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.
Zacznę od historii. Tutaj dorastałem. Kiedy miałem 15 lat z dobrze zbudowanego atletycznego chłopaka, w 4 miesiące zmieniłem się w ciągle spragnioną w 4 miesiące zmieniłem się w ciągle spragnioną ofiarę głodu. Strawiłem własne ciało. Zaczęło się to na mojej pierwszej wycieczce na górę Old Rag w Wirginii Zachodniej, podczas której piłem wodę z kałuż jak pies. w Wirginii Zachodniej, podczas której piłem wodę z kałuż jak pies.
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.
Tej nocy, zabrano mnie na sygnale do szpitala i stwierdzono cukrzycę 1 typu oraz kwasicę ketonową. Wyzdrowiałem dzięki nowoczesnej medycynie, insulinie i innym środkom. Przybrałem na wadze.
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.
Lecz potem zaczęło jątrzyć się we mnie pytanie. Co wywołało cukrzycę? Cukrzyca to choroba autoimmunologiczna, ciało walczy z samym sobą. Wtedy myślano, że kontakt z jakimś patogenem wywołał reakcję obronną organizmu, który zniszczył też komórki produkujące insulinę. Długo tak myślałem. Medycyna właśnie na tym się skupia, na negatywnym działaniu mikrobów. Poproszę moją asystentkę. Może ją poznajecie.
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.
Wczoraj, pominąwszy kilka wykładów, poszedłem do Narodowej Akademii Nauki. Sprzedają tam zabawki - wielkie mikroby. Oto one! Jeśli to złapałeś masz chorobę trawiącą ciało. Muszę odświeżyć swój talent baseballowy.
(Laughter)
(Śmiech)
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 ...
Niestety, ale co też nie dziwi, większość mikrobów sprzedawanych w Narodowej Akademii to patogeny. Wszyscy skupiają się na tym co zabija, podobnie robiłem i ja. Okazuje się, że pokrywa nas masa mikrobów, które przez większość czasu działają na naszą korzyść. Wiadomo to od jakiegoś czasu. Do ich oglądania używa się mikroskopów. Nie zwracacie pewnie uwagi...
(Laughter)
(Śmiech)
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.
Gdy przyjrzymy się pod mikroskopem mikrobom, które nas pokrywają, Gdy przyjrzymy się pod mikroskopem mikrobom, które nas pokrywają, okazuje się że mamy 10 razy więcej komórek mikrobów, niż tych ludzkich. To większa masa niż masa mózgu.
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.
Jesteśmy rozbudowanym ekosystemem mikrobów. Niestety, chcąc nauczyć się czegoś o mikroorganizmach sam mikroskop nie wystarczy. Słyszeliśmy o sekwencjonowaniu DNA. Najlepszym sposobem badania mikrobów jest analiza ich DNA. Zajmuję się tym już 20 lat, sekwencjonowanie DNA, zbieranie próbek z różnych źródeł, z ciałem człowieka włącznie, odczytywanie sekwencji DNA w celu odkrycia jakie mikroby znajdują się w konkretnym miejscu.
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.
Gdy używając tej technologii badamy człowieka widać, że nie pokrywa nas jedynie ocean mikrobów. Mamy na sobie tysiące różnych ich rodzajów. Miliony genów od nich pochodzących w naszej mikrobiocie. Zestawy mikrobów na ludziach różnią się, przez ostatnie 10-15 lat zastanawiano się czy może ta otaczająca nas chmura mikrobów czy może ta otaczająca nas chmura mikrobów oraz różnice między nimi, mogą stanowić o niektórych predyspozycjach do chorób.
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.
Wracając do historii o cukrzycy. Obecnie uważa się, że jedną z przyczyn cukrzycy 1 typu jest nie walka z patogenem, ale błędna komunikacja z mikrobami na i w ciele człowieka. ale błędna komunikacja z mikrobami na i w ciele człowieka. Być może moja mikrobowa społeczność mnie opuściła, co wywołało odpowiedź układu odpornościowego, który zabił komórki produkujące insulinę.
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.
