Die komplexe Welt der Mikroben in uns illustrieren

Übersicht

Dr. Peter J. Turnbaugh von der University of California, San Francisco (UCSF) liegt mir sehr am Herzen. Ich habe den Großteil meiner Karriere bei Technologieunternehmen in der Bay Area verbracht und mich ehrenamtlich für das UCSF Children's Hospital engagiert.

Dr. Turnbaugh ist heute unser erster Hauptredner. Er ist bekannt für seine Arbeit über die Stoffwechselaktivitäten der Billionen von Mikroben, die den menschlichen Körper besiedeln. Als Koryphäe mit über 150 Publikationen und rund 100.000 Zitaten wird sein Fachwissen Ihnen sicherlich dabei helfen, die visuelle Kommunikation Ihrer wissenschaftlichen Arbeit auf ein neues Niveau zu heben. Ich glaube, er zählt intern zu den fünf besten Forschern seiner Universität, was angesichts der vielen herausragenden Wissenschaftler an der UCSF eine beachtliche Leistung ist. Ich freue mich auf seine Einblicke in die Erstellung besserer Abbildungen, grafischer Abstracts und Titelbilder in dieser nächsten Sitzung. Damit übergebe ich das Wort an Sie, Dr. Turnbaugh.

Vielen Dank, das ist ein großes Lob, dem ich erst einmal gerecht werden muss. Ich freue mich, Ihnen die Arbeit vorstellen zu können, die wir im Bereich der komplexen mikrobiellen Welt leisten, die im und auf dem menschlichen Körper lebt. Ich werde versuchen, einige unserer Bemühungen hervorzuheben, Tools wie BioRender und andere zur Illustration zu nutzen. Es ist ein wenig einschüchternd, vor einer Konferenz wie dieser zu sprechen, auf der es so viele großartige Künstler gibt, also hoffe ich, dass Sie meine Beispiele nicht zu streng beurteilen. Nehmen Sie zum Beispiel das Titelbild hier auf der Folie. Wenn es einen Ablaufplan gäbe, wie bei den Vorrednern, würde ich Ihnen ein wenig darüber erzählen, wie ich das Mikrobiom lieben gelernt habe und wie ich in diesen Forschungsbereich gekommen bin. Ich werde einige Highlights aus unserer aktuellen Laborforschung präsentieren und dann auch über die Herausforderungen und Beispiele der Kommunikation mikrobiologischer Forschung sprechen.

Im Gegensatz zum Vorredner hatte ich als Kind keinen prägenden Moment, der mir sagte, dass ich Mikrobiologe werden müsse; ich wusste eigentlich gar nicht, was ich machen wollte. Ich besuchte ein Liberal-Arts-College im Nordwesten und liebte die Möglichkeit, mich mit den unterschiedlichsten Dingen zu beschäftigen, einschließlich Wissenschaft und Kunst. Auf dem Campus gab es alle möglichen seltsamen und inspirierenden Statuen, wie zum Beispiel einen Fisch, der an einer Zitrone saugt, oder ein seltsam knochig aussehendes Pferd, und wir hatten Zugang zu der natürlichen Schönheit der nahegelegenen Blue Mountains. Das hat mir ein starkes Fundament für die wissenschaftliche Arbeit und Illustration gegeben, die ich heute in meiner Karriere betreibe.

Nach meinem Abschluss in Whitman wuchs ich in Oregon auf. Als ich am Strand saß und darüber nachdachte, was ich mit meinem Leben anfangen sollte, las ich viel über Craig Venter, der sehr berühmt dafür war, die Idee der Metagenomik populär zu machen. Er segelte um die Welt, sammelte Meerwasser und sequenzierte die mikrobiellen Gemeinschaften, die an der Meeresoberfläche leben. Diese Art von globaler Ozeanstudie erhielt viel mediale Aufmerksamkeit und inspirierte mich dazu, über mikrobielle Gemeinschaften nachzudenken. Leider wurde ich bei meiner Bewerbung für das Graduiertenstudium nicht in San Francisco oder Los Angeles angenommen. Stattdessen kam ich nach St. Louis, Missouri, an eine wirklich großartige Institution, die Washington University. Das zwang mich dazu, meine Aufmerksamkeit auf die Medizin zu lenken, und ich hatte das große Glück, Jeffrey Gordon zu treffen. Er ist ausgebildeter Gastroenterologe und Arzt und wird oft als der Vater des Mikrobiom-Feldes bezeichnet. Er hat in den letzten Jahrzehnten maßgeblich dazu beigetragen, diesen Wissenschaftsbereich voranzubringen.

