Jonathan Eisen: Upoznajte svoje mikrobe

Započet ću jednom pričicom. Dakle, odrastao sam u jednom susjedstvu. Kada mi je bilo 15 godina, kao jedan čvrsti, mladi sportaš počeo sam kopniti te sam kroz četiri mjeseca praktički počeo umirati od gladi i od neutažive žeđi. Zapravo sam probavljao vlastito tijelo. Sve je kulminiralo na jednom planinarskom izletu, mom prvom ikada, na Old Rag Mountain u Zapadnoj Virginiji, gdje sam gurao glavu u lokvice vode i pio iz njih poput psa.

Te noći su me odvezli na hitnu pomoć i dijagnosticirali mi dijabetes tipa 1 i uznapredovalu ketoacidozu. Oporavio sam se, zahvaljujući čudima moderne medicine, inzulinu i drugim stvarima, te povratio svoju težinu i dobio još koju kilu više.

I nešto se zagnojilo u meni nakon što se to dogodilo. Ono o čemu sam razmišljao bilo je, što je prouzrokovalo dijabetes? Vidite, dijabetes je autoimuna bolest, tijelo napada samo sebe, a u to su vrijeme ljudi mislili da izlaganje patogenima nekako možda može potaknuti imunosni sustav da se bori protiv patogena i tako uništi stanice koje proizvode inzulin. I sam sam dugo vremena isto mislio, i na to su se ljudi i medicina jako fokusirali, na mikrobe koji rade loše stvari. U ovom trenutku potrebna mi je moja asistentica. Možda ćete je prepoznati.

Dakle, otišao sam jučer, ispričavam se, ali preskočio sam par govora, i posjetio zgradu Nacionalne akademije znanosti gdje prodaju igračke, ogromne mikrobe. I idemo! Pokupili ste bakteriju koja jede meso, ako ste uhvatili ovu igračku. Moram se prisjetiti svojih bejzbolskih sposobnosti.

(Smijeh)

Dakle, nažalost, iako ne iznenađuje, većina mikroba koje prodaju u Nacionalnoj akademiji znanosti su patogeni organizmi. Svi se usredotočuju na stvari koje nas ubijaju, i na to sam se fokusirao i ja. A ispada da smo mi prekriveni oblakom mikroba i ti su mikrobi zapravo većinu vremena dobri za nas, a ne smrtonosni. I tako, to nam je već neko vrijeme poznato. Ljudi se koriste mikroskopima da bi promatrali mikrobe koji nas pokrivaju, znam da ne obraćate pažnju na mene, ali...

(Smijeh)

Promatrali su mikrobe koji nas prekrivaju. I ako ih promatrate kroz mikroskop, vidjeti ćete da mi zapravo imamo 10 puta više stanica koje pripadaju mikrobima nego vlastitih. Masa mikroba veća je od mase našeg mozga.

Mi smo doslovno ekosistem prepun mikroorganizama. Nažalost, ukoliko želite učiti o mikroorganizmima, samo promatranje kroz mikroskop nije dovoljno. Upravo smo čuli o sekvenciranju DNK. Ispada da je jedan od najboljih načina promatranja i razumijevanja mikroba promatranje njihove DNK. I to je ono čime se ja bavim već 20 godina, koristim sekvenciranje DNK, skupljam uzorke s različitih mjesta, uključujući i ljudsko tijelo, čitam sekvence DNK i onda koristim te sekvence DNK da bismo doznali više o mikrobima koji se nalaze na određenom mjestu.

Ono što je zadivljujuće jest da, kada koristite tu tehnologiju kod, na primjer, promatranja ljudskog tijela, vidimo da nismo samo pokriveni morem mikroba. Postoje na tisuće i tisuće različitih vrsta mikroba na nama. Imamo milijune gena mikroba u našem ljudskom mikrobiomu koji nas prekrivaju. Ta mikrobna raznolikost razlikuje se od čovjeka do čovjeka i ono o čemu su ljudi razmišljali zadnjih 10, možda 15 godina jest da su možda ti mikrobi, taj mikrobni oblak u i na nama, i razlike među nama, možda odgovorni za razlike u našem zdravlju.

I ponovo se vraćam na svoju priču o dijabetesu. Sada se misli da jedan od okidača dijabetesa tipa 1 nije borba protiv patogena, već je to u biti loša komunikacija s mikrobima koji žive u i na vama. I nekako je možda ta moja zajednica mikroba nestala pa je to prouzročilo neki vrstu imunosnog odgovora i dovelo do toga da sam ubijam stanice koje u mom tijelu proizvode inzulin.