Przez te kilka minut opowiem wam czego nauczyliśmy się dzięki technice sekwencjonowania DNA jeśli chodzi o mikroby żyjące na i w człowieku. Opowiem też o osobistym projekcie. Moje pierwsze doświadczenie z mikrobami ciała ludzkiego pochodzi z wykładu, który wygłosiłem w Georgetown.
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.
Po wykładzie, przyjaciel rodziny, dziekan Uniwersyteu Medycznego, podszedł do mnie i powiedział, że badają przeszczepy jelita krętego u ludzi. Obserwowali mikroby po przeszczepie.
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.
Rozpoczęliśmy współpracę, ja, Michael Zasloff i Thomas Fishbein, by zbadać mikroby pojawiające się po przeszczepie tej części jelita odbiorcy. Mogę przedstawić wszystkie szczegóły, lecz powodem, dla którego o tym mówię, jest coś niesamowitego z początków tego projektu. Biorą ileum od dawcy, pełne jego mikrobów. Mają biorcę, który ma kłopot ze swoją florą bakteriową, np. chorobę Crohna i sterylizują ileum dawcy. Bez żadnych mikrobów przeszczepiają je biorcy. Postępowanie w medycynie powszechne, mimo że oczywistym jest, że to nie za dobry pomysł.
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.
Na szczęście w czasie projektu chirurdzy i reszta zdecydowali zapomnieć o tym zwyczaju. Należało coś zmienić. Zdecydowali się zostawić trochę flory bakteryjnej w ileum. Mikroby zostają z dawcą, co teoretycznie może pomóc biorcom przeszczepu.
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 to badanie, które ja przeprowadziłem. W ostatnich latach zaczęto częściej używać technologii DNA do badania mikrobów na ludziach. Mamy Projekt Ludzkiego Mikrobiomu trwający w Ameryce, projekt MetaHIT w Europie i inne.
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.
Po przeprowadzeniu wielu badań, odkryto, np. że podczas porodu pochwowego dziecko otrzymuje od matki jej mikroby. Cesarskie cięcie wiąże się z ryzykiem, pewna część może wynikać z tego, że podczas takiego porodu, matka nie przekaże dziecku mikrobów. Inne badania pokazały, że mikroby żyjące w nas i na nas, pomagają w rozwoju układu odpornościowego, w zwalczaniu patogenów, w usprawnieniu metabolizmu. Poziom metabolizmu określa też nasz zapach, a być może także wpływa na zachowanie.
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.
Badania te pokazały kilka istotnych funkcji pełnionych przez żyjące na nas mikroby, nie będące patogenami. Interesującym aspektem jest coś, co pewnie obserwujecie u siebie, po tym jak rzucaliśmy pluszowe mikroby, mianowicie swego rodzaju "bakteriofobia". Ludzie mają bzika na punkcie czystości. W domu trzymamy antybiotyki, ludzie dokładnie się myją, faszerujemy antybiotykami jedzenie, społeczność, zbyt dużo ich spożywamy.
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.
Niszczenie patogenów jest dobre podczas choroby, jednak kiedy napełniamy nasz świat chemikaliami i antybiotykami, zabijamy też resztę naszych mikrobów. chemikaliami i antybiotykami, zabijamy też resztę naszych mikrobów. Nadużywanie antybiotyków, szczególnie u dzieci, związane jest ze wzrostem ryzyka otyłości, chorób autoimmunologicznych i innych problemów związanych z zaburzeniem flory bakteryjnej. i innych problemów związanych z zaburzeniem flory bakteryjnej.
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.
Flora bakteryjna może zacząć szwankować, czy tego chcemy czy nie, lub możemy sami zabić ją antybiotykami. A jak ją odbudować? Słyszeliście pewnie o probiotykach. To jeden ze sposobów na odbudowanie naszej flory bakteryjnej. W niektórych przypadkach są wysoce efektywne. Na uniwersytecie Davis zorganizowano projekt, w którym używa się probiotyków do leczenia i prewencji martwiczego zapalenia jelit u wcześniaków. Wcześniaki mają problemy z florą bakteryjną. Być może probiotyki pomogą w zapobieganiu rozwoju martwiczego zapalenia jelit u wcześniaków.