Ich hatte großes Glück, dass Ruth Ley genau zu der Zeit, als ich ins Gordon-Labor kam – oder kurz davor –, als Postdoktorandin mit einer sehr fundierten Ausbildung in mikrobieller Ökologie zu uns stieß. Ich betrachte mich also gewissermaßen als das „Kind“ von Jeff und Ruth. Ich denke, das hat mir eine sehr umfassende Ausbildung sowohl in den medizinischen Aspekten unserer Arbeit im Darm als auch in der ökologischen Theorie vermittelt.

Wie viele von Ihnen wahrscheinlich wissen, ist dieser Bereich der Mikrobiomforschung in den letzten 15 bis 20 Jahren förmlich explodiert. Die erste Studie, die metagenomische Sequenzierung nutzte – bei der man die gesamte DNA einer Probe nimmt und die Gemeinschaft sequenziert –, wurde 2006 veröffentlicht. Man sieht einen ähnlichen Trend bei den Publikationen, aber dies ist nur ein Google-Suchbegriff für „Mikrobiom“, und man sieht, dass 2006 eigentlich niemand über das Mikrobiom sprach, und dieses Interesse ist seitdem stetig gewachsen.

Einer der Bereiche, für die wir uns sofort interessierten, ist die Beziehung zwischen der Nahrung, die wir zu uns nehmen, und den komplexen mikrobiellen Gemeinschaften, die im Darm leben. Das erste Projekt, an dem ich arbeitete, wurde von Ruth geleitet. Sie war daran interessiert, die Evolution der Säugetiere bei Fleischfressern, Pflanzenfressern und Allesfressern zu untersuchen und deren mikrobielle Darmgemeinschaften zu vergleichen. Wir fanden heraus, dass man die Art der Mikroben im Darm basierend auf der Ernährung des Säugetiers vorhersagen kann, und dass Menschen, wenn man alle Arten von Tieren betrachtet, genau wie andere Allesfresser aussehen. Wir konnten weiter zeigen, dass man durch eine Änderung der Ernährung eines Tieres die mikrobielle Darmgemeinschaft schnell verändern kann. Das gilt bei Labormäusen innerhalb eines einzigen Tages. Wenn man einer Labormaus eine andere Nahrung gibt, sieht man eine sehr schnelle und dramatische Veränderung der mikrobiellen Gemeinschaft, und später stellten wir fest, dass dies auch für Wildmäuse gilt. Wir fanden heraus, dass das Darmmikrobiom im Zeitverlauf saisonale Muster zeigt, die mit der Nahrung übereinstimmen, die die Mäuse fressen. Natürlich sind Menschen, wie ich bereits erwähnte, Säugetiere. Dasselbe gilt also auch für Menschen: Wenn wir unsere Ernährung ändern, gibt es eine entsprechende Veränderung der Mikroben im Darm. Die Frage ist nun also: Welche Auswirkungen haben diese ernährungsbedingten Veränderungen im Mikrobiom? Ein Bereich, der mich persönlich sehr fasziniert hat, ist die Ernährung – also das Nachdenken über die Bestandteile dieser Nährwertkennzeichnungen, die wir alle sehen, wenn wir entscheiden, was wir essen. Sie sehen in diesem Beispiel die Zahl 230 für Kalorien. Viele von uns wissen, dass Kalorien wichtig sind, aber vielleicht wissen wir nicht, woher diese Zahlen kommen. Eine Kalorie ist definiert durch die Energie, die benötigt wird, um die Temperatur eines Kilogramms Wasser um ein Grad Celsius zu erhöhen. Dies ist ein chemisches Konzept, das aus Messungen in einem sogenannten Kalorimeter stammt – im Grunde ein versiegeltes Gerät, in das man das Essen gibt, es mit Sauerstoff füllt und dann entzündet. Dann misst man das Wasser im Behälter um das Gerät herum und die Temperaturveränderungen. Das ist eine sehr nützliche, abstrakte Art, über Ernährung nachzudenken, aber sie ignoriert natürlich die gesamte Physiologie, die im Körper abläuft, und insbesondere, wie die Nahrung mit dem Mikrobiom interagiert. Wir können die Hypothese aufstellen, dass Unterschiede bei den Mikroben in unserem Darm die Energie beeinflussen können, die wir aus unserer Nahrung gewinnen. Für manche Menschen können diese 230 Kalorien pro Portion also zu einer Gewichtszunahme führen, während sie bei anderen zu einem Gewichtsverlust führen können.

