Химичният инженер Стефани Кълър беше едва на 13 години, когато и двете й баби починаха от рак в рамките на шест месеца една от друга. Да се изправи срещу жестоката случайност на болестта е трудно за всеки млад тийнейджър, но Кълър беше объркан допълнително от плакат на Американското дружество за борба с рака в хладилника на родителите си.
„Този добър избор на храна може да ви помогне да се предпазите от определени видове рак“, прочетете текста на плаката, придружаващ 30 красиво фотографирани плодове и зеленчуци.
Но бабите на Кълър, едната, която имаше рак на белите дробове и другата рак на дебелото черво, вече ядеха повечето от тези храни. Всъщност бабата й по майчина линия, имигрант от Иран, се придържа към традиционната персийска кухня от нарязани салати, зеленчуци на скара и нар, които биха съперничавали на всяка американска диета в чистата антиоксидантна слава. Диетата й включвала и приятелски ферментирани храни като домашно кисело мляко и кисели зеленчуци. Доколкото Кълър можеше да каже по това време, бабите й трябваше да бъдат пощадени.
Плакатът на семейния хладилник на Culler и връзката, която предлага между диета и рак, в крайна сметка ще я доведат до лаборатория в стартиращото отделение на Джонсън и Джонсън JLABS, където тя генетично секвентира фекални проби. Кулър и други онкологични изследователи се надяват да отговорят на един от най-належащите въпроси в настоящото изследване на рака: Качеството и разнообразието на бактериите в червата на човека определят дали хората ще реагират успешно на лечение на рак?
„Когато разгледахме изпражненията от пациенти с рак на гърдата и белия дроб, открихме, че важни бактерии липсват от микробиома“, казва Кълър. Липсата на определени микроби на червата, най-вече бактерии Firmicutes, може да обясни защо инхибиторите на имунната контролна точка - лекарства, които блокират протеините, благоприятни за рака и помагат за улесняване на реакцията на имунната система към раковите клетки - не работят при някои пациенти. "Ние вярваме, че тези бактерии са важни за имунната система, за да може да реагира на тези лекарства", казва Кълър.
Заедно с колегата си химически инженер Стив Ван Диен, Culler съучреди Persephone Biome през лятото на 2017 г., за да проучи връзката между чревните бактерии и рака. Наречена за Персефона, гръцката богиня на растителността, която се появява през пролетта и се спуска обратно в подземния свят след реколтата, компанията на Culler се подготвя за клинични изпитвания, които ще тестват специфични микроби на червата, за да проверят дали те подобряват функцията на инхибиторите на контролните точки в гърдата и недребноклетъчни пациенти с рак на белия дроб. (Втори продукт ще се фокусира върху CAR-T клетъчната терапия, която използва собствените имунни клетки на пациентите, които са били генетично проектирани за лечение на рака им.)
„Нашата цел е да създадем терапевтици за превръщане на нереагиращите в респонденти“, казва Кълър, като се позовава на пациенти, които правят или не реагират на инхибитори на контролните точки. Нейната компания се надява да създаде микс от подбрани бактерии в червата, които могат да се приемат под формата на хапчета, за да се излекуват микробиомите на пациентите, които могат да бъдат увредени от антибиотици и лоша диета, както тя обсъди наскоро в беседа в TEDx San Diego.
„Дори здрави хора могат да липсват на тези микроби в червата, но пациентите с рак и хората с компрометирана имунна система е по-вероятно да ги липсват“, казва Кълър. "Искаме да им ги върнем."
Въпреки че се смята, че най-малко 70 процента от имунните клетки пребивават в червата - често наричани „втори мозък“ - учените не се интересуват особено от човешкия микробиом до 2005 г. Един новаторски документ, публикуван през същата година, предполага, че затлъстелите мишки имат различни чревни бактерии, отколкото тънки мишки. Оттогава изследователите изследват идеята за замяна на бактериите на червата на човека и дори са използвали фекални микробиотични трансплантации (често наричани „хапчета за пукане“, въпреки че те обикновено се прилагат като течност) за успешно лечение на хора, които страдат от възпалително заболяване на червата., (Въпреки това те все още не са разработили добавка за отслабване, като прехвърлят бактериите на завидно подстригване на хората в червата на мастните маси.)
