần dần chuyển đổi

giống với hệ vi khuẩn ở phân của người
trưởng thành khỏe mạnh ở phía dưới cùng.

Bây giờ tôi bắt đầu để ta xem
nó xảy ra như thế nào.

Hãy nhớ là mỗi bước di chuyển
là cho 1 tuần thôi,

Các bạn sẽ thấy theo từng tuần,

sự thay đổi hệ vi sinh
trong phân đứa trẻ này,

sự thay đổi theo tuần này
lớn hơn nhiều so với

sự khác nhau giữa
những người lớn khỏe mạnh

trong nhóm Dự Án Vi Sinh Người,

là những chấm nâu ở dưới cùng này.

Và bạn có thể thấy đứa bé
dần tiến tới hệ vi khuẩn phân người lớn.

Đó là thời điểm 2 năm.

Nhưng có vài thứ hay ho sắp xảy ra ở đây.

Đứa bé phải dùng kháng sinh
do bị nhiễm trùng tai.

Ta có thể thấy sự thay đổi lớn
của hệ vi sinh,

theo sau đó là sự hồi phục
tương đối nhanh.

Tôi sẽ tua lại cho các bạn xem.

Và cái chúng ta có thể thấy
là chỉ trong vài tuần,

đã có 1 sự thay đổi triệt để,

quay lại giai đoạn nhiều
tháng phát triển bình thường,

tiếp theo là sự hồi phục khá nhanh,

và ở ngày 838,

ngày cuối cùng của video này,

bạn có thể thấy đứa bé đã có hệ
vi khuẩn của người khỏe mạnh bình thường,

bất chấp sự can thiệp của kháng sinh.

Thực sự thú vị vì nó sẽ dẫn đến
nhiều câu hỏi cơ bản

về điều sẽ xảy ra khi chúng ta
can thiệp ở độ tuổi khác của đứa trẻ.

Những gì ta làm ở giai đoạn đầu, khi
hệ vi sinh đang thay đổi rất nhanh,

thực sự quan trọng,

hay là giống như ném đá vào vùng
biển đang có bão

và không để lại bất kì gợn sóng nào?

Thật đáng chú ý, nếu bạn cho trẻ
dùng kháng sinh

trong 6 tháng tuổi đầu tiên,

nhiều khả năng sau đó nó sẽ bị béo phì

hơn là nếu không cho dùng kháng sinh
hoặc dùng muộn hơn,

vậy những gì ta làm ở giai đoạn đầu
có thể ảnh hưởng sâu sắc

đến hệ vi sinh ở ruột
và sức khỏe sau này,

chúng ta mới chỉ bắt đầu hiểu điều đó.

Nó thực sự hấp dẫn, bởi vì 1 ngày nào đó,
ngoài những ảnh hưởng

mà kháng sinh gây ra
trên vi khuẩn kháng thuốc,

điều này thực sự nghiêm trọng,

những kháng sinh này còn có thể làm
suy yếu hệ vi khuẩn ruột,

và 1 ngày nào đó chúng ta có thể sợ hãi
kháng sinh giống như

cách ta đang nhìn những công cụ
kim loại

người Ai Cập dùng để nghiền nát bộ não

trước khi họ rút hết ra để ướp xác.

Vì thế tôi nói vi sinh có rất nhiều
vai trò quan trọng,

và chỉ trong vài năm gần đây
chúng mới được xem

là có liên quan tới
rất nhiều loại bệnh khác nhau,

bao gồm viêm bàng quang,

bệnh tim, ung thư trực tràng,

và thậm chí béo phì.

Béo phì có tác hại rất lớn,

ngày nay chúng tôi có thể nói
liệu bạn sẽ béo phì

với độ chính xác đến 90%

bằng cách kiểm tra vi khuẩn đường ruột.

Thật sự điều đó nghe có vẻ rất ấn tượng

vì hiện nay, làm 1 kiểm tra y tế
không qua vi sinh còn gặp khó khăn,

ví dụ, rất khó để nói ai sẽ bị béo phì

mà không kiểm tra
hệ vi sinh đường ruột,

dù cho bạn có biết thậm chí
việc giải mã

tất cả bộ gen người,

thì ta chỉ mới dự đoán bệnh béo phì
tới 60% chính xác mà thôi.

Vi sinh kì diệu đúng không?

Nghĩa là 1,5 kilo vi sinh trong
cơ thể bạn

có thể quan trọng cho
sức khỏe của bạn

hơn cả bộ gen bạn có.

Ở chuột, chúng tôi
có thể làm nhiều hơn thế.

Với chuột, vi sinh liên quan đến tất cả
các loại tình trạng bổ sung,

bao gồm đa xơ cứng,

trầm cảm, tự kỉ, và 1 lần nữa, béo phì.

Nhưng làm thế nào ta biết được
sự khác biệt vi sinh

là hệ quả hay nguyên nhân
của những căn bệnh đó?

Có 1 thứ ta có thể làm,
đó là nuôi vài con chuột

trong môi trường vô trùng.

Sau đó thêm vào các vi khuẩn mà ta
cho là quan trọng,

và xem điều gì xảy ra.

Khi lấy vi khuẩn từ
1 con chuột béo phì

và cấy sang 1 con chuột
có bộ gen bình thường

đã được nuôi trong môi trường vô khuẩn,

nó trở nên béo hơn
so với 1 con chuột bình thường.

Việc này thật kì diệu.

Đôi khi, những vi khuẩn đó

giúp quá trình tiêu hóa hiệu quả hơn
với cùng 1 chế độ ăn,

vậy chúng lấy nhiều năng lượng
hơn từ thức ăn.

Nhưng cũng có lúc vi khuẩn thực sự
làm thay đổi hành vi của chúng.

