Ravi Sheth získava Cenu Hertzovej práce za transformáciu mikrobiálneho výskumu za rok 2020

Člen Hertz Ravi Sheth hovorí, že jeho laboratórium v ​​brooklynskom námornom dvore je „ako továreň na mikróby Willyho Wonku“ zameraná na zlepšenie chuti a bezpečnosti potravín a nápojov.

Spoločnosť, ktorú spoluzakladal, Kráľovské superkultúry, vyvíja tiež spôsoby, ako zlepšiť výrobky osobnej starostlivosti a krásy nahradením dnes používaných chemikálií zdravými, udržateľné prísady.

Založenie takejto spoločnosti by nebolo také uskutočniteľné, keď Sheth pred piatimi rokmi začal doktorát na Hertzovom spoločenstve, pretože ešte nevymyslel nástroje na mechanické pochopenie fungovania mikrobiómov.

Shethov „zlatý lístok“ bol jeho doktorandskou prácou, „Nové nástroje na porozumenie a inžinierstvo komplexných mikrobiálnych komunít, „Za čo mu bola udelená Cena Hertzovej práce 2020. Je to založené na práci, ktorú vykonal v laboratóriu Harrisa Wanga na Kolumbijskej univerzite počas svojho Hertzovho štipendia.

„Pole malo zásadné problémy s meraním, “povedal.„ Naozaj to vyzeralo ako na divokom západe. Teraz sme schopní použiť nástroje na kvantitatívne pochopenie a meranie toho, ako sa mikrobiómy menia v priestore a čase a ako fungujú z pohľadu ekosystému. “

Meranie mikrobiómu bolo komplexnou výzvou. Sheth využil imunitný systém CRISPR-Cas na vývoj mikroskopického magnetofónu, ktorý zachytával signály prostredia z populácií mikróbov. Genetický obvod zachytil informácie o tom, ako sa environmentálne signály v priebehu času menili-čo sa predtým nedosiahlo-a zakódoval ich do sekvencie DNA samotných buniek. Nástroje tiež dokázali zaznamenať ďalšie informácie, ako horizontálne prenášané sekvencie DNA v komplexných mikrobiómoch.

„Čo je skutočne úžasné, je to, že to nebol jediný obvod v jednej bunke. Tento obvod skutočne vyžadoval celú populáciu buniek, ktoré sa samoregenerovali, " povedal.

Použitím nových vzorkovacích a štatistických prístupov Sheth tiež mapoval, ako mikróby navzájom interagujú na mikroskopickej (mikrónovej) úrovni a oveľa väčšej (centimetrovej) úrovni s vysokou komplexnosťou. Sheth použila tieto nové nástroje na pochopenie toho, ako sa mikrobióm človeka mení v priebehu času a v reakcii na zmeny, ako je strava.

Tiež zistil, že fluktuácie mikrobiómu sú podobné iným fyzikálne interagujúcim systémom, ako populácie vtákov a akciový trh. To poukazuje na potenciálny súbor univerzálnych zásad, ktorými sa riadia aj mikrobiómy, povedal.

„Je mi cťou a výsadou uznať prácu v mojom doktoráte, „Povedal Sheth.“ Mám obrovský rešpekt voči všetkým Hertzovým kolegom, a je veľmi dôležité, aby bola moja práca vybraná. “

Mikrobiálne komunity synergizujú nové produkty

Shethova práca absolventa školy informovaná o výskume pri jeho ročnom štarte. „Berieme prirodzene sa vyskytujúce kultúry a spájame ich ako bloky Lego do nových komunít a prísad.“

Niektoré z prvých ingrediencií Kingdom Supercultures sa dostanú na pulty obchodov v USA na jeseň tohto roku, aj keď sa konkrétnosti nateraz utajujú. Všeobecne, obsahujú nové kultúry pre rastlinné potraviny, kvasené a alkoholické nápoje, a nové výrobky osobnej starostlivosti pre niektorých z najväčších výrobcov spotrebiteľského baleného tovaru.

„Sme nadšení z produktov, na ktorých pracujeme, „Povedala Sheth.“ Veľa chutíme, chuť a senzorická práca a čo je skvelé, tieto jednotlivé mikróby majú magickú schopnosť transformovať potraviny na niečo úplne nové. Robíme hĺbkové experimenty, aby sme vygenerovali veľa údajov, ale potom takmer pre všetko, čo robíme, ochutnáme na konci, čo je viscerálne vzrušujúci výsledok. “

Niektoré spoločnosti prenikli na trh s kultúrou, ale zvyčajne sa spoliehajú na obmedzený súbor niekoľkých desiatok mikróbov, Povedal Sheth. Kingdom Supercultures používa iný prístup, pomocou oveľa širšieho spektra prírodných mikróbov, ktoré na seba vzájomne pôsobia.

