Рави Шет получил премию Hertz за диссертацию 2020 года за преобразование микробных исследований

Сотрудник Hertz Рави Шет говорит, что его лаборатория на Бруклинской военно-морской верфи «похожа на фабрику микробов Вилли Вонки», направленную на улучшение вкуса и безопасность продуктов питания и напитков.

Компания, которую он основал, Королевство Суперкультуры, также разрабатывает способы улучшения личной гигиены и косметических товаров путем замены химических веществ, используемых сегодня, на полезные, экологически чистые ингредиенты.

Создание такой компании было бы нереальным, когда Шет пять лет назад получил докторскую степень в рамках стипендии Hertz. потому что он еще не изобрел инструменты, чтобы механически понять, как работают микробиомы.

«Золотым билетом» Шета была его докторская диссертация, «Новые инструменты для понимания и разработки сложных микробных сообществ, "за что он был награжден премией Hertz Thesis Prize 2020 года. Он основан на работе, которую он проводил в лаборатории Харриса Ванга в Колумбийском университете во время его стипендии Hertz.

"На поле были фундаментальные проблемы измерения, - сказал он. - Это было действительно похоже на Дикий Запад. Теперь мы можем использовать инструменты для количественного понимания и измерения того, как микробиомы меняются в пространстве и времени и как они работают с точки зрения экосистемы ».

Измерение микробиома было сложной задачей. Шет использовал иммунную систему CRISPR-Cas для разработки микроскопического магнитофона, который улавливал сигналы окружающей среды от популяций микробов. Генетическая схема фиксировала информацию о том, как сигналы окружающей среды менялись с течением времени - чего раньше не удавалось - и кодировала их в последовательности ДНК самих клеток. Инструменты также могли записывать другую информацию, как горизонтально перенесенные последовательности ДНК в сложных микробиомах.

«Что действительно круто, так это то, что это не была единственная цепь в одной ячейке. На самом деле эта цепь требовала целой популяции клеток, которые самовосстанавливались, " он сказал.

Используя новые выборочные и статистические подходы, Шет также нанес на карту, как микробы взаимодействуют друг с другом как на микроскопическом (микронном) уровне, так и на гораздо более высоком (сантиметровом) уровне с высокой степенью сложности. Шет использовал эти новые инструменты, чтобы понять, как микробиом человека меняется с течением времени и в ответ на такие изменения, как диета.

Он также обнаружил, что колебания микробиома аналогичны другим физическим взаимодействующим системам. как популяции птиц и фондовый рынок. Это указывает на потенциальный набор универсальных принципов, которым также следуют микробиомы, он сказал.

"Для меня большая честь и привилегия получить признание моей докторской диссертации, - сказал Шет. - Я испытываю огромное уважение ко всем стипендиатам Герца, и выбор моей дипломной работы имеет огромное значение ».

Микробные сообщества синергизируют новые продукты

Исследовательская работа Шета в аспирантуре его стартапа, созданного год назад. «Мы берем естественные культуры и собираем их, как блоки Lego, в новые сообщества и ингредиенты».

Некоторые из первых ингредиентов Kingdom Superculture появятся на полках магазинов в Соединенных Штатах этой осенью. хотя подробности пока скрыты. В основном, они включают новые культуры для растительной пищи, кисломолочные и алкогольные напитки, и новые продукты личной гигиены для некоторых из крупнейших производителей потребительских товаров.

"Мы очень рады продуктам, над которыми работаем, "Сказал Шет." У нас много вкуса, аромат и сенсорная работа, и что круто, так это то, что эти отдельные микробы обладают волшебной способностью превращать пищу во что-то совершенно новое. Мы проводим углубленные эксперименты, чтобы получить массу данных, но в конечном итоге почти для всего, что мы делаем, мы получаем вкус в конце, что является невероятно захватывающим результатом ".

Некоторые компании вышли на рынок культуры, но обычно они полагаются на ограниченный набор из нескольких десятков микробов, - сказал Шет. Kingdom Supercultures использует другой подход, используя гораздо более широкий спектр естественных микробов, которые взаимодействуют друг с другом.

