Эпидемия стерильности

Вместе с тем, хотя гены могут делать выбор в пользу определенных микробов, способы экспрессии генов однозначно поддаются модификации, в частности под воздействием контактов с микробами. Как мы видели в главе 7, эпигенетическая модификация может зависеть от состояния иммунной системы матери в период развития плода, а также от микробов, с которыми она контактировала в период беременности. Это приводит нас к одному из самых запутанных аспектов взаимодействия между хозяином и микробами: если это не однонаправленная цепочка причинно-следственных связей, каким образом обеспечивается устойчивость этой взаимосвязи?

Наука об экосистемах дает следующее определение ключевых видов: члены сообщества, которые оказывают на экосистему огромное влияние, в значительной мере определяющее особенности этой экосистемы. Например, на равнинах Африки слоны формируют пастбища, затаптывая разросшийся кустарник, что обеспечивает подножный корм всем травоядным. В Северной Америке бобровые плотины создают прибрежные болота и регулируют водный поток, оказывая тем самым мощное влияние на экосистему: от обеспечения кормом лосей, которые любят заболоченную местность, до поддержания необходимого уровня воды в озерах с форелью во время засухи.

Очевидно, что хозяин — это один из ключевых видов, входящих в состав суперорганизма, сосуд, в котором обитает микробное сообщество. В кишечнике аналогичную стабилизирующую роль могут играть другие ключевые виды. Как показала работа Мазманяна и Литтмена, важные микробы могут задавать тон функционированию иммунной системы. Есть также и другие очевидные кандидаты на эту роль, например Helicobacter pylori или некоторые паразитические гельминты. Винсент Янг из Мичиганского университета в Энн-Арборе обнаружил, что заражение мышиной анкилостомой повышает относительную распространенность противовоспалительных бактерий в среде, которая окружает этих гельминтов[424]. Подобно слонам в саванне, гельминты изменили окружающую их экосистему. По всей вероятности, они либо выделяли вещества, способствующие развитию этих микробов (если на то пошло, слишком сильное воспаление могло навредить гельминтам), либо непосредственно изменили локальный иммунный ответ, а это изменение обеспечило отбор дружественных бактерий. Как бы там ни было, эксперимент Янга привнес еще один уровень сложности в первоначальную гипотезу Джоэла Уэйнстока (он был соавтором Янга): способность гельминта управлять иммунным ответом хозяина отчасти обусловлена тем, что он привлекает и выращивает определенные микробы.

В более широком контексте тот факт, что микробы играют такую большую роль в нашем здоровье, вселяет надежду. Представьте себе, какие болезни (от ожирения до депрессии, от рака до аллергических заболеваний) мы могли бы лечить, причем не посредством лекарственных препаратов, направленных на наше генетическое «я», а посредством манипуляций с микробиотой — другими словами, меняя не наши гены, а гены нашего метагенома.

Полное восстановление экосистемы: фекальная трансплантация

В 2008 году гастроэнтеролог Миннесотского университета в Миннеаполисе Александр Корац госпитализировал исхудавшую от недоедания женщину в возрасте 61 года[425]. На протяжении восьми месяцев она страдала хронической, непрекращающейся диареей. Это заболевание, вызванное бактерией Clostridium difficile, появилось у нее после лечения антибиотиками некоторое время назад. Женщина снова начала принимать антибиотики, чтобы избавиться от C. difficile, но безрезультатно. В период лечения у нее наступило улучшение, но после завершения последнего курса снова случился рецидив.

Теперь женщина была прикована к инвалидному креслу. У нее происходила частая и неконтролируемая дефекация, из-за чего она вынуждена была носить подгузники. За время этих тяжелых испытаний она потеряла почти 27 килограммов. Корац понимал, что, если в ближайшее время не уничтожить инфекцию, пациентка может умереть.

Доктор Корац перепробовал несколько разных антибиотиков, однако бактерия оказалась резистентной к ним, что усугубляло проблему; кроме того, после временного улучшения болезнь всегда возвращалась. Корац попробовал применить пробиотики. Это также не сработало. Оказавшись в тупике, он применил метод лечения, который выглядел весьма многообещающим — во всяком случае, по неофициальным данным. Речь идет о трансплантации фекальной микробиоты.

Теоретически это означало замену явно нарушенного микробного сообщества сбалансированным сообществом. На практике для этого необходимо было взять у мужа женщины (которому на тот момент было 44 года) образец кала, смешать его с физраствором и ввести глубоко в толстую кишку женщины.