Začnu malým příběhem. Takže, vyrůstal jsem ve zdejším sousedství. Když mi bylo 15, začínal jsem stavem, o kterém si myslím, že byl statný mladý atlet, který za čtyři měsíce pomalu chřadnul, až dokud jsem se v podstatě nestal obětí nedostatku jídla a neuhasitelné žízně. V podstatě jsem strávil svoje tělo. A to vše vyvrcholilo, když jsem se vydal na výlet s batohem, vlastně na svůj vůbec první, do Old Rag Mountain v Západní Virginii a strkal jsem hlavu do louží a pil jsem vodu jako pes.
I'm going to start with a little story. So, I grew up in this neighborhood. When I was 15 years old, I went from being what I think was a strapping young athlete, over four months, slowly wasting away until I was basically a famine victim with an unquenchable thirst. I had basically digested away my body. And this all came to a head when I was on a backpacking trip, my first one ever actually, on Old Rag Mountain in West Virginia, and was putting my face into puddles of water and drinking like a dog.
Té noci mě odvezli na pohotovost a diagnostikovali mě jako diabetika I. typu s plně rozvinutou ketoacidózou. A uzdravil jsem se, díky zázrakům moderního lékařství, inzulínu a dalším věcem, a získal zpět svou váhu a ještě pár kilo navíc.
That night, I was taken into the emergency room and diagnosed as a type 1 diabetic in full-blown ketoacidosis. And I recovered, thanks to the miracles of modern medicine, insulin and other things, and gained all my weight back and more.
A cosi ve mně hlodalo poté co se tohle stalo. Přemýšlel jsem o tom, co způsobilo cukrovku? Víte, že cukrovka je autoimunitní onemocnění, kdy vaše tělo bojuje samo se sebou a tehdy si lidé mysleli, že snad nějakým vystavením vlivu patogenu byl spuštěn můj imunitní systém, aby s patogenem bojoval a pak zabil buňky, které produkují inzulín. A o tomto jsem dlouhou dobu přemýšlel a že je to vlastně to, na co se lékařství a lidé dost zaměřovali, na mikroby, které způsobují zlé věci. A to je chvíle, kdy tady teď potřebuji svoji asistentku. Možná ji rozpoznáváte.
And something festered inside me after this happened. What I thought about was, what caused the diabetes? You see, diabetes is an autoimmune disease where your body fights itself, and at the time people thought that somehow maybe exposure to a pathogen had triggered my immune system to fight the pathogen and then kill the cells that make insulin. And this is what I thought for a long period of time, and that's in fact what medicine and people have focused on quite a bit, the microbes that do bad things. And that's where I need my assistant here now. You may recognize her.
Takže, včera jsem procházel, omlouvám se, že jsem kus přednášky přeskočil, procházel jsem budovou Národní akademie věd a oni prodávají hračky, obří mikroby. A jdeme na to! No a když chytíte tohohle, chytíte maso požírající chorobu. Tady si musím osvěžit svoje baseballové dovednosti.
So, I went yesterday, I apologize, I skipped a few of the talks, and I went over to the National Academy of Sciences building, and they sell toys, giant microbes. And here we go! So you have caught flesh-eating disease if you caught that one. I gotta get back out my baseball ability here.
(Smích)
(Laughter)
Takže, naneštěstí nebo nepřekvapivě, většina mikrobů, které prodávají v budově Národní akademie, jsou patogeny. Všichni se zaměřují na věci, které nás zabíjí a to je to, na co jsem se zaměřil. A ukazuje se, že jsme pokrytí mračnem mikrobů a ony mikroby nám vlastně po většinu času spíše přinášejí užitek, než aby nás zabíjely. A tak, nějakou dobu už jsme o tom věděli. Lidé používali mikroskopy k pozorování mikrobů, které nás pokrývají, Vím, že mi teď nevěnujete pozornost, ale ...
So, unfortunately or not surprisingly, most of the microbes they sell at the National Academy building are pathogens. Everybody focuses on the things that kill us, and that's what I was focusing on. And it turns out that we are covered in a cloud of microbes, and those microbes actually do us good much of the time, rather than killing us. And so, we've known about this for some period of time. People have used microscopes to look at the microbes that cover us, I know you're not paying attention to me, but ...