<цитата>

Они могут взаимодействовать друг с другом и осуществлять биотрансформации, которые не под силу ни одному организму. Все без каких-либо генетических модификаций . "

Рави Шет, Фонд Fannie и John Hertz

Шет, 27, соучредил свою компанию сразу после получения докторской степени. После выпуска, он выступил с докладом на конференции по микробиому в Ирландии, прилетел домой и сразу переехал в свою новую лабораторию. Kingdom привлекла финансирование венчурного капитала через Y Combinator, один из ведущих акселераторов стартапов, сфокусированный на технологиях. Компания быстро начала получать доход за счет исследований и разработки новых продуктов питания.

Помимо использования инструментов, которые он разработал в аспирантуре, Шет также в восторге от новых инструментов измерения, такие как конфокальная микроскопия. «Это позволяет нам точно видеть, что делают микробы, и представляет собой совершенно новый тип измерения. Мы используем его для генерации огромных объемов данных в лаборатории по ряду проектов».

Ценность стипендии Герца

Без поддержки Hertz Foundation, Шет сомневается, что пойдет по своей нынешней траектории. На полпути к его докторской степени, Филип Велкофф призвал его рассмотреть возможность летней стажировки в Фонде Билла и Мелинды Гейтс. Велкхофф является старшим собеседником Hertz Foundation и членом совета директоров. а также директор по малярии в Фонде Гейтса.

В то время, Фонд Гейтса хотел определить, могут ли двукратные дозы азитромицина снизить детскую смертность в странах Африки к югу от Сахары, где каждый 19 ребенок умирает, не дожив до пяти лет. Наркотик, сделан более аппетитным с добавлением бананового вкуса, снижение детской смертности от всех причин на 14 процентов.

«Эта работа действительно изменила мои представления о влиянии технологий на мир. Я узнал, что у вас могут быть лучшие технологические решения проблем, но есть много других факторов, которые нужно учитывать с точки зрения затрат, приемлемость, масштаб и распространение. Это сильно повлияло на то, как я думал о своей долгосрочной карьере, следующие шаги и потенциальное влияние, "Сказал Шет.

В лаборатории Ванга Шет провел дополнительное исследование, чтобы определить, в какой степени антибиотик изменил микробиом в моделях на животных. Шет помог построить карту того, как микробиом восстанавливается и видоизменяется после приема антибиотика. используя как подходы микробиома, так и новые методы, которые он разработал.

"Понимание механизма действия на самом деле очень важно для масштабирования этого вмешательства и разработки новых и более эффективных вмешательств в будущем, - сказал он. - Другой интересный аспект заключается в том, что эти макролидные антибиотики являются натуральными продуктами, производимыми различными микробами. И поэтому напрашивается вопрос, какова роль этих антибиотиков в природных экосистемах? Это такой увлекательный набор проблем, который, очевидно, имеет серьезные последствия для здоровья человека ».

Шет выращивает крошечные вещи с детства. "В старших классах школы, Кто-то дал мне комбуча-скоби, и я был очарован тем, как этот странный коврик самовоспроизводится. Это очень скользко, но затем он превращает сахарный чай во что-то совершенно новое ».

Он вырос в семье, увлеченной биологическими науками и дизайном. Мать Шета была архитектором, получившим образование в области искусств. Его отец - инженер, всю свою карьеру проработавший в сфере исследований и разработок в Procter &Gamble. и его сестра этой осенью будет защищать докторскую степень по биоинженерии в Стэнфордском университете.

"Это было действительно интересное детство. Пересечение искусства и науки повлияло на многие мои мысли, "Сказал Шет.

Шет теперь привнес это творчество в микробы и хочет поделиться своим увлечением с другими.

"Когда люди думают о микробах, они представляют себе эти отвратительные патогены, вызывающие болезни, - сказал он. - Но микробы - это гораздо больше. Эти микроорганизмы обладают невероятной трансформирующей способностью, и мы, вероятно, обнаружили только 1 процент того, что они могут делать. Остальные 99 процентов потенциально могут привести к новой технологической революции, подобной влиянию материаловедения. электроника и компьютерные сети в 20 веке. Размышляя об этом, я действительно воодушевлен тем, над чем мы работаем каждый день ».

• Белок, специфичный для желудка, играет ключевую роль в прогрессировании ожирения.
• Запущено новое исследование для более точной диагностики ранней гепатоцеллюлярной карциномы