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.
Я начну с небольшой истории. Я вырос недалеко отсюда, в этом районе. Когда мне было 15 лет, я, будучи молодым человеком крепкого телосложения, начал постепенно худеть, и через четыре месяца я стал выглядеть, как истощённый голодом, и испытывал неутолимую жажду. Проще говоря, мой организм переваривал сам себя. И это всё достигло критической стадии, когда я был в походе. Это был мой первый в жизни поход, поход на гору Олд Раг, в западной Вирджинии. Я наклонялся лицом к лужицам с водой и пил её, как собака.
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.
В ту ночь меня отвезли в пункт скорой помощи и поставили диагноз — сахарный диабет первого типа с резко выраженным кетоацидозом. Я поправился благодаря чудесам современной медицины, инсулину и другим препаратам, и я набрал весь свой потерянный вес, и даже больше.
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.
После того как это случилось, я никак не мог это забыть. Меня мучил вопрос, что вызвало диабет? Дело в том, что сахарный диабет — это аутоиммунное заболевание, при котором организм борется с самим собой. В то время предполагали, что воздействие болезнетворного микроорганизма, активирующее иммунную систему к борьбе с ним, потом может каким-то образом вызвать гибель клеток, вырабатывающих инсулин. Именно так я и думал в течение длительного времени, и на этом, собственно, и была довольно долго сосредоточена медицина: что микроорганизмы причиняют вред. А сейчас мне нужна моя помощница. Возможно, вы её узнали.
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.
Итак, вчера — прошу прощения, я пропустил пару выступлений — я был в здании Национальной академии наук, и там продают игрушки в виде гигантских микробов. Вот они! Если вы сейчас поймали одного, то заразились плотоядной инфекцией. Придётся вспомнить старые добрые времена, когда я играл в бейсбол.
(Laughter)
(Смех)
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 ...
Итак, к сожалению, но не удивительно — большинство микробов, продаваемых в здании Национальной академии, являются болезнетворными. Все зациклены на том, что нас убивает, и я тоже был сосредоточен на этом. Но оказывается, на нашем теле обитает огромное количество микроорганизмов, и на самом деле эти микроорганизмы в основном приносят нам пользу, а не вред. Мы знаем об этом уже довольно давно. Населяющие нас микроорганизмы изучают с помощью микроскопов, я знаю, вы не обращаете на меня внимания, но...
(Laughter)
(Смех)
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.
Эти населяющие нас микроорганизмы: если исследовать их под микроскопом, выясняется, что количество обитающих в теле человека микроорганизмов в 10 раз больше, чем количество человеческих клеток. Масса этих микроорганизмов превышает массу нашего головного мозга.
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.
Мы представляем собой экосистему, которая буквально изобилует микроорганизмами. К сожалению, для их изучения недостаточно просто исследовать их под микроскопом. Как раз только что мы слушали о том, как секвенируют ДНК, т. е. устанавливают последовательность звеньев в молекуле ДНК. Оказывается, один из лучших способов изучать микроорганизмы и понять их — это исследование их ДНК. Именно этим я и занимаюсь в течение 20 лет: секвенирую ДНК, собираю образцы из различных мест, включая организм человека, расшифровываю последовательности ДНК, а затем соотношу полученную при секвенировании ДНК информацию с местами обитания микроорганизмов.
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.
Удивительно при использовании этой технологии применительно к людям то, что нас не просто населяет огромное количество микроорганизмов. В нашем теле обитает несчётное множество различных их видов. Человеческий микробиом (совокупность микроорганизмов, населяющих человека) содержит миллионы микробных генов. И поскольку это микробное разнообразие отличается между людьми, в последние 10-15 лет появилась теория, что возможно, эти бесчисленные микроорганизмы, обитающие внутри и снаружи нашего тела, которые у разных людей отличаются, могут быть причиной различий между нами в плане здоровья и болезни.
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.
Вернёмся к истории с диабетом, которую я вам рассказывал. Сейчас учёные считают, что одним из факторов, инициирующих диабет 1 типа, является не борьба с болезнетворным агентом, а нарушение взаимодействия между микроорганизмами, которые нас населяют. Возможно, каким-то образом микробное сообщество, обитавшее в моем организме, исчезло, и это вызвало определённый иммунный ответ и привело к гибели клеток, вырабатывающих инсулин.
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.
