Tip:
Highlight text to annotate it
X
Перекладач: Inna Fedorenko Утверджено: Khrystyna Romashko
Ми, люди, завжди турбувалися про наше здоров'я,
проте не завжди добре знали, що є важливим.
Взяти за приклад хоча б давніх єгиптян:
вони серйозно відносились до частин тіла, які вважали потрібними в загробному житті,
а деякі частини вони відкидали.
Цю частину, наприклад.
Хоча вони дуже ретельно брали на зберігання шлунок, легені,
печінку, і так далі,
вони просто місили мозок, викачували його через ніс,
та викидали геть,
що дійсно має сенс,
бо, врешті-решт, навіщо нам мозок?
Та уявіть, якби в нашому тілі існував якийсь непримітний орган,
що важив стільки ж, як і мозок,
і в певному розумінні, був таким же важливим для нас,
але ми знали б про нього дуже мало та відносились зневажливо.
І уявіть, що з допомогою сучасних наукових досягнень,
ми лише починаємо розуміти
його важливість в тому, як ми думаємо про себе.
Чи хотіли б ви більше знати про нього?
Як виявилось, ми маємо щось на зразок такого органу:
наш кишечник,
точніше, його бактерії.
Але не тільки бактерії в кишечнику є важливими.
Мікроби всього тіла,
як виявилось, є вирішальними, формуючи низку відмінностей,
які роблять різних людей, тим ким вони є.
Наприклад, ви помічали коли-небудь,
що комарі кусають деяких людей частіше, ніж інших?
Цей кумедний досвід відпочинку на природі, як виявилось, є правдою.
Мене, наприклад, рідко кусають комарі,
а до моєї дівчини Аманди злітаються хмарами,
через те що, у нас на шкірі різні мікроби,
що виробляють різні хімічні речовини, які виявляють комарі.
В сфері медицини бактерії також є дуже важливими.
Наприклад, ті бактерії, що є в кишечнику,
визначають, чи є токсичними для вашої печінки певні знеболюючі.
Вони також вирішують, чи вплинуть інші препарати на ваше серце.
І, якщо ви - плодова муха, принаймні,
ваші мікроби вкажуть, з ким ви будете розмножуватись.
Ми ще не підтвердили це в людях,
але, можливо, виявлення цього - справа часу. (Сміх)
Тож бактерії виконують безліч функцій.
Вони допомагають перетравлювати їжу.
Вони навчають нашу імунну систему.
Допомагають протистояти хворобі,
і навіть можуть впливати на нашу поведінку.
Як би виглядала карта цих мікробних систем?
Вона виглядала б точнісінько як ця,
але це корисний помічник для розуміння біорізноманіття.
Різні частини світу мають різні ландшафти організмів,
специфічні для одного місця чи іншого,
чи ще іншого.
В мікробіології приблизно так само, хоча я повинен бути чесним з вами:
всі мікроби, по суті, виглядають однаково під мікроскопом.
Таким чином, замість спроб визначити їх візуально,
що ми робимо - ми дивимося на їхню послідовність ДНК,
і в проекті під назвою "Проект мікробіоми людини",
в який Національний інститут Здоров'я вклав 173 мільйони доларів,
сотні дослідників збираються разом,
щоб скласти карту аденіну, тиміну, гуаніну та цитозину,
та всіх бактерій в організмі людини.
Коли ми зберемо їх разом, то вони виглядатимуть так.
Зараз трохи складніше сказати, хто де живе, чи не так?
Моя лабораторія працює над розвитком обчислювальної техніки, яка дозволить
взяти терабайти даних про послідовності
та перетворити їх в щось більш корисне в якості карти,
і тому коли працюємо з даними людської мікробіоми
від 250 здорових добровольців,
це виглядає так.
Тут кожна точка являє собою весь комплекс бактерій
в цілій бактеріальній групі.
Я говорив що, по суті, вони виглядають однаково.
Ми дивимось на карту, де кожна точка являє собою окрему бактеріальну групу
з частини тіла одного здорового добровольця.
І таким чином, ви можете побачити, що різні частини карти в різних кольорах,
майже як окремі континенти.
І виявилось,
що різні частини тіла
мають різних мікробів.
Що ж ми маємо: група, яка проживає в ротовій порожнині, має зелений колір.
На іншій стороні, у нас є група шкіри, синього кольору,
та вагінальна група фіолетового кольору,
в нижній частині коричневого кольору - калова група.
Ми тільки за останні кілька років
виявили, що мікроби в різних частинах тіла
напрочуд відрізняються один від одного.
Якщо я погляну на мікроби однієї особи
в роті та кишечнику,
виявиться, що різниця між двома мікробними групами
величезна.
