Ravi Sheth recebe o prêmio de tese 2020 Hertz por transformar a pesquisa microbiana

O Fellow da Hertz, Ravi Sheth, diz que seu laboratório no Brooklyn Navy Yard é "como uma fábrica de micróbios Willy Wonka" voltada para melhorar o sabor e a segurança dos alimentos e bebidas.

p A empresa que ele cofundou, Kingdom Supercultures, também está desenvolvendo maneiras de melhorar os produtos de beleza e cuidados pessoais, substituindo os produtos químicos usados ​​hoje por produtos saudáveis, ingredientes sustentáveis.

p O lançamento de tal empresa não teria sido tão viável quando Sheth começou seu PhD há cinco anos com uma bolsa da Hertz, porque ele ainda não tinha inventado as ferramentas para entender mecanicamente como funcionam os microbiomas.

p O "bilhete dourado" de Sheth foi sua tese de doutorado, "Novas ferramentas para compreensão e engenharia de comunidades microbianas complexas, "pelo qual ele recebeu o Prêmio de Tese Hertz 2020. É baseado no trabalho que ele conduziu no laboratório de Harris Wang na Universidade de Columbia durante sua bolsa Hertz.

p "O campo tinha problemas fundamentais de medição, "disse ele." Era realmente como o Velho Oeste. Agora podemos usar ferramentas para entender e medir quantitativamente como os microbiomas mudam no espaço e no tempo e como funcionam a partir de uma perspectiva de ecossistema. "

p Medir o microbioma foi um desafio complexo. Sheth aproveitou o sistema imunológico CRISPR-Cas para desenvolver um gravador microscópico que capturou sinais ambientais de populações de micróbios. O circuito genético capturou informações de como os sinais ambientais mudaram ao longo do tempo - o que não havia sido realizado anteriormente - e os codificou na sequência de DNA das próprias células. As ferramentas também foram capazes de registrar outras informações, como sequências de DNA transferidas horizontalmente em microbiomas complexos.

p "O que é realmente legal é que este não era um único circuito em uma única célula. Na verdade, esse circuito exigia uma população inteira de células que se autorregeneravam, " ele disse.

p Usando novas abordagens de amostragem e estatísticas, Sheth também mapeou como os micróbios interagem entre si em um nível microscópico (mícron) e em um nível muito maior (centímetro) com alta complexidade. Sheth usou essas novas ferramentas para entender como o microbioma de uma pessoa muda com o tempo e em resposta a mudanças como dieta.

p Ele também descobriu que as flutuações de um microbioma são semelhantes a outros sistemas de interação física, como populações de pássaros e o mercado de ações. Isso aponta para um conjunto potencial de princípios universais que os microbiomas também seguem, ele disse.

p “É uma honra e privilégio ter o trabalho do meu doutorado reconhecido, "Sheth disse." Tenho um enorme respeito por todos os Hertz Fellows, e é profundamente significativo ter meu trabalho de tese selecionado. "

Comunidades microbianas sinergizam novos produtos

p O trabalho de pesquisa informado de Sheth na pós-graduação em sua startup de um ano de idade. "Estamos pegando culturas que ocorrem naturalmente e reunindo-as como blocos de Lego em novas comunidades e ingredientes."

p Alguns dos primeiros ingredientes da Kingdom Supercultures chegarão às prateleiras das lojas nos Estados Unidos neste outono, embora os detalhes estejam em segredo por enquanto. Em geral, eles incluem novas culturas para alimentos à base de plantas, bebidas fermentadas e alcoólicas, e novos produtos de higiene pessoal para alguns dos maiores fabricantes de bens de consumo embalados.

p "Estamos muito entusiasmados com os produtos em que estamos trabalhando, "Sheth disse." Nós experimentamos muito, sabor e trabalho sensorial e o que é legal é que esses micróbios individuais têm a habilidade mágica de transformar alimentos em algo inteiramente novo. Fazemos experimentos aprofundados para gerar uma tonelada de dados, mas, em última análise, para quase tudo o que fazemos, temos que provar no final, que é um resultado visceralmente excitante. "

p Algumas empresas fizeram incursões no mercado da cultura, mas eles normalmente dependem de um conjunto limitado de algumas dezenas de micróbios, Disse Sheth. Kingdom Supercultures está adotando uma abordagem diferente, usando uma gama muito mais ampla de micróbios naturais que interagem entre si.

