Jonathan Eisen: Lernen Sie Ihre Mikroben kennen

Unsere Körper sind von einem Meer von Mikroben bedeckt – sowohl die Pathogene, an denen wir erkranken, als auch die "guten" Mikroben, über die wir weniger Bescheid wissen, die uns vielleicht gesund halten. Auf TEDMED teilt Mikrobiologe Jonathan Eisen den aktuellen Wissensstand, inklusive einiger überraschenden Möglichkeiten, diese guten Mikroben zu nutzen.

Ich werde mit einer kleinen Geschichte anfangen.

Also, ich wuchs in dieser Gegend auf. Als ich 15 Jahre alt war,

wurde ich aus einem, wie ich meine, strammen jungen Athleten,

über vier Monate hinweg langsam dahinsiechend,

mehr oder weniger zu einem Opfer der Hungersnot

mit einem unstillbaren Durst.

Im Prinzip hatte ich meinen Körper wegverdaut.

Und das spitzte sich alles zu, als ich auf dem Old Rag Mountain in West Virginia

auf meinem allerersten Rucksackurlaub war,

und ich mein Gesicht in die Wasserpfützen steckte

und wie ein Hund trank.

Am selben Abend brachte man mich in die Notaufnahme.

Die Diagnose lautete Typ-1-Diabetiker mit ausgeprägter Ketoazidose.

Und ich erholte mich wieder, dank den Wundern der modernen Medizin,

Insulin und solcherlei, und kam wieder auf mein altes Gewicht und drüber.

Und irgendetwas nagte seitdem an mir.

Ich fragte mich, wodurch wurde Diabetes verursacht?

Diabetes ist ja eine Autoimmunerkrankung,

wo sich der Körper selbst bekämpft, und damals dachte man,

dass vielleicht irgendwie die Einwirkung eines Pathogens

mein Immunsystem dazu veranlasst hatte, das Pathogen zu bekämpfen,

und dann die Zellen zu töten, die Insulin herstellen.

Und das glaubte ich für lange Zeit,

und tatsächlich haben die Medizin und die Menschen sich ziemlich darauf konzentriert,

auf die Mikroben, die schlimme Dinge anstellen.

Und da brauche ich nun meine Assistentin.

Sie erkennen sie vielleicht.

Gestern ging ich – Entschuldigung, ich habe ein paar Vorträge geschwänzt –

ich ging rüber zur Nationalakademie der Wissenschaften,

und die verkaufen Plüschtiere, riesige Mikroben.

Und bitte sehr!

Wer das jetzt gefangen hat, hat sich eine fleischfressende Krankheit eingefangen.

Ich muss jetzt all meine Baseballkünste aktivieren.

(Gelächter)

Also leider, und das ist kaum verwunderlich, sind die meisten der Mikroben,

die an der Nationalakademie verkauft werden, Pathogene.

Jedermann konzentriert sich auf die Dinge, die uns umbringen,

und darauf konzentrierte ich mich ebenfalls.

Und es stellt sich heraus, dass wir bedeckt sind von einer Mikrobenwolke,

und diese Mikroben tun uns meistens sogar gut,

statt uns umzubringen.

Und wir wissen das schon seit geraumer Zeit.

Man hat sich die Mikroben, die uns bedecken, mit Mikroskopen angesehen,

ich weiß, Sie passen nicht auf, aber ...

(Gelächter)

Die Mikroben, die uns bedecken.

Und wenn Sie sie sich im Mikroskop ansehen,

dann können Sie sehen, dass wir 10-mal so viele Mikrobenzellen

wie menschliche Zellen auf uns haben.

Die Mikroben haben mehr Masse als unser Gehirn.

Wir sind buchstäblich ein wimmelndes Ökosystem aus Mikroorganismen.

Und wenn Sie mehr über Mikroorganismen erfahren wollen,

reicht es leider nicht, sie einfach im Mikroskop zu betrachten.

Wir haben ja gerade von der DNA-Sequenzierung gehört.

Es zeigt sich, dass eine der besten Methoden, sich Mikroben anzusehen

und sie zu verstehen, das Anschauen ihrer DNA ist.

Und das mache ich seit 20 Jahren,

ich verwende DNA-Sequenzierung, sammle Proben aus verschiedenen Stellen,

inklusive des menschlichen Körpers, lese die DNA-Sequenzierung,

und verwende dann diese DNA-Sequenzierung, um über

die Mikroben, die an einer gewissen Stelle existieren, zu lernen.