Різниця навіть більша, ніж між мікробами в цьому рифі
та мікробами в цих преріях.
Видається надзвичайним, коли ви задумуєтесь про це.
Це означає, що відстань в кілька дюймів людського організму
показує навіть більшу різницю в нашій мікробній екології,
ніж сотні миль планети Земля.
Але це не говорить, що дві людини виглядають майже однаково
в одній точці тіла чи іншій.
Ви, ймовірно, чули,
що ми всі в значній мірі однакові в плані людської ДНК.
Ви на 99,99 % ідентичні в плані вашого людського ДНК
з людиною, яка сидить поруч з вами.
Але це не стосується бактерій кишечника:
у вас, можливо, тільки 10% подібності
з людиною поруч в плані мікробів кишечника.
Така ж різниця, як між бактеріями в цих преріях
та бактеріями в цьому лісі.
Тож різні мікроби
мають різні функції, про які я розповідав,
все, починаючи з перетравлення їжі,
боротьби з захворюваннями,
розщеплення ліків і так далі.
Як вони все це роблять?
Значною мірою через те, що,
хоча в нашому кишечнику всього лише кілограм цих бактерій,
вони переважають нас чисельністю.
Але наскільки вони переважають нас?
Це залежить від того, чим ви вважаєте своє тіло.
Клітинами?
Кожен з нас складається близько з 10 трильйонів клітин,
але ми є портом для аж 100 трильйонів клітин бактерій.
Вони перевищують нас у відношенні 10:1.
Ви можете подумати: ми є людьми через наше ДНК,
але виявляється, що кожен з нас має близько 20 тисяч людських генів,
залежно від того, що саме ви рахуєте.
Але не більше, ніж від 2 до 20 мільйонів генів мікробів.
Як би ми не дивились на це, нас значно перевершують
наші ж мікробні симбіонти.
І виходить, що на додаток до відбитків нашого людського ДНК,
ми також залишаємо відбитки ДНК наших мікробів
на всьому, до чого торкаємось.
Кілька років тому експеримент показав,
що можна співставити відбиток чиєїсь долоні
з комп'ютерною мишкою, якою людина користується,
із точністю 95%.
Кілька років тому це було опубліковано в науковому журналі,
але ще важливіше, це показали в поліцейському серіалі "CSI: Маямі",
тож ви дійсно знаєте, що це правда.
(Сміх)
Звідки першопочатково з'являються мікроби?
Якщо як у мене, у вас є собаки чи діти,
ймовірно, ви маєте деякі туманні здогадки,
всі з яких, до речі, є правильними.
Можна порівняти вас і вашу комп'ютерну техніку
на кількість спільних мікробів,
а також можна порівняти вас з вашою собакою.
Але виявляється, що в дорослих
бактеріальні групи відносно стабільні,
навіть, якщо ви живете з кимось,
ви зберігаєте ідентичність бактерій
протягом тижнів, місяців чи навіть років.
Виявляється, що наші перші бактеріальні групи
залежать від того, як ми народились.
Діти, які народились звичайним шляхом,
всі їхні бактерії, в основному, являють собою вагінальну групу,
а діти, народжені з допомогою кесаревого розтину,
мають бактерії, схожі на ті, що живуть на шкірі.
Це може бути пов'язано з деякими відмінностями
у стані здоров'я, які асоціюються з кесаревим розтином,
таких як збільшення астми, алергій та ожиріння,
які тепер пов'язуються з бактеріями,
і коли ви задумуєтесь про це, донедавна, кожен ссавець
народжувався через родовий канал,
і тому нестача тих захисних мікробів,
з якими ми розвиваємося, може бути дійсно важливою
для багатьох з цих різних умов, які, як ми знаємо, включають й мікробіому.
Коли кілька років тому народилась моя власна донька
з допомогою кесаревого розтину,
ми взяли справу у свої власні руки
та переконались, що вона вкрита вагінальними бактеріями,
які вона отримала б природно.
Зараз, дійсно важко сказати, чи мало це якийсь вплив,
зокрема, на її здоров'я. чи не так?
З вибіркою усього в одну дитину, неважливо, наскільки ви любите її,
у вас немає достатньої величини вибірки,
щоб скласти план розвитку в середньому,
але в два роки вона ще не мала вушної інфекції,
тож ми схрестили пальці.
І більше того, розпочали клінічні експерименти з багатьма дітьми,
щоб з'ясувати, чи це взагалі має захисний ефект.
Як ми народились, має величезний вплив на те, які бактерії будуть спочатку,
але куди нам йти після цього?
Зараз я вам знову покажу карту даних
Проекту людської мікробіоми,
де кожна точка являє собою зразок з однієї частини тіла
від 250 здорових добровольців.