И в оставшееся время я хочу рассказать вам о том, что мы узнали, используя методы секвенирования ДНК для изучения микроорганизмов, обитающих внутри и снаружи нас. И я хочу рассказать вам историю о личном проекте. Мой первый личный опыт изучения населяющих человека микроорганизмов начался с лекции, которую я давал прямо за углом этого здания, в Джорджтауне.
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.
Там присутствовал друг семьи, который оказался деканом в Джорджтаунской медицинской школе, и после выступления он подошёл ко мне и сообщил, что они проводят исследование по пересадке подвздошной кишки у людей. Они хотели исследовать микроорганизмы после пересадки.
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.
И так я начал с ним сотрудничать, с Майклом Заслоф и с Томасом Фишбейном, и изучать микроорганизмы, населяющие подвздошную кишку после того, как она была пересажена реципиенту. Я могу рассказать вам все подробности о микробиологических исследованиях, которые мы тогда проводили, но причина, по которой я хочу рассказать вам эту историю — это действительно поразительная вещь, которую они сделали в начале этого проекта. Они брали донорскую подвздошную кишку, содержащую микроорганизмы донора, и у них был реципиент, у которого, возможно, имелась проблема с микробным сообществом — скажем, болезнь Крона. Они освобождали донорскую подвздошную кишку от микроорганизмов, они удаляли из неё все микроорганизмы, а затем пересаживали её реципиенту. Они так делали, потому что это было стандартной практикой в медицине, хотя было очевидно, что это не очень хорошая идея.
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.
Но к счастью, в ходе этого проекта проводящие пересадку хирурги и другие участники решили забыть о стандартной практике. Они решили её изменить. Они стали оставлять часть микробного сообщества в подвздошной кишке. Теоретически микроорганизмы донора могли бы помочь людям, которым пересаживали эту подвздошную кишку.
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.
Вот такое исследование я тогда сделал. В последние несколько лет наблюдается значительное расширение в применении ДНК-технологий к изучению микроорганизмов, населяющих тело человека. Проект «Микробиом человека» запущен в Соединённых Штатах, в Европе — MetaHIT, и есть ещё много других проектов.
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.
После проведения ряда исследований мы узнали, например, что когда ребёнок появляется на свет через естественные родовые пути, он получает микроорганизмы от своей матери. При кесаревом сечении существуют факторы риска, и некоторые из этих факторов риска могут быть связаны с «неправильными» микроорганизмами, которых получает ребёнок, когда его искусственно вытаскивают из матери и он не проходит через естественные родовые пути. Целый ряд других исследований показывает, что микробное сообщество, которое населяет наш организм, способствует развитию иммунной системы, помогает в борьбе с болезнетворными агентами, участвует в обмене веществ и определяет интенсивность нашего обмена веществ, возможно, определяет наш запах и, может быть, даже влияет на наше поведение самыми различными способами.
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.
Таким образом, эти исследования подтвердили или указали на целый ряд важных функций, которые выполняет микробное сообщество, эти бесчисленные непатогенные микроорганизмы, обитающие в нашем теле. Я нахожу очень интересной одну тему, и у многих из вас, возможно, это есть, после того как мы разбросали среди вас микробов — я бы назвал это «микробофобией». Мы ведь любим стерильность, правда? Мы держим антибиотики в кухонном шкафчике, постоянно моем каждую часть тела, закачиваем антибиотики в нашу пищу и среду, да ещё и пьём их в огромных количествах.
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.
Убивать патогенные микроорганизмы стоит, если вы заболели, но мы должны понимать, что когда мы накачиваем химикатами и антибиотиками нашу среду, при этом мы также убиваем и населяющих нас микроорганизмов. Было показано, что чрезмерное использование антибиотиков, особенно у детей, связано, опять же, с риском ожирения, аутоиммунных заболеваний и самых разных болезней, которые, вероятно, возникают из-за нарушения микробного сообщества.
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.
Итак, микробное сообщество может нарушиться, хотим мы этого или нет, или мы можем убить его с помощью антибиотиков, но что мы можем сделать, чтобы восстановить его? Я уверен, что многие здесь слышали о пробиотиках. Пробиотики — одна из возможностей, которую можно попробовать, чтобы восстановить обитающее в нашем организме микробное сообщество. И в некоторых случаях пробиотики определённо показали свою эффективность. В Калифорнийском университете в Дэвисе проводится проект, в ходе которого пробиотики применяются для лечения и предотвращения некротизирующего энтероколита у недоношенных детей. У недоношенных детей имеются серьёзные нарушения микробного сообщества. Возможно, пробиотики могут помочь предотвратить развитие этого ужасной болезни, некротического энтероколита, у недоношенных детей.
