Ravi Sheth, membre de Hertz, affirme que son laboratoire du Brooklyn Navy Yard est «comme une usine de microbes Willy Wonka» visant à améliorer le goût et la sécurité des aliments et des boissons.
La société qu’il a cofondée, Kingdom Supercultures, développe également des moyens d’améliorer les produits de soins personnels et de beauté en remplaçant les produits chimiques utilisés aujourd’hui par des ingrédients sains et durables.
Le lancement d’une telle entreprise n’aurait pas été aussi faisable lorsque Sheth a commencé son doctorat il y a cinq ans avec une bourse Hertz, car il n’avait pas encore inventé les outils pour comprendre mécaniquement le fonctionnement des microbiomes.
Le «ticket d’or» de Sheth était sa thèse de doctorat, «Nouveaux outils pour comprendre et ingénierie des communautés microbiennes complexes», pour laquelle il a reçu le prix de thèse Hertz 2020. Il est basé sur le travail qu’il a mené dans le laboratoire de Harris Wang à l’Université Columbia pendant sa bourse Hertz.
«Le champ avait des problèmes de mesure fondamentaux», a-t-il déclaré. « C’était vraiment comme le Far West. Maintenant, nous sommes en mesure d’utiliser des outils pour comprendre et mesurer quantitativement comment les microbiomes changent dans l’espace et le temps et comment ils fonctionnent du point de vue de l’écosystème. »
Mesurer le microbiome était un défi complexe. Sheth a exploité le système immunitaire CRISPR-Cas pour développer un magnétophone microscopique qui captait les signaux environnementaux des populations de microbes. Le circuit génétique a capturé des informations sur la façon dont les signaux environnementaux ont changé au fil du temps – ce qui n’avait pas été accompli auparavant – et les a codés dans la séquence d’ADN des cellules elles-mêmes. Les outils étaient également capables d’enregistrer d’autres informations, comme des séquences d’ADN transférées horizontalement dans des microbiomes complexes.
« Ce qui est vraiment cool, c’est qu’il ne s’agissait pas d’un seul circuit dans une seule cellule. Ce circuit nécessitait en fait toute une population de cellules qui se régénéraient automatiquement », a-t-il déclaré.
En utilisant de nouvelles approches d’échantillonnage et statistiques, Sheth a également cartographié la façon dont les microbes interagissent les uns avec les autres à la fois à un niveau microscopique (micron) et à un niveau beaucoup plus grand (centimètre) avec une grande complexité. Sheth a utilisé ces nouveaux outils pour comprendre comment le microbiome d’une personne change au fil du temps et en réponse à des changements tels que le régime alimentaire.
Il a également découvert que les fluctuations d’un microbiome sont similaires à d’autres systèmes physiques en interaction, comme les populations d’oiseaux et le marché boursier. Cela indique un ensemble potentiel de principes universels que les microbiomes suivent également, a-t-il déclaré.
«C’est un honneur et un privilège de voir le travail de mon doctorat reconnu», a déclaré Sheth. «J’ai énormément de respect pour tous les boursiers Hertz, et c’est profondément significatif de voir ma thèse sélectionnée.
Les communautés microbiennes mettent en synergie de nouveaux produits
Le travail de recherche de Sheth dans sa start-up âgée d’un an. « Nous prenons des cultures naturelles et les assemblons comme des blocs Lego dans de nouvelles communautés et ingrédients. »
Certains des premiers ingrédients de Kingdom Supercultures seront disponibles cet automne dans les rayons des magasins aux États-Unis, bien que les détails ne soient pas connus pour le moment. En général, ils incluent de nouvelles cultures pour les aliments à base de plantes, les boissons fermentées et alcoolisées et les nouveaux produits de soins personnels pour certains des plus grands fabricants de biens de consommation emballés.
« Nous sommes très enthousiasmés par les produits sur lesquels nous travaillons », a déclaré Sheth. «Nous faisons beaucoup de travail sur les goûts, les saveurs et les sens et ce qui est cool, c’est que ces microbes individuels ont la capacité magique de transformer les aliments en quelque chose d’entièrement nouveau. Nous faisons des expériences en profondeur pour générer une tonne de données, mais finalement pour presque tout ce que nous faisons, nous le goûtons à la fin, ce qui est un résultat viscéralement excitant. «
Certaines entreprises ont fait des percées sur le marché de la culture, mais elles dépendent généralement d’un ensemble limité de quelques dizaines de microbes, a déclaré Sheth. Kingdom Supercultures adopte une approche différente, utilisant une gamme beaucoup plus large de microbes naturels qui interagissent les uns avec les autres.