Ono što vam želim reći u nekoliko minuta jest što su ljudi naučili koristeći tehnologiju sekvenciranja DNK da bi proučavali oblak mikroba koji živi u i na nama. I želim vam ispričati priču o osobnom projektu. Moje prvo iskustvo proučavanja mikroba na ljudskom tijelu zapravo je proizašlo iz jednog mog predavanja, ovdje iza ugla, u Georgetownu.

Držao sam govor, a jedan obiteljski prijatelj, dekan Medicinskog fakulteta u Georgetownu, koji je slušao govor, prišao mi je nakon predavanja i rekao da rade studiju o transplataciji tankog crijeva kod ljudi. I željeli su promatrati mikrobe nakon transplatacije.

I tako smo započeli suradnju, Michael Zasloff, Thomas Fishbein i ja, promatrali smo mikrobe koji su kolonizirali tanko crijevo nakon što je transplantirano u tijelo primatelja. I mogu vam reći detalje naše mikrobne studije koju smo napravili, ali razlog zbog kojeg vam ovo govorim je nešto zaista izuzetno što su oni napravili na početku ovog projekta. Uzeli bi tanko crijevo donora, koje je prepuno njegovih mikroba, i jednog primatelja koji možda ima problem sa vlastitom mikrobnom zajednicom, npr. Crohnovu bolest, i sterilizirali bi tanko crijevo donora. Očistili bi ga od mikroba i onda stavili u tijelo primatelja. To je bila uobičajena praksa u medicini iako je bilo očito da to nije bila baš dobra ideja.

Na svu sreću, tijekom tog projekta, kirurzi i ostalo osoblje odlučili su da će zaboraviti uobičajenu praksu. Odlučili su se za promjenu. Odlučili su ostaviti neke zajednice mikroba u tankom crijevu. Ostavljaju mikrobe na doniranom organu i u teoriji bi to moglo pomoći ljudima koji primaju tanko crijevo.

I tako, ljudi -- ovo je studija koju sam znao. U zadnjih nekoliko godina došlo je do velike ekspanzije u korištenju DNK tehnologije pri proučavanju mikroba u i na ljudima. Postoji nešto što se zove Projekt ljudskog mikrobioma, koji se odvija u SAD-u, MetaHIT u Europi i mnogi drugi projekti.

I kada su ljudi napravili mnoge studije, naučili su stvari poput, npr., kada se rodi dijete tijekom normalnog vaginalnog porođaja koloniziraju ga mikrobi njegove majke. Postoje faktori rizika povezani sa carskim rezom. neki od kojih mogu biti povezani s činjenicom da kada izvadite dijete iz majčine utrobe, dolazi do kolonizacije krivim mikrobima, za razliku od normalnog poroda kroz rodnicu. Mnoge su studije pokazale da mikrobna zajednica koja živi u i na nama pomaže razvoju imunosnog sustava, pomaže nam u borbi protiv patogena, pomaže našem metabolizmu i određuju naš metabolizam, vjerojatno određuje naš miris, a možda oblikuje i naše ponašanje na više različitih načina.

I tako su te studije zabilježile mnoge važne funkcije koje ima mikrobna zajednica, taj oblak ne-patogena koji žive u i na nama. Jedno područje koje smatram jako zanimljivim, a mnogi od vas ga imaju sada kada smo bacili mikrobe među vas, a to je "strah od klica". Ljudi su opsjednuti čistoćom, zar ne? Držimo antibiotike u kuhinjskim ormarićima, stalno peremo svaki dio svog tijela, dodajemo antibiotike u našu hranu, u naše zajednice, pretjerujemo s uzimanjem antibiotika.

Ubijanje patogena je dobra stvar ako ste bolesni, no trebali bismo znati da kada svoj svijet punimo kemikalijama i antibioticima, tada također ubijamo i oblak mikroba koji živi u i na nama. Pretjerana uporaba antibiotika, posebno u djece, dokazano povećava rizik za pretilost, autoimune bolesti, i pojavu čitavog niza problema koji se javljaju najvjerojatnije zbog poremećaja u mikrobnoj zajednici.

Dakle, mikrobna ravnoteža se može poremetiti, željeli mi to ili ne, ili je mi možemo ubiti antibioticima, ali kako je možemo obnoviti? Siguran sam da je mnogo ljudi čulo za probiotike. Probiotici su jedan način kojim možetepokušati obnoviti zajednicu mikroba u i na vama. I definitivno su se pokazali učinkovitima u nekim slučajevima. Na Kalifornijskom sveučilištu Davis u tijeku je projekt u kojem ljudi uzimaju probiotike kako bi pokušali tretirati i spriječiti nekrotični enterokolitis u nedonoščadi. Nedonoščad ima ozbiljan problem sa svojom mikrobnom zajednicom. I možda probiotici mogu pomoći u sprječavanju razvoja ovog užasnog oboljenja kod prijevremeno rođene djece

No, probiotici su zapravo jako, jako jednostavno rješenje. Većina tableta ili jogurta koje možete popiti sadrži jednu ili dvije vrste bakterija u sebi, možda pet, a ljudska zajednica se sastoji od tisuća i tisuća različitih vrsta. Što, dakle, možemo napraviti da bismo obnovili mikrobnu zajednicu kada na nama imamo na tisuće i tisuće vrsta?