Eine der Möglichkeiten, zu testen, ob Unterschiede im Mikrobiom zu Unterschieden beim Säugetierwirt führen, ist die Verwendung sogenannter gnotobiotischer Mäuse. Bei einem Mikrobiom-Transplantations-Experiment begannen wir mit Mäusen, die fettleibig waren – entweder aufgrund einer genetischen Mutation im Leptin-Gen oder weil wir sie mit einer fett- und zuckerreichen Diät gefüttert hatten. Wir entnahmen dann die Mikrobiome aus dem Darm dieser verschiedenen Tiere und transplantierten sie in eine neue Gruppe von keimfreien oder sterilen Mäusen. Das wirklich Aufregende war, dass die Mäuse, die das Mikrobiom der fettleibigen Spender erhalten hatten, am Ende doppelt so viel Körperfett zunahmen wie die Mäuse, die die mikrobiellen Kontrollgemeinschaften erhalten hatten. Das zeigt, dass diese Empfängermäuse genau die gleiche Nahrung zu sich nahmen und ihre Futtermenge tatsächlich nicht änderten. Sie hatten einen völlig anderen Phänotyp oder eine andere Physiologie. Spannende Publikationen, aber ich denke, das Aufregendste an dieser Forschung war, dass wir einen „Kathy“-Cartoon bekamen. Dies ist nur die erste Zeile eines größeren Cartoons. Ich führe Sie kurz durch: Kathys Freundin, deren Namen ich immer noch nicht kannte, sagt: „Das Fett-Gen macht mich übergewichtig.“ Kathy sagt: „Nein, das habe ich schon probiert, hat nur eine Weile funktioniert.“ Ihre Freundin sagt: „Das Stresshormon lässt mich zu viel essen.“ Kathy sagt: „Oh, da war ich noch nicht, das glaube ich.“ Dann sagt ihre Freundin: „Die überaus effizienten Darmmikroben in meinem System lassen mich zunehmen, während andere abnehmen. Auf Wiedersehen Wunderdiäten, hallo Wunderausreden. Wir haben eine gefunden, an die wir uns diesmal wirklich halten können.“ Es war wirklich aufregend, diese Bestätigung durch Kathy zu bekommen, aber natürlich ging die Debatte im wissenschaftlichen Bereich weiter. Eines der Dinge, die uns wirklich fehlten – obwohl die Forschung seitdem große Fortschritte gemacht hat –, war, dass wir nicht viele Daten bei echten Menschen hatten, die belegen, dass dieser Mechanismus eine Rolle spielt. Eines der spannenden Papiere, die wir letztes Jahr zusammen mit einem Team klinischer Mitarbeiter veröffentlicht haben, untersuchte die Auswirkungen von Unterernährung und oralem Vancomycin auf das Darmmikrobiom und die Nährstoffaufnahme bei echten menschlichen Probanden. Das Aufregende daran war, dass wir feststellten, dass eine Störung des Mikrobioms mit Vancomycin zu messbaren Unterschieden bei der Menge der aus der Nahrung aufgenommenen Kalorien führt. Das passt wirklich zu dieser Idee, die aus den Mäuseexperimenten hervorging. In der Hoffnung, dass Sie verstehen, woher ich komme und warum wir uns für das Mikrobiom begeistern, möchte ich Ihnen einige Highlights aus der neueren Forschung vorstellen, die wir an der UCSF betreiben. Nachdem ich mein eigenes Labor gegründet hatte, beschloss ich, unsere Aufmerksamkeit auf das zu richten, was bei der Behandlung von Krankheiten passiert. Ich denke, eine Möglichkeit, die meisten Arbeiten im Mikrobiom-Bereich zu betrachten, ist sehr ähnlich zu klassischen Studien zur bakteriellen oder viralen Pathogenese. Die Leute suchen nach einzelnen Mikroben oder Gruppen von Mikroben, die Krankheiten verursachen, aber wir halten es für sehr wichtig, darüber nachzudenken, was passiert, sobald jemand krank ist und wie Unterschiede im Darmmikrobiom seine Reaktion auf Medikamente oder auf diätetische oder chirurgische Eingriffe verändern könnten. Wir haben dies nun bei vielen der gängigen Interventionen untersucht, die zur Behandlung von Fettleibigkeit und anderen Stoffwechselkrankheiten eingesetzt werden. Wir haben letztes Jahr ein Papier über ketogene Diäten veröffentlicht – extrem kohlenhydratarme, fettreiche Diäten, die in vielen verschiedenen Krankheitsbereichen eingesetzt werden. Wir haben Unterschiede im Mikrobiom und Reaktionen auf rohe und gekochte Lebensmittel als Reaktion auf eine Magenbypass-Operation sowie als Reaktion auf eine sehr kalorienarme Flüssigdiät untersucht, die oft als medizinisch überwachtes Fasten bezeichnet wird. Bei jeder dieser Interventionen haben wir Unterschiede in der mikrobiellen Darmgemeinschaft beschrieben, die dann wichtige Auswirkungen auf den Wirt haben. Wir sind sehr gespannt darauf, über die Ernährung hinaus auch an die anderen, exotischeren Verbindungen zu denken, die wir alle konsumieren, viele von uns sogar täglich. Die Arbeit in unserem Labor sowie in vielen anderen hat ergeben, dass Hunderte verschiedener Medikamente, die zur Behandlung von Krankheiten eingesetzt werden, durch den Stoffwechsel der Darmbakterien verändert werden können. Eines der Dinge, die uns wirklich begeistern, ist, dass dies viele verschiedene Krankheitsbereiche umfasst. Wir sprechen also nicht nur von Krankheiten innerhalb...

