Stephanie Culler vegyészmérnök csak 13 éves volt, amikor mindkét nagyanyja rákban halt meg egymástól számított hat hónapon belül. Bármely fiatal tinédzser számára nehéz a betegség kegyetlen véletlenszerűségeivel szembesülni, ám Cullert még jobban megzavarja egy szülei hűtőszekrényén elhelyezkedő amerikai rákos társaság plakátja.
„Ezek a jó ételek választása segíthet védelmet nyújtani bizonyos rákok ellen” - olvassa el a 30 gyönyörűen fényképezett gyümölcsöt és zöldséget kísérő poszter szövegét.
De Culler nagyanyái, akik tüdőrákkal és a másik vastagbélrákkal rendelkeznek, már evett a legtöbb ételt. Anyai nagyanyja, egy iráni bevándorló, ragaszkodott a hagyományos perzsa konyhához apróra vágott salátákkal, grillezett zöldségekkel és gránátalmával, amelyek bármilyen amerikai táplálékkal versenyeznének az antioxidáns dicsőségben. Étrendje tartalmazta a bélbarát erjesztett ételeket is, például a házi joghurtot és a pácolt zöldségeket. Ahogyan Culler akkoriban tudta, a nagyanyáit meg kellett kímélni.
A Culler családi hűtőszekrényén lévő plakát, valamint az étrend és a rák között felvetett kapcsolat végül a Johnson & Johnson JLABS indulási osztályának laboratóriumába vezet, ahol genetikailag szekvenciálisan üríti a székletmintákat. Culler és más onkológiai kutatók remélik, hogy válaszolnak a jelenlegi rákkutatás egyik legsürgetõbb kérdésére: Az emberi bél baktériumok minõsége és sokfélesége meghatározza-e azt, hogy az emberek sikeresen reagálnak-e a rákkezelésre?
"Amikor az emlő- és tüdődaganatos betegek székletét vizsgáltuk, rájöttünk, hogy fontos baktériumok hiányoznak a mikrobiomából" - mondja Culler. Bizonyos bélmikrobák, elsősorban a Firmicutes baktériumok hiánya magyarázhatja, hogy az immunellenőrzési pont gátlók - olyan gyógyszerek, amelyek gátolják a rákbarát fehérjéket és elősegítik az immunrendszer rákos sejtekre adott reakcióját - néhány betegnél nem működnek. "Hisszük, hogy ezek a baktériumok fontosak az immunrendszer számára, hogy képesek legyenek reagálni ezekre a gyógyszerekre" - mondja Culler.
Steve Van Dien vegyészmérnök munkatárssal együtt Culler 2017 nyarán társalapította a Persephone Biome-t, hogy megvizsgálja a bélbaktériumok és a rák kapcsolatát. Persephone néven, a görög vegetációs istennőn, aki tavasszal jelenik meg és a betakarítás után visszaereszkedik az alvilágba, Culler cég klinikai vizsgálatokra készül, amelyekben megvizsgálják az adott bélmikrobákat, hogy kiderítsék, javítják-e a kontrollpont gátlók funkcióját a mellben és nem kissejtes tüdőrákos betegek. (A második termék a CAR-T-sejtterápiára összpontosít, amely a betegek saját immunsejtjeit használja, amelyeket genetikailag terveztek rákuk kezelésére.)
„Célunk, hogy olyan gyógyszereket hozzunk létre, amelyek a nem reagálókat válaszreakciókká alakítják” - mondja Culler, olyan betegekre hivatkozva, akik az ellenőrző pont gátlókra reagálnak vagy nem válaszolnak. Cége reméli, hogy kiválasztja a kiválasztott bélbaktériumok keverékét, amelyeket tabletták formájában lehet bevenni, hogy gyógyítsa a betegek mikrobiómáit, amelyeket az antibiotikumok és a nem megfelelő étrend károsíthat, ahogy a közelmúltban a TEDx San Diego beszélgetésében tárgyalták.
"Még egészséges embereknél is hiányozhatnak ezek a bélmikrobák, de a rákos betegek és a káros immunrendszerrel rendelkezők inkább hiányoznak ezekből" - mondja Culler. "Vissza akarjuk adni nekik."
Noha úgy gondolják, hogy az immunsejtek legalább 70 százaléka a bélben él - gyakran „második agynak” hívják -, a tudósok 2005-ig nem váltak különösképpen érdeklődik az emberi mikrobióm iránt. Az abban az évben megjelent úttörő cikk azt sugallta, hogy az elhízott egerek eltérőek bél baktériumok, mint vékony egerek. Azóta a kutatók felfedezték az emberi bél baktériumok kicserélésének gondolatát, és széklet-mikrobiota transzplantációkat is alkalmaztak (gyakran „kakaótablettának” nevezik, annak ellenére, hogy általában folyadékként adják be őket) a gyulladásos bélbetegségben szenvedők sikeres kezelésére. . (Ennek ellenére még nem dolgoztak ki súlycsökkentő kiegészítőt azáltal, hogy az emberek irigylésre méltó baktériumait átviszik a zsíros tömeg belekébe.)