Môžu navzájom synergizovať a dosiahnuť biotransformácie, ktoré nedokáže žiadny jednotlivý organizmus. Všetko bez akýchkoľvek genetických modifikácií . "

Ravi Sheth, Nadácia Fannie a Johna Hertzovcov

Sheth, 27, založil svoju spoločnosť hneď po získaní titulu PhD. Po promócii, prednášal na mikrobiómovej konferencii v Írsku, odletel domov a okamžite sa presťahoval do svojho nového laboratória. Kráľovstvo zvýšilo financovanie rizikového kapitálu prostredníctvom Y Combinator, jeden z najlepších akcelerátorov spustenia zameraný na technológie. Spoločnosť rýchlo začala vytvárať príjmy prostredníctvom výskumu a vývoja nových potravín.

Okrem používania nástrojov, ktoré vyvinul na postgraduálnej škole, Sheth je tiež nadšená novými meracími nástrojmi, ako je konfokálna mikroskopia. "Umožňuje nám presne vidieť, čo mikróby robia, a je to úplne nový typ merania. Používame ho na generovanie obrovského množstva údajov v laboratóriu v rámci mnohých projektov."

Hodnota spoločenstva Hertz

Bez podpory Hertzovej nadácie Sheth pochybuje, že bude na svojej súčasnej trajektórii. V polovici svojho doktorátu, Philip Welkhoff ho vyzval, aby zvážil letnú stáž v nadácii Bill &Melinda Gates Foundation. Welkhoff je senior anketár Hertz Foundation a člen predstavenstva, ako aj riaditeľ pre maláriu v Gatesovej nadácii.

V tom čase, Gatesova nadácia chcela zistiť, či dvakrát ročne dávky azitromycínu môžu znížiť detskú úmrtnosť v subsaharskej Afrike, kde 1 z 19 detí zomrie pred dosiahnutím veku päť rokov. Droga, chutnejšie s trochou banánovej príchute, znížila detskú úmrtnosť zo všetkých príčin o 14 percent.

„Práca bola skutočne transformatívna v tom, ako som premýšľal o vplyve technológie na svet. Naučil som sa, že môžete mať najlepšie technologické riešenia problémov, ale existuje mnoho ďalších faktorov, ktoré je potrebné zvážiť z hľadiska nákladov, prijateľnosť, rozsah a distribúcia. Hlboko to ovplyvnilo to, ako som premýšľal o svojej dlhodobej kariére, ďalšie kroky a potenciálny vplyv, “Povedala Sheth.

Vo Wangovom laboratóriu Sheth viedla následnú štúdiu s cieľom zistiť, do akej miery antibiotikum pretvorilo mikrobióm na zvieracích modeloch. Sheth pomohla zostaviť mapu toho, ako sa mikrobióm obnovuje a pretvára sám po podaní antibiotika, pomocou mikrobiómových prístupov a nových techník, ktoré vyvinul.

„Pochopenie mechanizmu účinku je v skutočnosti veľmi dôležité pre to, aby sa to považovalo za intervenciu a vývoj nových a lepších intervencií v budúcnosti, "povedal." Ďalším zaujímavým aspektom je, že tieto makrolidové antibiotiká sú prírodné produkty vyrobené rôznymi mikróbmi. A tak sa ponúka otázka, aká je úloha týchto antibiotík v prírodných ekosystémoch? Je to taký fascinujúci súbor problémov a očividne má hlboké dôsledky na ľudské zdravie. “

Sheth od detstva pestuje maličkosti. "Na strednej škole, niekto mi dal kombuchu scoby a mňa fascinovalo, ako sa táto podivná podložka sama replikovala. Je to super slizké, ale potom premení cukrový čaj na niečo úplne nové. “

Vyrastal v rodine fascinovanej biologickými vedami a dizajnom. Shethina matka bola architektka a stala sa učiteľkou umenia. Jeho otec je inžinier, ktorý celú svoju kariéru pracoval vo výskume a vývoji v spoločnosti Procter &Gamble, a jeho sestra túto jeseň začína doktorandské štúdium v ​​oblasti bioinžinierstva na Stanfordskej univerzite.

„Bolo to skutočne zaujímavé detstvo. Prienik umenia a vedy ovplyvnil mnoho spôsobov, ako si myslím, “Povedala Sheth.

Sheth teraz priniesla túto kreativitu do mikróbov a chce sa o svoju fascináciu podeliť s ostatnými.

„Keď ľudia myslia na mikróby, predstavujú si tieto podivné patogény, ktoré spôsobujú choroby, “povedal.„ Ale mikróby sú oveľa viac než to. Tieto mikroorganizmy majú neuveriteľnú transformačnú schopnosť, a pravdepodobne sme objavili iba 1 percento toho, čo môžu urobiť. Ostatných 99 percent má potenciál poháňať ďalšiu technologickú revolúciu podobnú vplyvu materiálovej vedy, elektronika a počítačové siete v 20. storočí. Keď nad tým premýšľam, som skutočne nadšený z toho, na čom každý deň pracujeme. “

• Proteín špecifický pre žalúdok hrá kľúčovú úlohu v progresii obezity
• Začala sa nová štúdia s cieľom presnejšie diagnostikovať skorý hepatocelulárny karcinóm