Und es ist unglaublich, wenn man diese Technologie verwendet,

und sich zum Beispiel Menschen ansieht: Wir sind nicht nur bedeckt

von einem Meer von Mikroben.

Da leben Abertausende von verschiedenen Arten von Mikroben auf uns.

Wir haben Millionen von Genen von Mikroben, die uns in unserem

menschlichen Mikrobiom bedecken.

Diese Mikroben-Vielfalt ist von Mensch zu Mensch unterschiedlich,

und in den letzten 10 oder 15 Jahren hat man drüber

nachgedacht, dass vielleicht diese Mikroben,

diese mikrobielle Wolke in und auf uns,

und die Variationen zwischen uns vielleicht für manche unserer

Gesundheits- und Krankheitsgegensätze verantwortlich sind.

Und das führt mich zurück auf die Diabetes-Geschichte von vorhin.

Mittlerweile glaubt man, dass einer der Auslöser

von Typ-1-Diabetes nicht die Bekämpfung eines Pathogens ist,

sondern stattdessen eine Kommunikationspanne bei den Mikroben,

die in und auf einem leben.

Und vielleicht ist das mit der mikrobiellen Gemeinschaft in mir

so geschehen und das hat dann eine Art

Immunreaktion ausgelöst und dazu geführt, dass ich die Zellen umbrachte,

die in meinem Körper Insulin herstellten.

Ich möchte also ein paar Minuten darüber reden,

was die Leute insbesondere durch DNA-Sequenzierungsmethoden

gelernt haben, um die mikrobielle Wolke,

die in und auf uns lebt, zu studieren.

Und ich möchte Ihnen von einem persönlichen Projekt erzählen.

Meine erste persönliche Erfahrung mit dem Studium der Mikroben

auf dem menschlichen Körper kam aus einem Vortrag, den ich hielt,

gleich um die Ecke hier in Georgetown.

Ich hielt einen Vortrag und ein Familienfreund, der zufälligerweise

der Vorsitzende der medizinischen Hochschule von Georgetown war,

kam nachher zu mir und erzählte mir, sie studierten

gerade ileale Transplantate in Menschen.

Und sie wollten sich die Mikroben nach den Transplantaten ansehen.

Und so begann ich mit diesem Menschen zusammenzuarbeiten,

Michael Zasloff und Thomas Fishbein, um die Mikroben zu betrachten,

die die Dünndärme nach der Verpflanzung in einen Empfänger kolonisierten.

Und ich kann Ihnen alle Details dieser mikrobiellen Studie erzählen,

aber ich möchte die Geschichte eigentlich wegen etwas wirklich

Bemerkenswertem erzählen, das zu Beginn des Projektes

stattfand.

Die nehmen den gespendeten Dünndarm, voller Mikroben des Spenders,

und sie haben einen Empfänger, der vielleicht ein Problem

mit seiner mikrobiellen Gemeinschaft hat, sagen wir mal Morbus Crohn,

und sie sterilisieren den gespendeten Dünndarm.

Sie haben alle Mikroben ausgeputzt und den Dünndarm dann in den Empfänger eingesetzt.

Sie taten es deshalb, weil das in der Medizin so

herkömmlich war, obwohl es ganz offensichtlich

keine gute Idee war.

Und zum Glück haben sich im Laufe dieses Projektes

die Transplantationschirurgen und die anderen Leute dazu entschieden,

das Alteingesessene beiseite zu lassen. Wir müssen uns umstellen.

Also haben sie darauf umgesattelt, einige der mikrobiellen

Gemeinschaften im Dünndarm zu lassen. Sie lassen die Mikroben beim Spender,

und theoretisch könnte das vielleicht den Menschen helfen,

die dieses ileale Transplantat erhalten.

Und so – das ist nun eine Studie von mir.

Seit den letzten paar Jahren gibt es eine große Ausweitung

der DNA-Technologie, um Mikroben in und auf Menschen zu studieren.

Da gibt es etwas, das sich "menschliches Mikrobiom-Projekt" nennt,

in den Vereinigten Staaten,

und MetaHIT läuft in Europa, und eine Menge anderer Projekte.

Und die Leute lernen einiges bei ihren verschiedenen Studien,

zum Beispiel, dass bei der Geburt eines Babys

es während der vaginalen Entbindung von den Mikroben

seiner Mutter kolonisiert wird.

