Kemijska inženirka Stephanie Culler je imela komaj 13 let, ko sta obe njeni babici umrli za rakom v šestih mesecih. Soočanje s kruto naključnostjo bolezni je težko za vsakega mladega najstnika, a Cullerja je še dodatno zmedel plakat Ameriškega društva za boj proti raku na hladilniku njenih staršev.
"Te dobre izbire hrane lahko pomagajo, da vas zaščitijo pred nekaterimi raki, " se glasi besedilo na plakatu, ki je priloženo 30 lepo fotografiranim sadjem in zelenjavo.
Toda Cullerjeve babice, ena, ki je imela pljučnega raka in druga rak debelega črevesa, so že pojedle večino te hrane. Pravzaprav se je njena mati babica, priseljenka iz Irana, držala tradicionalne perzijske kuhinje sesekljanih solat, zelenjave na žaru in granatnih jabolk, ki bi v čisto anti antioksidantni slavi nasprotovala kakršni koli ameriški prehrani. Njena prehrana je vključevala tudi črevesju prijazno fermentirano hrano, kot sta domač jogurt in vložena zelenjava. Kolikor je takrat lahko povedal Culler, bi morale biti njene babice prizanesene.
Plakat na hladilniku družine Culler in povezava med prehrano in rakom bi jo sčasoma pripeljala v laboratorij v zagonski diviziji Johnson & Johnson JLABS, kjer genetsko zaporedja fekalne vzorce. Cullerjevi in drugi raziskovalci onkologije upajo, da bodo odgovorili na eno najbolj perečih vprašanj v trenutnih raziskavah raka: Ali kakovost in raznolikost človeških črevesnih bakterij določata, ali se bodo ljudje uspešno odzvali na zdravljenje raka?
"Ko smo si ogledali blatu bolnikov z rakom dojke in pljuč, smo ugotovili, da iz mikrobioma manjkajo pomembne bakterije, " pravi Cullerjeva. Odsotnost nekaterih mikrobov v črevesju, večinoma bakterij Firmicutes, bi lahko pojasnila, zakaj zaviralci imunske kontrole - zdravila, ki blokirajo raka prijazne beljakovine in pomagajo olajšati odziv imunskega sistema na rakave celice - pri nekaterih bolnikih ne delujejo. "Verjamemo, da so te bakterije pomembne, da se imunski sistem lahko odzove na ta zdravila, " pravi Cullerjeva.
Skupaj s kolegom kemijskim inženirjem Stevom Van Dienom je Culler poleti 2017 soustanovil Biome Persephone, da bi preučil razmerje med črevesnimi bakterijami in rakom. Cullerjeva družba, imenovana za Persephone, grško boginjo vegetacije, ki se pojavi spomladi in se spusti v podzemlje po žetvi, pripravi klinična preskušanja, ki bodo preskusila specifične mikrobe črevesja, da bi preverili, ali izboljšajo delovanje zaviralcev kontrolnih točk v dojki in nedrobnocelični bolniki s pljučnim rakom. (Drugi izdelek se bo osredotočil na zdravljenje s celicami CAR-T, ki uporablja lastne imunske celice pacientov, ki so bile za zdravljenje raka raka genetsko zasnovane.)
"Naš cilj je ustvariti terapevtske izdelke za pretvorbo neodgovornih oseb v odzivnike, " pravi Culler, ki se nanaša na paciente, ki se ali ne odzivajo na zaviralce kontrolnih točk. Njeno podjetje upa, da bo izoblikovala kombinacijo izbranih bakterij iz črevesja, ki jih je mogoče vzeti v obliki tabletk, da bi zdravili mikrobiome pacientov, ki jih lahko poškodujejo antibiotiki in slaba prehrana, kot je pred kratkim razpravljala v pogovoru na TEDx San Diego.
"Celo zdravi ljudje morda pogrešajo te mikrobe v črevesju, vendar bolniki z rakom in ljudje z oslabljenim imunskim sistemom bolj verjetno manjkajo, " pravi Cullerjeva. "Želimo jim jih vrniti."
Čeprav se domneva, da vsaj 70 odstotkov imunskih celic prebiva v črevesju - pogosto ga imenujejo "drugi možgani", se znanstveniki šele leta 2005 niso zanimali za človeški mikrobiom. Zlomilen časopis, objavljen istega leta, je predlagal, da imajo debele miši različne črevesne bakterije kot tanke miši. Od takrat raziskovalci raziskujejo idejo o nadomeščanju bakterij črevesja pri ljudeh in so celo uporabili fekalne presaditve mikrobiote (ki jih pogosto imenujemo "kapsule", čeprav jih običajno dajemo kot tekočino) za uspešno zdravljenje ljudi, ki trpijo zaradi vnetne črevesne bolezni. . (Vendar še niso razvili dodatka za hujšanje s prenosom bakterij zavidljivo obrezanih ljudi v črevesje maščobnih mas.)