Ils peuvent se mettre en synergie et accomplir des biotransformations qu’aucun organisme ne peut faire. Le tout sans aucune modification génétique. «
Fondation Ravi Sheth, Fannie et John Hertz
Sheth, 27 ans, a cofondé son entreprise juste après avoir obtenu son doctorat. Après avoir obtenu son diplôme, il a donné une conférence lors d’une conférence sur le microbiome en Irlande, est rentré chez lui et a immédiatement emménagé dans son nouveau laboratoire. Kingdom a levé des fonds de capital-risque via Y Combinator, l’un des principaux accélérateurs de démarrage axés sur la technologie. L’entreprise a rapidement commencé à générer des revenus grâce à la recherche et au développement de nouveaux aliments.
En plus d’utiliser des outils qu’il a développés à ses études supérieures, Sheth est également enthousiasmé par les nouveaux outils de mesure, tels que la microscopie confocale. « Cela nous permet de voir exactement ce que font les microbes et constitue un type de mesure entièrement nouveau. Nous l’utilisons pour générer des quantités massives de données en laboratoire à travers un certain nombre de projets. »
Valeur de la bourse Hertz
Sans le soutien de la Fondation Hertz, Sheth doute qu’il serait sur sa trajectoire actuelle. Au milieu de son doctorat, Philip Welkhoff l’a exhorté à envisager un stage d’été à la Fondation Bill & Melinda Gates. Welkhoff est l’intervieweur principal de la bourse de la Fondation Hertz et membre du conseil d’administration, ainsi que le directeur du paludisme à la Fondation Gates.
À l’époque, la Fondation Gates voulait déterminer si des doses semestrielles d’azithromycine pouvaient réduire la mortalité infantile en Afrique subsaharienne, où 1 enfant sur 19 meurt avant d’atteindre l’âge de cinq ans. Le médicament, rendu plus appétissant avec un soupçon d’arôme de banane, a réduit de 14% la mortalité infantile toutes causes confondues.
« Le travail a vraiment transformé ma façon de penser l’impact de la technologie dans le monde. J’ai appris que vous pouvez avoir les meilleures solutions technologiques aux problèmes, mais il y a tellement d’autres facteurs à prendre en compte en termes de coûts, d’acceptabilité, d’échelle et de distribution. « Cela a profondément influencé la façon dont je pensais à ma carrière à long terme, les prochaines étapes et l’impact potentiel », a déclaré Sheth.
Dans le laboratoire de Wang, Sheth a mené une étude de suivi pour déterminer dans quelle mesure l’antibiotique a remodelé le microbiome dans des modèles animaux. Sheth a aidé à construire une carte de la façon dont le microbiome récupère et se remodèle après l’administration de l’antibiotique, en utilisant à la fois des approches microbiologiques et de nouvelles techniques qu’il a développées.
« Comprendre le mécanisme d’action est en fait assez important pour étendre cela en tant qu’intervention et développer de nouvelles et meilleures interventions à l’avenir », a-t-il déclaré. « L’autre aspect intéressant est que ces antibiotiques macrolides sont des produits naturels fabriqués par différents microbes. Et donc cela soulève la question, quel est le rôle de ces antibiotiques dans les écosystèmes naturels? C’est un ensemble de problèmes tellement fascinant et a évidemment de profondes implications pour l’homme. santé. »
Sheth cultive de petites choses depuis son enfance. « Au lycée, quelqu’un m’a donné un kombucha scoby et j’ai été fasciné par la façon dont ce tapis étrange se reproduisait. Il est super gluant, mais ensuite il transforme le thé au sucre en quelque chose d’entièrement nouveau. »
Il a grandi dans une famille passionnée par les sciences biologiques et le design. La mère de Sheth était une architecte devenue éducatrice artistique. Son père est un ingénieur qui a travaillé toute sa carrière en recherche et développement chez Procter & Gamble, et sa sœur entame un doctorat en bio-ingénierie à l’Université de Stanford cet automne.
«C’était une enfance vraiment intéressante. L’intersection de l’art et de la science a influencé de nombreuses façons dont je pense», a déclaré Sheth.
Sheth a maintenant apporté cette créativité aux microbes et veut partager sa fascination avec les autres.
«Quand les gens pensent aux microbes, ils imaginent ces agents pathogènes infectants qui causent des maladies», a-t-il déclaré. « Mais les microbes sont bien plus que cela. Ces micro-organismes ont une incroyable capacité de transformation, et nous n’avons probablement découvert que 1% de ce qu’ils peuvent faire. Les 99% restants ont le potentiel de conduire une autre révolution technologique similaire à l’impact de la science des matériaux, l’électronique et les réseaux informatiques au XXe siècle. Penser à cela me rend vraiment excité par ce sur quoi nous travaillons chaque jour. «
La source:
Fondation Fannie et John Hertz