(Smich)
(Laughter)
Mikroby, které nás pokrývají. A když se na ně podíváte pod mikroskopem, můžete vidět, že máme vlastně na těle 10 krát tolik buněk mikrobů, než kolik máme buněk vlastních. Mikroby mají větší hmotnost než jakou má náš mozek.
The microbes that cover us. And if you look at them in the microscope, you can see that we actually have 10 times as many cells of microbes on us as we have human cells. There's more mass in the microbes than the mass of our brain.
Doslova tvoříme ekosystém hemžící se mikroorganizmy. A naneštěstí, když se učíte o mikroorganizmech pouhým jejich pozorováním pod mikroskopem, nestačí to. A tak právě jsme slyšeli o sekvencování DNA. Ukazuje se, že jeden z nejlepších způsobů jak se dívat na mikroby a jak jim porozumět, je pozorovat jejich DNA. A to je to, co jsem po 20 let dělal, když jsem sekvencoval DNA, sbíral vzorky z různých míst, včetně lidského těla, když jsem četl sekvence DNA a následně využíval sekvencování DNA, aby nám řeklo něco o mikrobech nacházejících se na určitém místě.
We are literally a teeming ecosystem of microorganisms. And unfortunately, if you want to learn about the microorganisms, just looking at them in a microscope is not sufficient. And so we just heard about the DNA sequencing. It turns out that one of the best ways to look at microbes and to understand them is to look at their DNA. And that's what I've been doing for 20 years, using DNA sequencing, collecting samples from various places, including the human body, reading the DNA sequence and then using that DNA sequencing to tell us about the microbes that are in a particular place.
A co je úžasné, když používáte tuto technologii, například při pozorování lidí, my nejsme pokryti jen mořem mikrobů. Máme na sobě tisíce a tisíce různých druhů mikrobů. Máme milióny genů mikrobů v našem lidském mikrobiomu, které nás pokrývají. A tak se tato mikrobiální různorodost liší člověk od člověka a to, o čem lidé přemýšlejí posledních 10 let, možná 15 let je, že možná tyto mikroby, tento mikrobiální oblak v nás a na nás, a tato naše různorodost, je možná zodpovědná za některé z rozdílů ve zdravotním stavu a onemocnění mezi námi.
And what's amazing, when you use this technology, for example, looking at humans, we're not just covered in a sea of microbes. There are thousands upon thousands of different kinds of microbes on us. We have millions of genes of microbes in our human microbiome covering us. And so this microbial diversity differs between people, and what people have been thinking about in the last 10, maybe 15 years is, maybe these microbes, this microbial cloud in and on us, and the variation between us, may be responsible for some of the health and illness differences between us.
A tím se dostávám zpět k příběhu o cukrovce, který jsem vám vyprávěl. Ukazuje se, že si lidé teď myslí, že jedním ze spouštěčů cukrovky I. typu není boj s patogenem, ale že ve skutečnosti je to pokus o -- jde o nedorozumění mezi mikroby, které žijí ve vás a na vás. A možná se nějak mikrobiální společenství, které je ve mně a na mně, stáhlo a pak se tímto spustil nějaký druh imunitní reakce a vedl k tomu, že jsem zabíjel ty buňky, které vyrábí v mém těle inzulín.
And that comes back to the diabetes story I was telling you. It turns out that people now think that one of the triggers for type 1 diabetes is not fighting a pathogen, but is in fact trying to -- miscommunicating with the microbes that live in and on you. And somehow maybe the microbial community that's in and on me got off, and then this triggered some sort of immune response and led to me killing the cells that make insulin in my body.
A tak to, o čem vám chci během několika minut povídat je něco, čemu se lidé naučili užitím technik sekvencování DNA, zejména ke studiu mikrobiálního mračna, které žije v nás a na nás. A chci vám povědět příběh o vlastním projektu. Má první osobní zkušenost se studiem mikrobů na lidském těle vlastně pocházela z přednášky, kterou jsem měl přímo tady za rohem v Georgetownu.