Ви бачили фізичний розвиток дітей.
Ви бачили їх психологічний розвиток.
Зараз уперше ви побачите
бактеріальний розвиток дитини одного з моїх колег.
На що ж ми подивимось?
Ми подивимось на випорожнення дитини,
групу калових бактерій, які представляють кишечник,
проби брались щотижня протягом майже двох з половиною років.
Ми почали з першого дня.
Ось що відбуватиметься: дитина розпочне з цієї жовтої точки,
і можна побачити, що він розпочне, в основному, з вагінальних бактерій,
як і очікувалось від способу його народження.
За ці два з половиною роки
він рухатиметься весь час донизу
і нагадуватиме групу калових бактерій дорослих здорових волонтерів внизу.
Просто подивимось, як це почалось, і що сталось далі.
Вии бачите, - кожен крок є лише одним тижнем -
ви бачите, тиждень за тижнем,
зміну в бактеріальній групі в калі цієї однієї дитини,
відмінності із тижня в тиждень ставали все більшими
за відмінності між окремими здоровими дорослими
в групі Проекту людської мікробіоми,
цими коричневими точками внизу.
Як бачите, він наближається до групи калових бактерій дорослих.
Тривалість близько двох років.
Але скоро тут станеться щось дивовижне.
Він прийматиме антибіотики від вушної інфекції.
Ви бачите величезну зміну в групі,
з подальшим відносно швидким відновленням.
Я просто перемотаю це для вас.
І ви побачите, що за ці кілька тижнів
у нас будуть більш радикальні зміни,
пониження нормального розвитку багатьох місяців,
з подальшим відносно швидким відновленням,
і до того часу, коли він досягне 838 дня,
кінця цього відео,
ви побачите, що він, по суті, досяг калової групи здорових дорослих,
незважаючи на втручання антибіотиків.
Це дійсно цікаво, тому що піднімає фундаментальні питання
про те, що станеться при втручанні в різні періоди життя дитини.
Чи мало значення те, що ми зробили на ранній стадії,
де мікробіома змінилася так швидко?
Чи це як кидати камінь в бурхливе море,
де хвилі просто зникають?
Захоплююче, виявляється, якщо дати дітям антибіотики
в перші шість місяців життя,
вони будуть більш схильними до ожиріння порівняно з тим,
якби вони не приймали антибіотики чи прийняли їх пізніше.
Те, що ми робимо на ранній стадії, може мати серйозний вплив
на бактеріальну групу в кишечнику чи на подальше здоров'я,
і ми тільки починаємо розуміти, який вплив.
Це вражає, тому що одного дня, на додачу до впливу
антибіотиків на стійкі до них бактерії,
які є важливими,
вони також можуть погіршити бактеріальну екосистему кишечника,
і одного дня ми сприйматимемо антибіотики з таким же жахом,
як те металеве обладнання,
яке єгиптяни використовували, щоб перемісити мозок
перед тим, як викачати його для бальзамування.
Я згадував про мікробів, які виконують важливі функції,
за останні кілька років
їх пов'язують з цілою низкою різних хвороб,
таких як запальне захворювання кишечника,
хвороби серця, рак товстої кишки,
та навіть ожиріння.
Ожиріння, як виявилось, має великий вплив,
зараз можна сказати ви худі чи товсті
з точністю до 90%,
поглянувши на бактерії в кишечнику.
Це може звучати вражаюче,
але, в певному сенсі, є невеличка проблема з таким медичним тестом,
бо, мабуть, ви зможете сказати, хто з цих людей товстий,
нічого не знаючи про бактерії їх кишечника,
та виявляється, що навіть визначивши послідовність повних геномів
та маючи всі людські ДНК,
ми зможемо передбачити, хто з них страждає від ожиріння лише з точністю 60%.
Хіба це не вражає?
Це означає, що той кілограм бактерій, який ви носите з собою,
може бути важливішим для стану вашого здоров'я,
ніж кожен ген в вашому геномі.
На мишах можна зробити набагато більше.
Так, у мишах бактерії були пов'язані з усіма типами додаткових умов
в тому числі, розсіяним склерозом,
депресією, аутизмом та, знову, ожирінням.
Та як ми можемо зараз сказати, чи ця різниця між бактеріями,
що корелює з хворобою, є причиною чи наслідком?
Від нас залежить лише одне, ми виростимо кілька мишей
без жодних власних бактерій у стерильних колбах.
Потім можемо додати бактерії, які вважаємо важливими,
і побачимо, що буде.