...des Darms, wie entzündliche Darmerkrankungen, sondern auch von Krankheiten, die in anderen Organen auftreten, wie Krebs, Herzkrankheiten oder bei Parkinson im Gehirn. Das ist auch aus rein wissenschaftlicher Sicht interessant. Es handelt sich um sehr unterschiedliche Chemikalien, die vermutlich von sehr, sehr unterschiedlichen Enzymen und vielleicht vielen verschiedenen Mikroben verarbeitet werden. Um Ihnen ein Beispiel für eines der Medikamente zu geben, die wir im Detail untersucht haben: Wir arbeiten viel mit Emily Balskus' Labor am Harvard Department of Chemistry zusammen. Sie ist Enzymologin und interessiert sich sehr für die detaillierten Mechanismen, durch die Bakterien Medikamente metabolisieren. Einer der Studenten in Emilys Labor interessierte sich sehr für Levodopa, ein sehr wichtiges Medikament zur Behandlung von Parkinson. Es ist seit Jahrzehnten bekannt, dass es von Bakterien im Darm metabolisiert werden kann, bevor es das Gehirn, sein eigentliches Ziel, erreicht. Wir wussten nicht genau, wie das geschah. Wir konnten beschreiben, dass dieses Levodopa durch ein Bakterium namens Enterococcus faecalis in Dopamin umgewandelt wird, und identifizierten ein Gen bzw. ein Enzym namens Tyrosin-Decarboxylase, das dafür verantwortlich ist. Darüber hinaus fanden wir heraus, dass Dopamin dann in eine Verbindung namens m-Tyramin umgewandelt wird, und diese Reaktion wird tatsächlich von einem zweiten Bakterium namens Eggerthella lenta durchgeführt, das sozusagen unser „Haustier“ im Labor und eines unserer Lieblingsmitglieder des Darmmikrobioms ist. Interessanterweise fanden wir ein Enzym, das wir ATH nannten und das in allen Stämmen von E. lenta vorkommt, aber in einigen Stämmen gibt es eine Punktmutation, die es inaktiv macht. Nur bestimmte Stämme, die die funktionelle Form des Enzyms tragen, sind also in der Lage, Levodopa zu metabolisieren. Dieser periphere Metabolismus des Medikaments ist klinisch ein echtes Problem, daher wurden andere Medikamente entwickelt, um diese Reaktion zu blockieren. Ein Beispiel dafür ist Carbidopa. Es ist ein von der FDA zugelassenes Medikament, das Patienten oft zusammen mit L-Dopa verabreicht wird, um diese Aktivität zu verhindern. Es wirkt sehr gut gegen Säugetierenzyme, hemmt aber nicht das bakterielle Enzym. Wenn man also viel Carbidopa hinzufügt, wird es trotzdem metabolisiert. Im Gegensatz dazu konnte Emily eine Verbindung namens AFMT identifizieren, die mit Carbidopa verwandt ist und das bakterielle Enzym effizient blockiert. Hoffentlich gibt Ihnen dieses Beispiel einen Eindruck davon, wie komplex dieses System ist, aber auch, dass wir jetzt über die Werkzeuge verfügen, um sowohl den Wirts- als auch den mikrobiellen Stoffwechsel eines bestimmten Medikaments an- und auszuschalten, was viele interessante neue Experimente im Labor ermöglichen könnte. Wie ich bereits erwähnte, glauben wir, dass diese Wechselwirkungen mit Medikamenten sehr breit relevant sind. Ein Medikament, an dem wir viel gearbeitet haben, ist das Herzmedikament Digoxin. Wir konnten zeigen, dass eine Nahrungsergänzung das bakterielle Genom beeinflussen und die bakterielle Inaktivierung dieser Medikamente verhindern kann – es gibt also eine Art Wechselwirkung zwischen Ernährung, Mikrobiom und Medikament. Wir haben kürzlich auch Methotrexat veröffentlicht, ein sehr wichtiges Medikament zur Behandlung von rheumatoider Arthritis, und festgestellt, dass Unterschiede im Mikrobiom helfen können, vorherzusagen, welche Patienten auf Methotrexat ansprechen werden. Darüber hinaus können die Veränderungen im Mikrobiom als Reaktion auf die Behandlung zu einigen der positiven Wirkungen des Medikaments beitragen. Wir interessieren uns auch sehr für die Rolle des Mikrobioms bei der Chemotherapie oder der Behandlung von Krebs. Wir untersuchen, wie das Mikrobiom sowohl die Nebenwirkungen der Behandlung verändern als auch mit Krebszellen interagieren kann, um sie empfindlicher für Medikamente zu machen. Abschließend möchte ich einige Gründe nennen, warum wir die Mikrobiomforschung für besonders schwierig zu kommunizieren halten, und Ihnen einige Beispiele dafür geben, was wir im Labor getan haben. Ich denke, ähnlich wie bei den ersten Vorträgen ist das Mikrobiom-Feld sehr kompliziert. Hier ist zum Beispiel ein Diagramm aus einem Übersichtsartikel zu sehen, und ich denke, sie versuchen, all die verschiedenen Dinge zu konzeptualisieren, die im Zusammenhang mit dem Mikrobiom untersucht wurden – also Alter, verschiedene Krankheiten und alle möglichen beteiligten Bakterien. Ein weiterer Grund, warum das Mikrobiom-Feld meiner Meinung nach sehr kompliziert ist, ist, dass Mikroben mit allen verschiedenen Organsystemen im Körper interagieren. Dies ist eine ziemlich gute Zusammenfassung davon, erstellt von June Round an der University of Utah. Sie sehen, dass das Nervensystem, die Haut, das Herz-Kreislauf-System – all diese verschiedenen Organsysteme wurden in ihrer Beziehung zum Mikrobiom untersucht. Auch wenn sich eine Mikrobe also im Darm befinden mag, kann sie all diese verschiedenen Auswirkungen im ganzen Körper haben, und es kann sehr schwierig sein, darüber nachzudenken, sie mechanistisch im Detail zu untersuchen und sie auch zu visualisieren.