Pa, jedna od stvari koju, čini se, rade životinje jest to da jedu izmet -- koprofagija. I ispada da mnogi veterinari, posebno oni "stare škole", pripremaju nešto što se zove "čaj od kakice", čaj, koji koriste za liječenje kolika i drugih bolesti konja, krava i slično. Čaj napravite od kakice zdrave životinje i onda ga date bolesnoj životinji. Iako, osim ako imate kravu sa velikom fistulom na boku pa možete staviti ruku u njen burag, teško je zamisliti da je dostava mikroba direktno u usta i kroz cijeli gornji probavni sustav najbolji način dostavljanja, tako da ste možda čuli da ljudi sada rade fekalne transplantacije, u kojima, umjesto da se nekoliko probitičkih mikroba unosi oralno, zajednica probiotika, zajednica mikroba dostavlja se od zdravog donora kroz drugi kraj.

I ispostavilo se da je to jako učinkovito u borbi protiv nekih upornih infektivnih bolesti kao, npr., infekcije bakterijom Clostridium difficile koje ljudi imaju godinama i godinama. Transplantacija izmeta, odnosno mikroba iz izmeta, iz zdravog donora dokazano liječi sistemske Clostridium difficile infekcije u nekih ljudi.

Ono što meni te transplantacije, transplantacije izmeta ili čaj od kakice govore, a i mnogi drugi ljudi su došli do iste ideje, jest to da je ta mikrobna zajednica u i na nama, zapravo je jedan organ. Trebali bismo na nju gledati kao na funkcionalni organ, dio nas samih. Trebali bismo se prema njemu odnositi pažljivo i s poštovanjem, i ne igrati se njime, na primjer, sa carskim rezovima ili antibioticima ili pretjeranom čistoćom, bez nekakvog posebnog opravdanja.

Ono što nam tehnologija skvenciranja DNK danas omogućava jest da napravimo detaljnu studiju na, recimo, 100 pacijenata sa Crohnovom bolesti i na 100 ljudi koji nemaju Crohnovu bolest. Ili 100 ljudi koji su uzimali antibiotike kada su bili mali, i 100 ljudi koji ih nisu uzimali. I sada možemo početi uspoređivati zajednicu mikroba i njihove gene i vidjeti postoje li razlike. I jednom ćemo možda razumijeti jesu li te razlike samo korelativne ili su i uzročne. Studije na miševima i drugim životinjama nam također u tome pomažu, ali ljudi sada koriste te tehnologije zato što su postale veoma jeftine, da bi proučavali mikrobe u i na različitim ljudima.

Dakle, da zaključim, nisam vam još ispričao jedan dio priče o tome kako sam obolio od dijabetesa. Moj otac je bio doktor medicine, zapravo je proučavao hormone. Mnogo bih mu puta rekao kako sam umoran, žedan, da se ne osjećam dobro. No, samo bi slegnuo ramenima, mislim da je mislio da se previše žalim, ili je to bio tipičan stav doktora medicine: "S mojom je djecom sve u redu." Čak smo svi zajedno, kao obitelj, otišli na susret Međunarodnog endokrilnološkog društva u Quebecu. Ja bih se ustajao svakih pet minuta da bih piškio, i popio svu vodu sa stola, a oni su mislili da se drogiram.

(Smijeh)

Razlog zbog kojeg vam ovo pričam jest taj da medicinska zajednica, uzmite mog oca za primjer, nekad ne vidi ono što joj je ispred nosa. Mikrobni oblak je ravno ispred nas. Većinu vremena ga ne možemo vidjeti. Nevidljiv je. To su mikrobi. Sitni su. Ali, možemo ih vidjeti kroz njihovu DNK, kroz utjecaj koji imaju na ljude.

I trebali bismo početi razmišljati o toj mikrobnoj zajednici u kontekstu svega u ljudskoj medicini. To ne znači da utječe na svaki dio nas, ali bi moglo. I treba nam cijeli vodič kroz mikrobe koji žive u i na ljudima, tako da bismo razumjeli njihovu ulogu u našim životima. Mi smo oni. Oni su mi.

Hvala vam.

(Pljesak)