And so what I want to tell you about for a few minutes is, what people have learned using DNA sequencing techniques in particular, to study the microbial cloud that lives in and on us. And I want to tell you a story about a personal project. My first personal experience with studying the microbes on the human body actually came from a talk that I gave, right around the corner from here at Georgetown.
Měl jsem přednášku a rodinný přítel, který byl náhodou děkanem na Georgetown Medical School, byl na přednášce a přistoupil ke mně a později řekl, že udělali studii o transplantacích tenkého střeva u lidí. (ileum je poslední, nejdelší část tenkého střeva; pozn. překl.) A po transplantacích se chtěli podívat na mikroby.
I gave a talk, and a family friend who happened to be the Dean of Georgetown Medical School was at the talk, and came up to me afterwards saying, they were doing a study of ileal transplants in people. And they wanted to look at the microbes after the transplants.
A tak jsem začal spolupracovat s touhle osobou, Michaelem Zasloffem a Thomasem Fishbeinem, abychom se podívali na mikroby, které osídlily tahle tenká střeva poté, co byla příjemci transplantována. A mohu vám povídat všechny ty podrobnosti o mikrobiální studii, které jsme tam uvedli, ale důvod, proč vám chci vyprávět tento příběh, je něco opravdu pozoruhodného, co udělali na začátku tohoto projektu. Vezmou tenké střevo dárce, které obsahovalo mikroby od dárce a mají příjemce, který by mohl mít potíže se svým mikrobiálním společenstvím, řekněme s Crohnovou nemocí a sterilizovali dárcovské tenké střevo. Očistili ho od všech mikrobů a voperovali ho příjemci. Udělali to takhle, protože to byl v lékařství běžný postup, dokonce ačkoliv bylo zřejmé, že to nebyla dobrá myšlenka.
And so I started a collaboration with this person, Michael Zasloff and Thomas Fishbein, to look at the microbes that colonized these ilea after they were transplanted into a recipient. And I can tell you all the details about the microbial study that we did there, but the reason I want to tell you this story is something really striking that they did at the beginning of this project. They take the donor ileum, which is filled with microbes from a donor and they have a recipient who might have a problem with their microbial community, say Crohn's disease, and they sterilized the donor ileum. Cleaned out all the microbes, and then put it in the recipient. They did this because this was common practice in medicine, even though it was obvious that this was not a good idea.
A naštěstí, v průběhu tohoto projektu se transplantační chirurgové a další lidé rozhodli, že na na běžný postup zapomenou. Musíme se přeorientovat. Tak se vlastně přeorientovali a ponechali něco z mikrobiálního společenství v tenkém střevě. Ponechali mikroby se střevem dárce a teoreticky to možná pomůže lidem, kteří budou mít tohle tenké střevo transplantované.
And fortunately, in the course of this project, the transplant surgeons and the other people decided, forget common practice. We have to switch. So they actually switched to leaving some of the microbial community in the ileum. They leave the microbes with the donor, and theoretically that might help the people who are receiving this ileal transplant.
A tak dále, lidi -- toto je studie, na které teď dělám. V několika posledních letech se ohromně rozšířilo užití DNA technologie ke studování mikrobů v lidech a na lidech. Existuje něco, co se nazývá Human Microbiome Project, který probíhá ve Spojených Státech, a MetaHIT, který probíhá v Evropě a mnoho dalších projektů.
And so, people -- this is a study that I did now. In the last few years there's been a great expansion in using DNA technology to study the microbes in and on people. There's something called the Human Microbiome Project that's going on in the United States, and MetaHIT going on in Europe, and a lot of other projects.
A když lidé dokončili různorodé studie, naučili se věci jako, když se rodí dítě, během vaginálního porodu začne kolonizace mikroby od vaší matky. S císařským řezem jsou spojeny rizikové faktory, některé z těchto rizikových faktorů možná existují kvůli nesprávné kolonizaci, když dítěti raději proklestíte cestu ven z jeho matky, než aby se narodilo porodními cestami. A různé druhy dalších studií ukázaly, že mikrobiální společenství v nás a na nás pomáhá v rozvoji imunitního systému, pomáhá ubránit se patogenům, pomáhá našemu metabolizmu a rozhoduje o rychlosti našeho metabolismu, pravděpodobně rozhoduje o našem pachu a může dokonce formovat naše chování mnoha různými způsoby.