Und dann wissen Sie auch, dass viele der Standardansätze, die wir zur Beschreibung der komplexen metagenomischen Daten verwenden, sehr schwer verständlich sind. Dies ist ein Beispiel aus einem sehr häufig zitierten Papier, das sozusagen Cluster verschiedener mikrobieller Gemeinschaftsstrukturen beschreibt. Einige dieser Felder sind für mich als jemanden, der tief in diesem Bereich steckt, irgendwie offensichtlich, aber hoffentlich stimmen viele von Ihnen zu, dass es schwer zu sagen ist, was genau wir da sehen. Selbst ich bin mir nicht sicher, ob ich ohne die Bildunterschriften vollständig verstehe, was die Unterschiede zwischen den Feldern a, b und c sind. Feld e ist etwas, das in vielen Mikrobiom-Papieren vorkommt, aber selbst nachdem ich so lange in diesem Bereich gearbeitet habe, fällt es mir schwer, genau zu durchschauen, was wir da sehen. Die Frage ist also: Können wir Kunst nutzen, um diese komplexen Erkenntnisse besser zu kommunizieren, und zwar nicht nur in Bezug auf Abbildungen, sondern auch in Bezug darauf, wie wir über Mikrobiomforschung sprechen? Eines der wirklich unterhaltsamen Dinge, die ich tun durfte, als wir mein Labor gründeten, war die Zusammenarbeit mit der Firma Millipore, die tatsächlich einen Karikaturisten engagierte, um die Konzepte zu illustrieren, die wir untersuchten. Das ist sozusagen mein Lieblingscartoon, den sie gezeichnet haben. Hoffentlich ergibt es nach der Einführung Sinn, dass wir die Bakterien als die „Müllabfuhr“ im Darm betrachten, da sie alles fressen können, was wir ihnen füttern. Dazu gehören Bestandteile unserer Nahrung, die von unseren eigenen Enzymen unverdaut gelassen werden, aber auch viele der Medikamente, die wir oral einnehmen. Sie zeichneten dann alle möglichen coolen Diagramme. Für diejenigen unter Ihnen, die über das Mikrobiom nachgedacht haben, ergibt das hoffentlich alles Sinn. Es gibt Billionen von Mikroben im Körper, also essen wir jedes Mal, wenn wir eine Mahlzeit zu uns nehmen, zusammen mit Billionen anderer Organismen. Die Zahl „10-mal“ ist umstritten. Es gibt die Frage, wie das Verhältnis zwischen mikrobiellen und menschlichen Zellen ist. Diese Mikroben sind tatsächlich sehr schwer, also macht allein das Gewicht der Mikroben einen großen Teil des Körpers aus. Fragen und die Art und Weise, wie wir Menschlichkeit definieren. Eines meiner Lieblingsbeispiele ist die Erkenntnis, dass man mit dem Mikrobiom viel Geld verdienen kann. Viele Leute denken, Stuhl sei eine Art Abfallprodukt, aber es gibt da draußen eine Menge spannender Wissenschaft. Was wirklich Spaß machte, war, dass Kristie Yu, eine Sommerpraktikantin, die viele Jahre später im Labor arbeitete, auch eine Begabung für Kunst hatte. Sie war inspiriert, kleine Cartoons von jedem der Leute zu zeichnen, die zu dieser Zeit im Labor arbeiteten. Ich denke, diese fassen sehr schön zusammen, worin jede Person so einzigartig gut ist und woran sie zu dieser Zeit arbeitete. Wir haben auch versucht, bessere Kunst in unsere Forschungsberichte zu integrieren. Dies ist ein Beispiel für ein Diagramm, das im Anhang eines kürzlich veröffentlichten Papiers von Elizabeth und den Chemikern enthalten war. Ich glaube, das wurde nicht in BioRender erstellt, sondern in Illustrator, aber hoffentlich können Sie erkennen, was sie untersuchte.