Es gibt Risikofaktoren, welche mit Kaiserschnitten assoziiert werden,

manche dieser Risikofaktoren könnten auf Fehlkolonisierung beruhen,

wenn man ein Baby aus seiner Mutter herausschneidet,

anstatt es durch den Geburtskanal zu entbinden.

Und eine Vielfalt anderer Studien hat angezeigt, dass die

mikrobielle Gemeinschaft in und auf uns

bei der Entwicklung des Immunsystems behilflich ist,

wie auch beim Bekämpfen von Pathogenen und beim Stoffwechsel,

unsere Stoffwechselrate bestimmt, wahrscheinlich

unseren Geruch bestimmt und vielleicht sogar unser Verhalten

auf verschiedene Weisen gestaltet.

Diese Studien haben also belegt oder darauf hingedeutet,

dass es aus einer Vielfalt von wichtigen Funktionen der mikrobiellen Gemeinschaft

diese Wolke gibt, die Nicht-Pathogene, die in und auf uns leben.

Und ein Gebiet, das ich für sehr interessant halte,

und das haben jetzt viele von Ihnen, da wir die Mikroben ins

Publikum geworfen haben, ist quasi eine "Furcht vor Bakterien".

Die Leute stehen total auf Sauberkeit, nicht wahr?

Wir haben Antibiotika in unseren Küchentresen,

die Leute waschen andauernd jeden Zentimeter davon,

wir pumpen Antibiotika in unser Essen, in unsere Gemeinschaften,

wir nehmen Antibiotika im Überfluss.

Und Pathogene umbringen ist eine gute Sache, wenn man krank ist,

aber wir sollten verstehen, dass wenn wir Chemikalien und

Antibiotika in unsere Welt pumpen, wir dann auch

die Mikrobenwolke, die in und auf uns lebt, umbringen.

Und der ausschweifende Gebrauch von Antibiotika, insbesondere bei Kindern,

wird bewiesenermaßen wieder mit Risikofaktoren verbunden,

für Fettsucht, für Autoimmunerkrankungen, für eine Vielfalt

an Problemen, die wahrscheinlich der Störung der mikrobiellen

Gemeinschaft zuzuschreiben sind.

Es kann also was schiefgehen in der mikrobiellen Gemeinschaft,

ob wir das wollen oder nicht,

oder wir können sie mit Antibiotika umbringen,

aber was können wir tun, um sie wiederherzustellen?

Ich bin mir sicher, dass viele Leute hier schon von Probiotika gehört haben.

Mit Probiotika kann man versuchen, die mikrobielle

Gemeinschaft, die in und auf uns lebt, wiederherzustellen.

Und die sind in manchen Fällen durchaus effektiv.

Da läuft gerade ein Projekt an der UC Davis, wo man Probiotika

verwendet um zu versuchen, bei Frühgeborenen

nekrotisierende Enterokolitis zu verhindern.

Frühgeborene haben ein echtes Problem mit ihrer mikrobiellen Gemeinschaft.

Und es kann sein, dass Probiotika dabei helfen können,

die Entwicklung dieser furchtbaren nekrotisierenden Enterokolitis

bei frühgeborenen Kindern zu vermeiden.

Aber Probiotika sind sozusagen eine sehr, sehr einfache Lösung.

Die meisten Pillen, oder die Joghurts, die man essen kann,

enthalten eine oder zwei, vielleicht fünf Gattungen,

und die menschliche Gemeinschaft hat Abertausende von Gattungen.

Was können wir also tun, um unsere mikrobielle Gemeinschaft wiederherzustellen,

wenn wir Abertausende von Gattungen auf uns tragen?

Nun, Tiere tun da offenbar eine Sache,

sie essen Kot – Koprophagie.

Und es stellt sich heraus, dass viele Tierärzte,

besonders die Tierärzte der alten Garde,

so genannten "Kacketee" herstellen,

nicht Kack-Tee, sondern Kacketee, um Koliken und andere

Leiden bei Pferden und Kühen und so weiter zu behandeln,

man stellt also Tee aus dem Kot von gesunden

Exemplaren her und verfüttert den an ein krankes Tier.