And when people have done a variety of studies, they have learned things such as, when a baby is born, during vaginal delivery you get colonized by the microbes from your mother. There are risk factors associated with cesarean sections, some of those risk factors may be due to mis-colonization when you carve a baby out of its mother rather than being delivered through the birth canal. And a variety of other studies have shown that the microbial community that lives in and on us helps in development of the immune system, helps in fighting off pathogens, helps in our metabolism, and determining our metabolic rate, probably determines our odor, and may even shape our behavior in a variety of ways.
A tak tyto studie dokládaly nebo naznačovaly z existence různých druhů důležitých funkcí mikrobiálního společenství, tento mrak nepatogenních mikrobů žijících v nás a na nás. A jedna oblast, o které si myslím, že je velmi zajímavá, kterou teď mnozí z vás možná považují jako za naše předhození mikrobů davu, je něco co bych nazval jako "germofobie". (strach z nakažení; pozn. překl.) No a lidé opravdu dbají na čistotu, že? Máme antibiotika na našich kuchyňských linkách, lidé věnují všechen čas umývání každého kousku těla, pumpujeme antibiotika do potravin, do okolního prostředí, nadměrně antibiotika užíváme.
And so, these studies have documented or suggested out of a variety of important functions for the microbial community, this cloud, the non-pathogens that live in and on us. And one area that I think is very interesting, which many of you may have now that we've thrown microbes into the crowd, is something that I would call "germophobia." So people are really into cleanliness, right? We have antibiotics in our kitchen counters, people are washing every part of them all of the time, we pump antibiotics into our food, into our communities, we take antibiotics excessively.
A zabíjení patogenů je dobrá věc, pokud jste nemocní, ale měli byste pochopit, že když pumpujeme chemikálie a antibiotika do našeho prostředí, že také zabíjíme mračno mikrobů, které žijí v nás a na nás. A bylo prokázáno, že nadměrné užívání antibiotik, zejména u dětí, je opět spojeno s rizikovými faktory sklonu k obezitě, poruchám imunity, k různým druhům obtíží, které pravděpodobně vznikají kvůli rozpadu mikrobiálního společenství.
And killing pathogens is a good thing if you're sick, but we should understand that when we pump chemicals and antibiotics into our world, that we're also killing the cloud of microbes that live in and on us. And excessive use of antibiotics, in particular in children, has been shown to be associated with, again, risk factors for obesity, for autoimmune diseases, for a variety of problems that are probably due to disruption of the microbial community.
No a společenství mikrobů se může poškodit, ať chceme nebo ne nebo ho můžeme zabít antibiotiky, ale co můžeme udělat, abychom ho obnovili? Jsem si jistý, že mnoho lidí zde už slyšelo o probioticích. Probiotika jsou jednou z věcí, kterou můžete vyzkoušet a něco dělat pro obnovu mikrobiálního společenství, které je ve vás a na vás. A už se s jistotou prokázalo, že probiotika jsou v mnoha případech účinná. Na UC Davis probíhá projekt, ve kterém lidé užívají probiotika, aby je vyzkoušeli a léčili se, předcházeli nekrotizující enterokolitidě u nedonošených dětí. (zánětlivé onemocnění střev; pozn. překl.) Nedonošené děti mají opravdové potíže se svým společenstvím mikrobů. A je možné, že probiotika mohou pomoci předcházet rozvoji této příšerné nekrotizující enterokolitidy u těchto nedonošených dětí.
So the microbial community can go wrong whether we want it to or not, or we can kill it with antibiotics, but what can we do to restore it? I'm sure many people here have heard about probiotics. Probiotics are one thing that you can try and do to restore the microbial community that is in and on you. And they definitely have been shown to be effective in some cases. There's a project going on at UC Davis where people are using probiotics to try and treat, prevent, necrotizing enterocolitis in premature infants. Premature infants have real problems with their microbial community. And it may be that probiotics can help prevent the development of this horrible necrotizing enterocolitis in these premature infants.