Elizabeth untersuchte einen Stoffwechselweg, bei dem Pinoresinol – eine Verbindung, die in hohen Konzentrationen in Flachs- und Sesamsamen vorkommt – in Intradial und Interlectin umgewandelt wird. Das sind zwei Verbindungen, die als Phytoöstrogene bezeichnet werden und im Zusammenhang mit Brustkrebs und anderen Krankheiten viel untersucht wurden. Das wirklich Interessante ist, dass mehrere Bakterien – hier sind es vier verschiedene Arten – zusammenkommen müssen, um diesen Stoffwechselweg zu vervollständigen. Um dann jedes der Enzyme und Transporter, die wir identifiziert haben, und wo wir glauben, dass sie sich in der Zelle befinden könnten, zu illustrieren. Aber das ist natürlich für die Leute vielleicht zu detailliert, also haben wir versucht, abstrakter zu sein, als wir anfingen, das Titelbild für diese Studie zu erstellen. In der Zusammenarbeit mit Ella Imru, unserer Studioleiterin, dachten wir, dass dies eigentlich nur ein „Fließband für den Stoffwechsel“ ist, und haben darüber nachgedacht, wie jede Komponente im Stoffwechselweg sozusagen an diese verschiedenen Bakterien weitergegeben wird. Ein weiteres Beispiel stammt aus unserer Arbeit an diesen ketogenen Diäten. Dies ist tatsächlich das grafische Abstract aus dem Papier, das zeigt, dass wir bei einer Kontrollernährung eine bestimmte Art von Bakterien namens Bifidobakterien in höheren Konzentrationen fanden, die eine Art von T-Zellen induzieren, sogenannte T-Helfer-17-Zellen. Auf der anderen Seite hemmt die Produktion dieser spezifischen Chemikalien, der Ketonkörper oder Beta-Hydroxybutyrat, bei einer ketogenen Diät spezifisch das Wachstum dieser Bakterien und hebt diese Induktion von T-Zellen auf.