p Eles podem sinergizar uns com os outros e realizar biotransformações que nenhum organismo sozinho pode fazer. Tudo sem nenhuma modificação genética . "

Ravi Sheth, Fundação Fannie e John Hertz

p Sheth, 27, co-fundou sua empresa logo após obter seu doutorado. Após a formatura, ele deu uma palestra em uma conferência sobre microbioma na Irlanda, voou para casa e imediatamente mudou-se para seu novo laboratório. A Kingdom levantou financiamento de capital de risco por meio da Y Combinator, um dos principais aceleradores de startups com foco em tecnologia. A empresa rapidamente começou a gerar receita por meio de pesquisa e desenvolvimento de novos alimentos.

p Além de usar ferramentas que desenvolveu na pós-graduação, Sheth também está animado com as novas ferramentas de medição, como microscopia confocal. "Isso nos permite ver exatamente o que os micróbios estão fazendo e é um tipo inteiramente novo de medição. Estamos usando isso para gerar grandes quantidades de dados no laboratório em uma série de projetos."

Valor da bolsa Hertz

p Sem o apoio da Fundação Hertz, Sheth duvida que ele esteja em sua trajetória atual. No meio de seu PhD, Philip Welkhoff o incentivou a considerar um estágio de verão na Fundação Bill e Melinda Gates. Welkhoff é entrevistador sênior da Fundação Hertz e membro do conselho de diretores, bem como o diretor de malária da Fundação Gates.

p No momento, a Fundação Gates queria determinar se as doses semestrais de azitromicina poderiam reduzir a mortalidade infantil na África Subsaariana, onde 1 em cada 19 crianças morre antes de completar cinco anos. A droga, tornado mais palatável com uma pitada de sabor de banana, reduziu a mortalidade infantil por todas as causas em 14 por cento.

p “O trabalho foi realmente transformador na forma como pensei sobre o impacto da tecnologia no mundo. Aprendi que você pode ter as melhores soluções tecnológicas para os problemas, mas existem muitos outros fatores a serem considerados em termos de custos, aceitabilidade, escala e distribuição. Isso teve um impacto profundo em como eu pensava sobre minha carreira de longo prazo, próximas etapas e impacto potencial, "Sheth disse.

p No laboratório de Wang, Sheth conduziu um estudo de acompanhamento para determinar em que medida o antibiótico remodelou o microbioma em modelos animais. Sheth ajudou a construir um mapa de como o microbioma se recupera e se remodela após a administração do antibiótico, usando abordagens de microbioma e novas técnicas que ele desenvolveu.

p "Compreender o mecanismo de ação é realmente muito importante para dimensionar isso como uma intervenção e desenvolver novas e melhores intervenções no futuro, "disse ele." O outro aspecto interessante é que esses antibióticos macrolídeos são produtos naturais feitos por diferentes micróbios. E então isso levanta a questão, qual é o papel desses antibióticos nos ecossistemas naturais? É um conjunto fascinante de problemas e, obviamente, tem profundas implicações para a saúde humana. "

p Sheth tem cultivado coisas minúsculas desde a infância. "No ensino médio, alguém me deu um kombuchá scoby e fiquei fascinado com a forma como este tapete estranho se auto-reproduziu. É super viscoso, mas então ele transforma o chá de açúcar em algo totalmente novo. "

p Ele cresceu em uma família fascinada por ciências biológicas e design. A mãe de Sheth era arquiteta e se tornou educadora em artes. Seu pai é um engenheiro que trabalhou toda a sua carreira em pesquisa e desenvolvimento na Procter &Gamble, e sua irmã está começando um PhD em bioengenharia na Universidade de Stanford neste outono.

p "Foi uma infância muito interessante. A interseção da arte e da ciência influenciou muitas das maneiras que eu acho, "Sheth disse.

p Sheth agora trouxe essa criatividade para os micróbios e quer compartilhar seu fascínio com os outros.

p "Quando as pessoas pensam em micróbios, eles imaginam esses patógenos nojentos que causam doenças, "disse ele." Mas os micróbios são muito mais do que isso. Esses microrganismos têm uma incrível capacidade de transformação, e provavelmente descobrimos apenas 1% do que eles podem fazer. Os outros 99 por cento têm o potencial de impulsionar outra revolução tecnológica semelhante ao impacto da ciência dos materiais, eletrônica e redes de computadores no século XX. Pensar nisso me deixa muito animado com o que estamos fazendo todos os dias. "

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