Ale probiotika jsou druhem opravdu velmi jednoduchého řešení. Většina pilulek, které si můžete vzít, nebo jogurtů, které můžete sníst, v sobě obsahují jeden nebo dva druhy probiotik, možná pět druhů a lidské společenství se skládá z tisíců a tisíců druhů. Takže co můžeme udělat pro ozdravení mikrobiálního společenství, když na sobě máme tisíce a tisíce druhů?
But probiotics are sort of a very, very simple solution. Most of the pills that you can take or the yogurts that you can eat have one or two species in them, maybe five species in them, and the human community is thousands upon thousands of species. So what can we do to restore our microbial community when we have thousands and thousands of species on us?
No, zdá se, že jednu věc dělají zvířata, když jí lejna -- koprofagii. (koprofagie je chorobný sklon k pojídání výkalů; pozn. překl.) A ukazuje se, že mnozí veterináři, zejména veterináři ze staré školy, dělali něco co se nazývalo "čaj z trusu", ne čas lupu, ale čaj z trusu, k léčení koliky a dalších neduhů u koní a krav a takové věci, vyrobíte čaj z trusu zdravého zvířete a podáte ho zvířeti nemocnému. Ačkoliv, pokud nemáte otevřenou krávu s velkou dírou v boku, a dokud si nemůžete sáhnout na její bachor, je obtížné si představit, že podávání mikrobů přímo do tlamy a skrz celý vršek zažívacího traktu, je ten nejlepší doručovací systém, takže už jste možná slyšeli, že u lidí teď dělají fekální transplantace, kde spíše než podáním pár probiotických mikrobů do úst, podávají společenství probiotik, společenství mikrobů od zdravého dárce opačným koncem.
Well, one thing that animals seem to do is, they eat poo -- coprophagia. And it turns out that many veterinarians, old school veterinarians in particular, have been doing something called "poo tea," not booty, but poo tea, to treat colic and other ailments in horses and cows and things like that, where you make tea from the poo from a healthy individual animal and you feed it to a sick animal. Although, unless you have a fistulated cow with a big hole in its side, and you can put your hand into its rumen, it's hard to imagine that the delivery of microbes directly into the mouth and through the entire top of the digestive tract is the best delivery system, so you may have heard in people they are now doing fecal transplants, where rather than delivering a couple of probiotic microbes through the mouth, they are delivering a community of probiotics, a community of microbes from a healthy donor, through the other end.
A toto se ukázalo jako velmi efektivní v boji s určitými neústupnými infekčními nemocemi jako jsou infekce bakterií Clostridium difficile, která může zůstat v těle dlouhá a dlouhá a dlouhá léta. Bylo prokázáno, že transplantace výkalů, mikrobů z výkalů od zdravého dárce, léčí systémové C. dif infekce u některých lidí.
And this has turned out to be very effective in fighting certain intransigent infectious diseases like Clostridium difficile infections that can stay with people for years and years and years. Transplants of the feces, of the microbes from the feces, from a healthy donor has actually been shown to cure systemic C. dif infections in some people.
V současné době mně a mnoha dalším lidem, kteří přišli se stejnou myšlenkou, tyto transplantace výkalů, neboli čaje z výkalů, naznačují, že společenství mikrobů v nás a na nás je orgán. Měli bychom na něho pohlížet jako na fungující orgán, na součást nás samých. Měli bychom se k němu chovat starostlivě a s úctou a nechceme se dát mást, řekněme C- sekcemi nebo antibiotiky nebo přehnanou čistotou bez nějakého opravdu dobrého odůvodnění.
Now what these transplants, these fecal transplants, or the poo tea suggest to me, and many other people have come up with this same idea, is that the microbial community in and on us, it's an organ. We should view it as a functioning organ, part of ourselves. We should treat it carefully and with respect, and we do not want to mess with it, say by C-sections or by antibiotics or excessive cleanliness, without some real good justification.