Insofern man aber keine fistulierte Kuh mit einem großen Loch in der Seite hat

und man seine Hand in ihren Pansen stecken kann,

ist es schwer sich vorzustellen, dass die Zubringung von Mikroben

direkt in den Mund und durch den gesamten

oberen Verdauungstrakt die beste Zubringungsmethode ist.

Sie haben also vielleicht gehört, dass bei Menschen nun

Fäkaltransplantate gemacht werden, wo man anstatt ein paar

probiotische Mikroben mündlich zuzubringen,

man eine Gemeinschaft von Probiotika zubringt,

eine Gemeinschaft von Mikroben aus einem gesunden Spender,

durch das andere Ende.

Und das hat sich als sehr effektiv herausgestellt beim Kampf gegen

gewisse kompromisslose Infektionskrankheiten,

wie Infektionen mit Clostridium difficile, die sich

jahrelang in Menschen aufhalten können.

Transplantationen von den Mikroben aus den Fäkalien

eines gesunden Spenders haben sich tatsächlich als Heilmittel

für systemische C.-dif-Infektionen bei manchen Leuten bewiesen.

Was ich nun also aus diesen Transplantaten schließe,

diesen Fäkaltransplantaten, oder dem Kacketee, und viele Leute

sind zum selben Schluss gekommen, ist, dass

die mikrobielle Gemeinschaft in und auf uns ein Organ ist.

Wir sollten es als funktionierendes Organ betrachten, ein Teil unser selbst.

Wir sollten es vorsichtig und mit Respekt behandeln,

und wir sollten ihm nicht in die Quere kommen, sagen wir mal mit einem Kaiserschnitt

oder mit Antibiotika oder übermäßiger Reinlichkeit,

ohne eine sehr gute Begründung.

Und die DNA-Sequenzierungstechnologien erlauben uns nun

das ausführliche Studium von, sagen wir, 100 Patienten mit

Morbus Crohn und 100 Menschen ohne.

Oder 100 Leute, die Antibiotika nahmen, als sie klein waren,

und 100 Leute, die keine Antibiotika nahmen.

Und wir können nun damit beginnen, die Gemeinschaft der Mikroben und ihre Gene

zu vergleichen und nach Unterschieden zu suchen.

Und schlussendlich werden wir vielleicht verstehen, ob das nicht

nur korrelative Unterschiede sind, sondern auch kausale.

Studien in Modellsystemen wie der Maus und anderen Tieren

helfen ebenfalls dabei, aber man verwendet nun

diese Technologien, weil sie sehr billig geworden sind,

um die Mikroben in und auf verschiedenen Menschen zu studieren.

Zum Abschluss möchte ich noch etwas loswerden.

Ich habe Ihnen einen Teil der Diabetes-Geschichte nicht erzählt.

Es war so, dass mein Vater ein Doktor der Medizin war,

er hat sogar Hormone studiert. Ich erzählte ihm oft,

dass ich müde war, durstig, dass es mir nicht sehr gut ging.

Und er ignorierte das, er muss gedacht haben,

dass ich mich viel beklage, oder es war die typische

Einstellung eines Mediziners, "bei meinen Kindern ist alles in Ordnung".

Wir gingen sogar zum Treffen der Internationalen Gesellschaft der Endokrinologie

in Quebec, die gesamte Familie.

Und ich stand alle fünf Minuten auf um zu pinkeln,

und das gesamte Wasser am Tisch zu trinken,

und ich glaube, die dachten alle, ich wäre drogensüchtig.

(Gelächter)

Aber ich erzähle Ihnen das, weil

die medizinische Gemeinschaft, mein Vater da als Beispiel,

manchmal nicht das sieht, was ihr direkt vor Augen steht.

Die mikrobielle Wolke ist direkt vor uns.

Wir können sie meistens nicht sehen. Sie ist unsichtbar.

Es sind Mikroben. Sie sind winzig.

Aber wir können sie durch ihre DNA sehen,

wir können sie durch die Effekte, die sie auf die Menschen haben, sehen.

Und jetzt müssen wir

damit beginnen, diese mikrobielle Gemeinschaft in Zusammenhang mit

allem aus der menschlichen Medizin zu setzen.

Das heißt nicht, dass es jeden Teil von uns betrifft,

aber es könnte so sein.

Wir brauchen ein Bestimmungsbuch für die Mikroben,

die in und auf Menschen leben, damit wir verstehen können,

was sie unseren Leben antun.

Wir sind sie. Sie sind wir.

Danke.

(Applaus)