През последното десетилетие се проведоха бурни изследвания, изследващи ролята на микробиома във всичко - от депресия до аутизъм до болестта на Паркинсон. Изучаването на микробиома може да помогне да се определи кои пациенти вероятно ще реагират на различни лекарства за болка и сърце, според Роб Найт, основател на Центъра за иновации на микробиомите в Калифорнийския университет в Сан Диего. „Изключително се интересуваме от взаимодействието между храната, лекарствата и микробиома на червата“, казва Найт, който също е съосновател на American Gut Project, гражданско научно усилие, което е събрало фекални проби от повече от 11 300 участници в 42 страни.
Докато връзката между чревните бактерии и здравето става все по-ясна, учените се борят за успешното манипулиране на микробиома като форма на лечение. "Ние знаем повече от всякога за това как микробиома влияе на хроничната болест", казва Найт, "но това, което все още не знаем, е как да промените вашия микробиом в определена посока." (Изследователите обаче са съгласни, че пробиотиците не са " t божието някои хора си мислят, че са.)
Миналата година три научни труда, публикувани в Science, разтърсиха раковото поле, като показаха, че е възможно да се манипулира микробиома, за да се повлияе на реакциите на лечението. В поредица от експерименти за срещане на видове с хора, срещащи мишки, френски екип трансплантира човешки бактерии в червата в мишки както от успешно лекувани пациенти с рак, така и от пациенти, които не реагират на инхибитори на контролните точки. Две седмици след въвеждането на новите бактерии в червата на гризачите, изследователите инжектират ракови клетки и инхибитори на контролните точки на всеки три дни в продължение на още две седмици. Лекарствата са работили за намаляване на туморите при мишки, които са получавали човешки бактерии от успешно лекувани пациенти с рак, докато лекарствата не са били ефективни при мишките, които са получавали бактерии от хора, които не са отговорили на лечението.
Екипи от Чикагския университет и Университета на Тексас MD Anderson Cancer Center в Хюстън са провели подобни експерименти, използвайки микроби на червата от пациенти с метастатичен меланом, които са реагирали добре на инхибиторите на контролните точки. Тези мишки също се подобриха. „По принцип поставихме малко епруветка в хранопровода на мишката и поставихме в пробата на пупа. Той възстановява червата на мишката, така че сега съдържа микроби от пациента “, казва Дийпак Гопалакришнан, докторантура и водещ автор на проучването на MD Anderson.
Следващата стъпка са клинични изпитвания с хора. Екипът на MD Anderson проучва възможността да се даде на пациентите липсващите бактерии в червата под формата на спори (които не трябва да се замразяват като фекалии) от донори с благоприятни микробиоми. Друго рамо на изпитанието ще тества хапчета, получени от бактериите на оцелелите от рак, чиито тумори изчезнаха след приема на инхибитори на контролните точки. И изследователите също така проследяват начина на живот на пациентите, включително производството и приема на фибри, за да свържат точките между процента на реакция на лекарства срещу рак, разнообразието на червата и диетата.
"Ние знаем, че диетата има значение, но всеки иска да знае какъв е тайният сос, за да промени микробиома, за да отговори по-добре на лечението на рака", казва Дженифър Уорго, професор по хирургия и геномна медицина в Тексаския университет, който е съавтор на преглед на науката за микробиомите миналия месец. "Ние просто още не знаем това."
Нито пък Кълър, която все още се чуди защо бабите й не са отговорили на химиотерапевтичните лечения, които се предлагаха в средата на 90-те години. И все пак тя се надява същите генетични инструменти за секвениране, които дават възможност да надникнем в нашия пуп и да проучим бактериални щамове, също ще осигурят начин за по-добра диагностика на туморите и избиране на правилното лечение.
Междувременно Кълър се присъединява към хор изследователи, които се опитват да привлекат вниманието към най-голямата бариера пред техните изследвания: липса на проби от изпражнения. Учените се нуждаят от дарения от пациенти с рак, оцелели от рак, хора с фамилна анамнеза за рак и всички останали. "Винаги съм изненадан защо е толкова трудно да се вземат проби", казва Кълър. „Хората смятат, че това е грубо и се смущават. Но аз съм благодарен за културното приемане на емоциите на Poop за дестигматизирането му. "
Culler дори стартира изследователски проект „Poop for the Cure“, който предлага 50 долара подаръчни карти Visa за мостри. „Надяваме се, че ще дойде ден, когато събирането на изпражненията ще бъде толкова рутинно, колкото и събирането на кръв. Дотогава имаме нужда от всички, за да помогнем. “