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?
Но пробиотики являются самым элементарным решением. Большая часть содержащих пробиотики препаратов или йогуртов с добавлением пробиотиков содержит всего один или два вида микроорганизмов, максимум — пять видов, а организм человека населяет огромное количество видов. Что же можно сделать, чтобы восстановить наше микробное сообщество, все эти тысячи и тысячи видов?
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.
Одна из вещей, которую, по-видимому, делают животные — они едят экскременты. Это называется копрофагией. Оказывается, многие ветеринарные врачи, особенно ветеринары старой школы, делают «напиток» из экскрементов, чтобы лечить колики и другие заболевания у лошадей, коров и других животных. Они делают «напиток» из экскрементов здорового животного и дают его больному животному. Хотя если только у коровы не наложена фистула с большим отверстием, так что можно залить этот «напиток» прямо в её желудок, такое введение микроорганизмов напрямую через рот и через верхний отдел пищеварительного тракта — не лучшая система доставки. Возможно, вы слышали, что теперь и людям вводят чужие фекалии, чтобы вместо введения пары пробиотических микророганизмов через рот доставить целое сообщество пробиотических микроорганизмов от здорового донора через противоположное отверстие.
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.
И это оказалось очень эффективным методом лечения некоторых хронических инфекционных заболеваний, например, инфекций, вызываемых бактерией Clostridium difficile, которые могут мучить людей годами. Было показано, что введение больным людям фекалий или микроорганизмов из фекалий, взятых от здоровых доноров, вылечивает системную инфекцию Clostridium difficile.
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.
Такие методы лечения — введение чужих фекалий и «напитков» из экскрементов — позволили мне предположить, и к той же мысли пришли и многие другие, что микробное сообщество, обитающее внутри и снаружи человека, является отдельным органом. Нам следует рассматривать его как функционирующий орган, как часть нас самих. Нам следует относиться к нему бережно и с уважением, не нарушать его работу, скажем, кесаревым сечением, антибиотиками или чрезмерной стерильностью, за исключением случаев, когда это действительно необходимо.
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.
Современные технологии секвенирования ДНК позволяют тщательно исследовать, скажем, 100 пациентов с болезнью Крона и 100 человек без болезни Крона, или 100 человек, которые в детстве принимали антибиотики, и 100 человек, которые их не принимали. Мы можем сравнивать сообщества микроорганизмов и их гены между этими группами и смотреть, существуют ли различия. И со временем мы поймём, являются ли эти различия просто проявлением болезней, или же эти различия являются причиной болезней. Исследования на модельных системах, таких, как мыши и другие животные, также помогают в этом, но сейчас ДНК-технологии стали настолько дёшевы, что их можно использовать для изучения микроорганизмов, населяющих разных людей.
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.
В заключение я хочу рассказать вам последнюю часть истории с диабетом. Вообще-то мой отец был врачом и изучал гормоны. Я много раз говорил ему, что я устал, у меня жажда и я плохо себя чувствую. Но он не обращал на это внимания — может быть, думал, что я просто постоянно жалуюсь, или вёл себя как типичный врач: «Мои дети не могут болеть». Мы даже поехали всей семьёй в Квебек на заседание Международного общества эндокринологов. Там я бегал писать каждые пять минут и выпивал всю воду всех участников за столом, — думаю, они считали меня наркоманом.
(Laughter)
(Смех)
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.
Но причина, по которой я вам это говорю — потому что медики, так же, как мой отец, иногда не видят того, что находится прямо у них перед глазами. Микроорганизмы — они прямо перед нами. Они невидимы. Мы не можем видеть их невооружённым глазом, ведь это микроорганизмы, они же крошечные. Но мы можем увидеть их через их ДНК, мы можем увидеть их через те эффекты, которые они оказывают на людей.
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.
Сейчас нам нужно переосмыслить всю медицину, учитывая роль населяющего организм человека микробного сообщества. Это не значит, что это микробное сообщество влияет на все аспекты нашей жизни, хотя и такое возможно. Нам нужно составить всеобъемлющее руководство о микроорганизмах, населяющих человека, чтобы понять, как они влияют на нашу жизнь. Ведь мы являемся частью их, а они являются частью нас.
Thank you.
Спасибо.
(Applause)
(Аплодисменты)