Потім візьмемо бактерії від товстих мишей
та пересадимо їх в генетично нормальних мишей,
які виросли в колбах без власних бактерій,
вони стають товстішими, ніж якби я зробив таке ж зі звичайними мишами.
Те, що трапилось, є абсолютно дивовижним.
Іноді трапляється, що бактерії
допомагають перетравлювати їжу ефективніше при тій самій дієті,
тож вони отримують більше енергії з з їжі,
однак в інших випадках, мікроби впливають на їх поведінку.
Вони їдять більше, ніж звичайні миші,
і вони стають товстими, якщо дозволити їм їсти, скільки вони хочуть.
Надзвичайно, чи не так?
Мається на увазі, що мікроби можуть впливати на поведінку ссавців.
Ви можете зацікавитись, чи можна зробити подібне з іншими видами,
і виявляється, що якщо взяти бактерії від товстих людей
та пересадити на мишей, які виросли в стерильності,
ці миші також стануть товстішими,
ніж якби отримали бактерії від худої особи.
Та ми можемо спроектувати мікробну групу, яку можна прищепити
для запобігання набору зайвої ваги.
Ми також зможемо запобігти недоїданню.
В проекті, створеному на кошти фонду Білла і Мелінди Гейтс,
ми спостерігали за дітьми в Малаві,
у яких був квашіоркор, тяжка форма недоїдання.
Миші, на яких було трансплантовано групу бактерій квашіоркору,
втратили 30% маси тіла
лише за три тижні,
та можна відновити їх здоров'я, маючи добавку на основі арахісового масла,
яка використовувалась для дітей в клініці.
А миші, що отримали групу
від здорових близнюків з хворобою квашіоркор, впорались добре.
Це дійсно чудово, бо припускається, що ми можемо проводити терапію,
використовуючи методику на купі різних мишей
з бактеріями кишечника окремих людей
і можливо адаптувати цю терапію до індивідуального рівня.
Надзвичайно важливо, що кожний має шанс
взяти участь у відкритті.
Тож пару років тому
ми розпочали проект "Кишечник Америки",
який дозволить претендувати на місце на цій мікробній карті.
Це найбільший відомий нам проект, фінансований громадськими коштами -
більше 8000 чоловік підписалися в цій угоді.
Буде приблизно так: вони відішлють нам свої зразки,
ми встановимо послідовність ДНК мікробів та повернемо їм результати.
Ми також надамо деідентифіковані дані вченим, педагогам,
зацікавленим учасникам широкої громадськості і так далі,
тож у кожного буде доступ до даних.
З іншої сторони,
коли ми проводимо екскурсії по лабораторії в інституті BioFrontiers,
ми пояснюємо, чому використовуємо роботів і лазери, щоб дивитися на фекалії,
виявляється, що не кожен захоче знати.
(Сміх)
Я припускаю, що багато відчувають те ж,
тому я приніс кілька наборів, якщо ви зацікавлені
спробувати зробити це самі.
Чому б нам не хотіти зробити це?
Виявляється, що бактерії не лише важливі
для з'ясування, в якому стані наше здоров'я,
а вони можуть і лікувати хвороби.
Це одна з новинок, яку ми змогли візуалізувати
з колегами з Міннесотського університету.
Ось знову карта людської мікробіоми.
Те, на що ми зараз дивимось -
я додам до групи деяких людей з колітом.
Це жахлива форма діареї,
коли людина змушена ходити в туалет 20 разів на день.
Цим людям протягом двох років не допомагало лікування антибіотиками,
перш ніж їх вибрали для випробувань.
Що станеться, коли ми перенесемо частини фекалій зі здорового донора,
ця зірка внизу,
до цих пацієнтів.
Чи хороші бактерії боротимуться з поганими,
та чи допоможуть відновити здоров'я?
Поглянемо, що ж таки там трапилось.
Чотири пацієнти з тих, що отримали трансплантат
зі здорового донора внизу,
як ви можете одразу помітити,
мають різку зміну в групі кишечника.
На наступний день після трансплантації
всі симптоми зникли,
діарея щезла,
вони знову цілком здорові та стають схожими на здорових донорів,
і вони присутні тут.
(Оплески)
Ми знаходимось на початку цього відкриття.
Ми лише помітили, що бактерії мають вплив
на різні типи хвороб,
від запального захворювання кишечника до ожиріння,
і, можливо, навіть аутизму чи депресії.
Нам потрібно, тим не менше,
розвивати щось типу мікробного GPS,
з яким ми не лише б знали, де ми зараз,
але й куди нам потрібно рухатись та що нам потрібно зробити,
щоб дістатись туди,
ми повинні бути в змозі зробити це досить простим,
щоб цим могли користуватись навіть діти. (Сміх)
Дякую за увагу.
(Оплески)