Ich denke, vielleicht weil es der Beginn einer Pandemie war und wir ein wenig „lagerkollerig“ waren, beschlossen wir, etwas Kunst basierend auf diesen Erkenntnissen zu machen. Das soll sozusagen zeigen, dass die Ketonkörper wie Regen vom Himmel fallen, die Bifidobakterien vertreiben und die T-Zellen dazu bringen, sozusagen „zu Hause zu bleiben“.

Aber ich denke, für diejenigen unter Ihnen, die akademische Wissenschaftler im Publikum sind, werden Sie verstehen, dass diese Tools wirklich am besten geeignet sind, um Zuschüsse zu erhalten. Das ist etwas, das meine Tochter gezeichnet hat, als sie sieben war, und sie sagt: „Wenn mein Papa nicht arbeitet, muss er Zuschüsse schreiben, manchmal schreibt er keine Zuschüsse.“ Wir haben wirklich festgestellt, dass diese besseren Grafiken uns helfen können, Zuschüsse finanziert zu bekommen.

Dies ist ein Beispiel für ein Diagramm, das Cecilia Noeker, eine Postdoktorandin in unserem Labor, bei den NIH eingereicht hat. Ich denke, es fasst ihr Gesamtziel als Postdoktorandin sehr schön zusammen. In ihrem ersten Ziel konzentrierte sie sich auf eine tiefgehende Untersuchung des Stoffwechsels einer bestimmten Art, E. lenta. In Ziel 2 plant sie, das Ganze zu erweitern und darüber nachzudenken, wie das in die breitere Gemeinschaft passt. In Ziel 3 betrachtet sie das über menschliche Populationen hinweg. Die Gutachter schätzten diese Kunst ebenfalls und sie erhielt eine Punktzahl von 15 – falls Sie die NIH nicht kennen: Die beste Punktzahl ist 10 und die schlechteste ist 90.

Und Than, ein MD-PhD-Student im Labor, nutzte ebenfalls BioRender, um etwas Kunst für seinen Zuschussantrag zu erstellen. Das ist ein bisschen komplizierter, aber er fand heraus, dass Darmbakterien Inhibitoren eines Efflux-Transporters namens P-Glykoprotein herstellen. Das ist sehr wichtig für die Medikamentenresistenz bei Krebs sowie für die Aufnahme von Verbindungen im Darm. Er ist sehr daran interessiert, die verantwortlichen Mechanismen zu verstehen, und jeder dieser Pfeile deutet auf eine potenzielle Hypothese hin. Es könnte die Blockierung der Transkription, des Transports, der direkten Aktivität des Transporters oder vielleicht die Ermöglichung seines Abbaus sein. Die Gutachter waren so begeistert, dass sie ihm die perfekte Punktzahl von 10 gaben.

Zusammenfassend hoffe ich, Sie davon überzeugt zu haben, dass es eine großartige Zeit ist, Mikrobiom-Wissenschaftler zu sein. Die Mikrobiom-Wissenschaft verändert unsere Sicht auf Ernährung und Pharmakologie sowie viele andere Studienbereiche. Unser Erfolg erfordert wirklich ein Engagement für die Kommunikation, und ich denke, wir werden dabei von den wirklich coolen Tools unterstützt, die wir heute früher bei BioRender gesehen haben. Damit danke ich Ihnen sehr, dass Sie mich zu diesem wirklich spannenden Treffen eingeladen haben!