V zadnjem desetletju je bilo veliko raziskav, ki so raziskovale vlogo mikrobioma pri vsem, od depresije do avtizma do Parkinsonove bolezni. Študij mikrobioma lahko pomaga ugotoviti, kateri bolniki se bodo verjetno odzvali na različna zdravila proti bolečinam in srcu, pravi Rob Knight, ustanovni direktor Centra za inovacije mikrobiomov na kalifornijski univerzi San Diego. "Izjemno nas zanima interakcija med hrano, drogami in mikrobiomom črevesja, " pravi Knight, ki je tudi soustanovil American Gut Project, državljansko znanstveno prizadevanje, ki je zbralo vzorce fekalov več kot 11.300 udeležencev v 42 državah.
Medtem ko je povezava med črevesnimi bakterijami in zdravjem vse jasnejša, se znanstveniki borijo za uspešno manipulacijo z mikrobiomom kot obliko zdravljenja. "Več kot kdajkoli prej vemo, kako mikrobiom vpliva na kronično bolezen, " pravi Knight, "toda še ne vemo, kako spremeniti svoj mikrobiom v določeni smeri." (Raziskovalci pa se strinjajo, da probiotiki niso " t božji ljudje nekateri mislijo, da so.)
Lani so trije raziskovalni prispevki, objavljeni v Science, pretresli področje raka, saj so pokazali, da bi bilo mogoče manipulirati z mikrobiomom, da bi vplivali na odzive na zdravljenje. V nizu eksperimentov med vrstami "človek-sreča-miši" je francoska ekipa presadila človeške črevesne bakterije v miši tako uspešno zdravljenih bolnikov z rakom kot bolnikov, ki se niso odzvali na zaviralce kontrolnih točk. Dva tedna po uvedbi novih bakterij v črevesje glodavcev so raziskovalci še dva tedna vsake tri dni vbrizgali rakave celice in zaviralce kontrolne točke. Zdravila so delovala na zmanjševanju tumorjev na miših, ki so prejemale človeške bakterije od uspešno zdravljenih bolnikov z rakom, medtem ko zdravila niso bila učinkovita pri miših, ki so prejemale bakterije od ljudi, ki se na zdravljenje niso odzvali.
Ekipi z univerze v Chicagu in univerze v Teksasu MD Anderson Cancer Center v Houstonu so izvedli podobne poskuse z uporabo mikrobov črevesja pri bolnikih z metastatskim melanomom, ki so se dobro odzvali na zaviralce kontrolnih točk. Tudi te miši so se izboljšale. »V bistvu damo malo cevke v mišji požiralnik in damo vzorec popi. Obnovil je mišje črevesje, tako da je zdaj vsebovalo mikrobe bolnika, «pravi Deepak Gopalakrishnan, podoktorski znanstveni sodelavec in glavni avtor študije dr. Anderson.
Naslednji korak so klinična preskušanja na ljudeh. Ekipa MD Anderson preučuje možnost, kako bolnikom dajati manjkajoče črevesne bakterije v obliki spore (ki jih ni treba zamrzniti kot fekalne snovi) od dajalcev z ugodnimi mikrobiomi. Naslednja veja tega preizkušanja bo preizkusila tablete, pridobljene iz bakterij preživelih raka, katerih tumorji so izginili po zaužitju zaviralcev kontrolnih točk. Raziskovalci tudi spremljajo življenjski slog bolnikov, vključno s proizvodnjo in vnosom vlaknin, da povežejo pike med stopnjo odziva na raka, raznolikostjo črevesja in prehrano.
"Vemo, da je prehrana pomembna, vendar vsi želijo vedeti, kaj skrivna omaka je, da spremenimo mikrobiom, da se bolje odzove na zdravljenje raka, " pravi Jennifer Wargo, profesorica kirurgije in genomske medicine na Univerzi v Teksasu, ki je bila soavtorica pregled znanosti o mikrobiomih prejšnji mesec. "Tega še ne vemo."
Niti Culler, ki se še vedno sprašuje, zakaj se njene babice niso odzvale na kemoterapije, ki so bile na voljo sredi devetdesetih. Kljub temu upa, da bodo enaka orodja za določanje genskega zaporedja, ki omogočajo pokukanje v našo kapo in preučevanje bakterijskih sevov, tudi boljša diagnoza tumorjev in izbira pravih načinov zdravljenja.
Culler se medtem pridruži zboru raziskovalcev, ki poskušajo opozoriti na največjo oviro pri njihovih raziskavah: pomanjkanje vzorcev blata. Znanstveniki potrebujejo donacije bolnikov z rakom, preživelih raka, ljudi z družinsko anamnezo raka in vseh drugih. "Vedno sem presenečen, zakaj je tako težko dobiti vzorce, " pravi Cullerjeva. "Ljudje mislijo, da je to grobo in da jim je nerodno. Hvaležen sem za kulturno sprejetje pooovih emojijev, ki so jih destigmatizirali. "
Culler je celo predstavil raziskovalni projekt "Poop for the Cure", ki za vzorčke ponuja darilne kartice Visa v vrednosti 50 USD. "Upajmo, da bo prišel dan, ko bo zbiranje stolčka tako rutinsko kot zbiranje krvi. Do takrat pa vsi potrebujemo pomoč. "