A to, co technologie sekvencování DNA umožňují lidem nyní, je dělat podrobné studie, řekněme, 100 pacientů, kteří mají Crohnovu nemoc a 100 lidí, kteří ji nemají. Nebo 100 lidí, kteří brali antibiotika, když byli malí a 100 lidí, kteří antibiotika nebrali. A my teď můžeme začít porovnávat společenství mikrobů a jejich geny a sledovat, jestli existují nějaké rozdíly. A posléze můžeme dokázat pochopit, jestli to nejsou jen souvztažné rozdíly, ale i příčinné. Studie na modelových systémech jako je myš nebo jiná zvířata k tomu také napomáhají, ale lidé teď užívají tyto technologie, protože velmi zlevnily, aby studovali mikroby v různých lidech a na různých lidech.
And what the DNA sequencing technologies are allowing people to do now is do detailed studies of, say, 100 patients who have Crohn's disease and 100 people who don't have Crohn's disease. Or 100 people who took antibiotics when they were little, and 100 people who did not take antibiotics. And we can now start to compare the community of microbes and their genes and see if there are differences. And eventually we may be able to understand if they're not just correlative differences, but causative. Studies in model systems like mouse and other animals are also helping do this, but people are now using these technologies because they've gotten very cheap, to study the microbes in and on a variety of people.
Takže, abych to uzavřel, to co vám chci říct je, že jsem vám neřekl část příběhu o upadání s cukrovkou. Ukazuje se, že když byl můj otec M.D., (doktor medicíny; pozn. překl.) studoval vlastně hormony. Mnohokrát jsem mu říkal, že jsem unavený, že mám žízeň, že se necítím moc dobře. A on krčil rameny, domnívám se, že si buď myslel, že si jen hodně stěžuji nebo to byl typický doktor "mým dětem se nic zlého nemůže stát". Dokonce jsme šli do Mezinárodní endokrinologické společnosti navštěvující rodiny v Quebeku. A učil jsem se čůrat každých pět minut a vypít vodu komukoliv u stolu a myslím, že mě považovali za zdrogovaného.
So, in wrapping up, what I want to tell you about is, I didn't tell you a part of the story of coming down with diabetes. It turns out that my father was an M.D., actually studied hormones. I told him many times that I was tired, thirsty, not feeling very good. And he shrugged it off, I think he either thought I was just complaining a lot, or it was the typical M.D. "nothing can be wrong with my children." We even went to the International Society of Endocrinology meeting as family in Quebec. And I was getting up every five minutes to pee, and drinking everybody's water at the table, and I think they all thought I was a druggie.
(Smích)
(Laughter)
Ale důvod, proč vám tohle říkám je, že lékařská obec, jejímž příkladem je můj otec, někdy nevidí, co má přímo před očima. Ten mrak mikrobů, je přímo před námi. Nejsme schopni ho většinu času vidět. Je neviditelný. Jsou to mikroby. Jsou malinkaté. Ale můžeme je vidět prostřednictvím jejich DNA, můžeme je vidět prostřednictvím účinků, které mají na lidi.
But the reason I'm telling you this is that the medical community, my father as an example, sometimes doesn't see what's right in front of their eyes. The microbial cloud, it is right in front of us. We can't see it most of the time. It's invisible. They're microbes. They're tiny. But we can see them through their DNA, we can see them through the effects that they have on people.
A to, co teď potřebujeme, je začít přemýšlet o tomto mikrobiálním společenství ve všech souvislostech v lidské medicíně. To neznamená, že se to dotýká každé naší části, ale možná ano. To co potřebujeme, je celooborový průvodce pro použití mikrobů, které žijí v lidech a na lidech, abychom dokázali pochopit, co dělají s našimi životy. My jsme oni. Oni jsou my.
And what we need now is to start thinking about this microbial community in the context of everything in human medicine. It doesn't mean that it affects every part of us, but it might. What we need is a full field guide to the microbes that live in and on people, so that we can understand what they're doing to our lives. We are them. They are us.
Děkuji vám.
Thank you.
(Potlesk)
(Applause)