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?
Jednak to bardzo proste rozwiązanie. Większość pastylek czy jogurtów na rynku, zawiera 1-2, maksymalnie 5 gatunków, a nasza flora ma ich tysiące. Jak odbudować florę bakteryjną składającą się z tysięcy gatunków?
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.
Jednym ze sposobów, które stosują zwierzęta jest jedzenie odchodów - koprofagia. Okazuje się, że wielu weterynarzy, szczególnie tych starszej daty, stosowało tzw. "kupo-herbatkę" w leczeniu kolek, oraz innych problemów u koni, krów i innych zwierząt. Robili herbatkę z odchodów zdrowego zwierzęcia i karmili nim to chore. Jeśli nie zrobiliście otworu w krowie, tak by włożyć dłoń do jej żołądka, przekaz mikrobów doustnie, a potem przez cały górny odcinek przewodu trawiennego, nie jest najlepszym sposobem. Są osoby, które wykonują przeszczepy fekaliów, zamiast dostarczać kilku mikrobów doustnie, zamiast dostarczać kilku mikrobów doustnie, aplikują całą florę probiotyków od zdrowego dawcy, od drugiej strony.
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.
Okazało się to skutecznym sposobem leczenia niektórych chorób zakaźnych, jak infekcje Clostridium difficile, które mogą być obecne u ludzi przez lata. Odkryto, że przeszczep mikrobów z kału zdrowego dawcy, może u niektórych wyleczyć tę infekcję w całym systemie.
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.
Przeszczepy kału i "kupo herbatki" zainspirowały, nie tylko mnie, lecz też innych naukowców, do stwierdzenia, że flora bakteryjna w i na nas jest organem. Powinniśmy ją traktować jak część nas samych, jak organ, ostrożnie i z szacunkiem, nie powinniśmy z nią igrać cesarkami, antybiotykami czy przesadną czystością, bez uzasadnienia.
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.
Sekwencjonowanie DNA pozwala wykonać dokładne badania 100 pacjentów z chorobą Crohna oraz 100 zdrowych osób. Lub 100 osób, które brały w dzieciństwie antybiotyki, oraz 100 osób, które nie brały. Można w końcu zacząć porównywać florę bakteryjną i jej geny by sprawdzić, czy się różnią. Stwierdzimy wtedy, czy te różnice są współzależne, czy sprawcze. Badania na myszach i innych zwierzętach także pomagają, ale ponieważ ta technologia stała się bardzo tania także pomagają, ale ponieważ ta technologia stała się bardzo tania zaczęto używać jej też do badania ludzi.
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.
Podsumowując, nie powiedziałem wam reszty historii o cukrzycy. Okazało się, że mój ojciec był lekarzem badającym hormony. Wiele razy mówiłem mu, że jestem zmęczony, spragniony, źle się czuję. Nie zwracał uwagi. Albo myślał, że zwyczajnie narzekam, albo przyjął typową doktorską postawę, "moim dzieciom nic nie jest." Całą rodziną pojechaliśmy na zgromadzenie stowarzyszenia endokrynologów. Co 5 minut chodziłem do łazienki i wypijałem wodę ze wszystkich szklanek, chyba myśleli, że jestem narkomanem.
(Laughter)
(Śmiech)
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.
Mówię o tym dlatego, że społeczność lekarzy, czasem nie widzi problemu, który ma przed oczami. Flora bakteryjna jest przed naszymi oczami. Zwykle jej nie widzimy. To malutkie mikroby. Ale widać je dzięki ich DNA, dzięki wpływowi jaki wywierają na ludzi.
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.
Należy zacząć brać pod uwagę florę bakteryjną we wszystkich działach Należy zacząć brać pod uwagę florę bakteryjną we wszystkich działach medycyny. Nie musi to wpływać na każdy aspekt naszego zdrowia, ale może. Potrzeba pełnego atlasu mikrobów żyjących na ludziach, abyśmy mogli zrozumieć, jak wpływają na nasze życie. Jesteśmy nimi, a one nami.
Thank you.
Dziękuję.
(Applause)
(Brawa)