Làm cho chúng ăn nhiều hơn
những con chuột bình thường,

nên chúng chỉ trở nên béo hơn nếu ta
để chúng ăn tùy ý.

Thực sự đáng kinh ngạc đúng không?

Vậy có thể hiểu rằng vi sinh có thể
ảnh hưởng hành vi của động vật có vú.

Có thể bạn nghĩ liệu ta có thể
làm thí nghiệm này với các loài khác,

nếu bạn lấy vi sinh vật từ 1 người béo phì

và cấy vào chuột được nuôi vô khuẩn,

lũ chuột đó cũng sẽ trở nên béo hơn

so với khi nó nhận được
vi sinh từ người gầy,

nhưng chúng ta có thể thiết kế
1 hệ vi sinh để cấy vào chúng

nhằm ngăn chúng tăng cân.

Ta có thể thí nghiệm với suy dinh dưỡng.

Trong 1 dự án tài trợ bởi Quỹ Gates,

chúng tôi kiểm tra trẻ em ở Malawi

chúng bị kwashiorkor,
1 loại suy dinh dưỡng trầm trọng,

và những con chuột bị cấy
vi sinh kwashiorkor

giảm 30% trọng lượng cơ thể

chỉ trong 3 tuần,

nhưng chúng có thể hồi phục sức khỏe
nhờ 1 loại chất dinh dưỡng bơ lạc

loại được dùng cho trẻ em trong bệnh viện,

và lũ chuột đều ổn khi nhận hệ vi sinh

từ những trẻ sinh đôi khỏe mạnh
từng bị kwashiorkor.

Điều đó thực sự kì diệu vì nó gợi ý rằng
chúng ta có thể thử nghiệm các liệu pháp

bằng cách thử
nhiều loại chuột khác nhau

với vi sinh đường ruột của cá thể người

và có lẽ điều chỉnh những liệu pháp này
cho từng cá thể người.

Và tôi nghĩ điều quan trọng là mỗi
một người đều có cơ hội

để tham gia vào khám khá này.

Cho nên, 1 vài năm trước

chúng tôi bắt đầu dự án "Đường ruột Mỹ",

cho phép bạn đặt 1 chỗ cho chính bạn
trong bản đồ vi sinh.

Đây là dự án khoa học được tài trợ
bởi cộng đồng lớn nhất tôi biết

đến thời điểm này có
hơn 8000 người đã tham gia.

Nó diễn ra như thế này,
họ gửi sinh phẩm của họ,

chúng tôi giải mã ADN vi sinh của họ
và gửi trả kết quả cho họ.

Chúng tôi cũng cung cấp kết quả ẩn danh
cho các nhà khoa học, nhà giáo dục,

và những người quan tâm, vân vân,

nhờ thế mọi người đều tiếp cận
được với dữ liệu.

Mặt khác,

khi nhóm nghiên cứu của chúng tôi đến
Viện Biên giới Sinh Học,

và giải thích rằng chúng tôi dùng
robot và laser để kiểm tra phân,

thì mới phát hiện ra là
không phải ai cũng muốn biết.

(Cười)

Nhưng tôi đoán nhiều bạn muốn thử,

cho nên tôi mang 1 vài bộ thử
đến đây, nếu bạn muốn

thử cho chính bạn.

Vậy tại sao chúng ta
muốn làm điều này?

Vì vi sinh vật
không chỉ quan trọng

trong việc xác định tình trạng
sức khỏe chúng ta,

mà chúng còn có thể chữa bệnh.

Đây là một trong những
phát hiện mới nhất của chúng tôi

với các đồng nghiệp ở Đại Học Minnesota.

Tôi sẽ chỉ lại cho các bạn trên
bản đồ vi sinh người.

Chúng ta đang nhìn thấy đây--

Tôi sẽ thêm vào một vài người có
vi khuẩn C.diff

Đây là loại vi khuẩn tiêu chảy nguy hiểm

làm cho bạn phải đi ngoài
đến 20 lần mỗi ngày,

những người này đã điều trị thất bại
với kháng sinh trong 2 năm

trước khi họ được tham gia
thử nghiệm này.

Chuyện gì sẽ xảy ra nếu tôi cấy
1 ít phân từ một người khỏe mạnh,

được đánh dấu sao ở dưới cùng,

vào những bệnh nhân này.

Vi khuẩn tốt có đánh nhau
với vi khuẩn xấu

để giúp họ hồi phục sức khỏe không?

Hãy cùng xem chính xác những gì
xảy ra ở đây.

4 bệnh nhân được cấy

từ 1 người khỏe mạnh ở dưới cùng bản đồ,

bạn sẽ thấy là ngay lập tức,

vi khuẩn chí đường ruột
có sự thay đổi căn bản.

Vậy 1 ngày sau khi cấy,

tất cả các triệu chứng biến mất,

tiêu chảy biến mất,

và họ khỏe mạnh trở lại,
có vi khuẩn chí giống như của người cho

và chúng ở đó.

(Vỗ tay)

Chúng ta mới chỉ bắt đầu cuộc khám phá.

Chúng ta mới chỉ phát hiện ra
ảnh hưởng của vi sinh vật

trên tất cả các loại bệnh này,

từ viêm bàng quang đến béo phì,

và thậm chí cả tự kỉ và trầm cảm.

Tuy nhiên cái chúng ta cần làm

là phát triển cái có thể được gọi là
hệ thống định vị vi sinh,

để không những xác định
tình trạng của chúng ta

mà còn giúp ta biết ta muốn gì
và cần làm gì

để đạt được điều đó,

ta cần làm cho nó đủ đơn giản

đến mức 1 đứa trẻ cũng có thể dùng được.
(Cười)

Xin cảm ơn.

(Vỗ tay)