Az elmúlt évtizedben kutatások folytak, amelyek feltárják a mikrobióma szerepét a depressziótól az autizmustól a Parkinson-kórig kezdve. Rob Knight, a kaliforniai San Diego-i Egyetem Mikrobiome Innovációs Központjának alapító igazgatója szerint a mikrobióm tanulmányozása segíthet meghatározni, hogy mely betegek valószínűleg reagálnak a különféle fájdalmakra és szívhatásokra. "Rendkívül érdekli az ételek, a gyógyszerek és a bél mikrobióma közötti kölcsönhatás" - mondja Knight, aki szintén társult az American Gut Project-hez, egy állampolgári tudományos erőfeszítéshez, amely 42 ország több mint 11 300 résztvevőjéből gyűjtött székletmintákat.
Miközben a bélbaktériumok és az egészség közötti kapcsolat egyértelműbbé válik, a tudósok küzdenek annak érdekében, hogy a kezelés egyik formájaként sikeresen manipulálják a mikrobiomát. "Sokkal többet tudunk arról, hogy a mikrobióma hogyan befolyásolja a krónikus betegséget" - mondja Knight. "De még nem tudjuk, hogyan lehet megváltoztatni a mikrobiómot egy adott irányba." (A kutatók azonban egyetértenek abban, hogy a probiotikumok nem " néhány ember szerint az áldás.)
Tavaly három, a Science-ben közzétett kutatási cikk rázta meg a rákterületet, bemutatva, hogy lehetséges, hogy a mikrobiómot manipulálni lehet a kezelési válaszok befolyásolására. A „ember találkozik-egerekkel” fajok közötti kísérletek sorozatában egy francia csapat átültette az emberi bél baktériumokat egerekbe mind a sikeresen kezelt rákos betegekből, mind azokból a betegekből, akik nem reagáltak az ellenőrzőpont-gátlókra. Két héttel azután, hogy az új baktériumokat behozták a rágcsálók belekébe, a kutatók további két hétenként három naponta rákellenes sejteket és ellenőrzőpont-gátlókat injektáltak. A gyógyszerek csökkentik azon egerek daganatait, amelyek emberi baktériumokat kaptak a sikeresen kezelt rákos betegektől, míg a gyógyszerek nem voltak hatékonyak azokban az egerekben, amelyek baktériumokat kaptak olyan emberekből, akik nem reagáltak a kezelésre.
A Chicagói Egyetem és a texasi egyetem, az MD Anderson Cancer Centre csapata hasonló kísérleteket végzett olyan metasztázisú melanómás betegek bélmikrobjaival, akik jól reagáltak az ellenőrzőpont gátlóira. Ezek az egerek is javultak. „Alapvetően egy kis csövet tetünk az egér nyelőcsőjébe, és betesszük a kakukba vett mintát. Az egér bélét felújította, és így már a beteg mikrobáit tartalmazta ”- mondja Deepak Gopalakrishnan, posztdoktori kutató munkatárs és az MD Anderson tanulmány vezető szerzője.
A következő lépés az emberekkel végzett klinikai vizsgálatok. Az MD Anderson csapata megvizsgálja annak lehetőségét, hogy kedvező mikrobiómájú donoroktól a hiányzó bél baktériumokat spórák formájában adják-e ki (amelyeket nem kell fagyasztani, mint a széklettel). A vizsgálat egy másik szakasza a rák túlélőinek baktériumaiból előállított pirulák tablettáit fogja tesztelni, amelyek tumorjai az ellenőrzőpont-gátlók bevétele után eltűntek. A kutatók a betegek életmódját is követik, ideértve a termést és a rostbevitelt is, hogy összekapcsolják a pontokat a rákos gyógyszerre adott válaszok aránya, a bél sokfélesége és az étrend között.
"Tudjuk, hogy az étrend számít, de mindenki szeretné tudni, mi az a titkos szósz, amely megváltoztatja a mikrobiomát, hogy jobban reagáljon a rákkezelésre" - mondja Jennifer Wargo, a texasi egyetemi műtét és genomikus orvos professzora, aki a a mikrobióma tudomány áttekintése a múlt hónapban. "Egyszerűen még nem tudjuk."
Culler az sem, aki még mindig azon töprengett, hogy a nagyanyái miért nem válaszoltak az 1990-es évek közepén elérhető kemoterápiás kezelésekre. Ugyanakkor reméli, hogy ugyanazok a genetikai szekvenálási eszközök, amelyek lehetővé teszik a kakukkba való bejutást és a baktériumtörzsek tanulmányozását, szintén lehetővé teszik a daganatok jobb diagnosztizálását és a megfelelő kezelések kiválasztását.
Időközben Culler csatlakozik egy kutatói kórushoz, amely megpróbálja felhívni a figyelmet kutatásuk legnagyobb akadályára: a székletminták hiányára. A tudósoknak adományokra van szükségük a rákos betegektől, a rákos túlélőktől, az emberektől, akiknek családi kórtörténetében rák szerepel, és mindenki mástól. „Mindig meglepett, hogy miért olyan nehéz mintákat venni” - mondja Culler. „Az emberek azt gondolják, hogy ez durva és szégyenkezve vannak. De hálás vagyok azért, hogy a kakas hangulatjeleket kulturálisan elfogadták, hogy destigmatizáltak. ”
Culler még a „Poop for the Cure” kutatási projektet is elindította, amely 50 dolláros Visa ajándékkártyát kínál a mintákhoz. „Remélhetőleg lesz egy nap, amikor a széklet gyűjtése ugyanolyan rutin lesz, mint a vér gyűjtése. Addig mindenkinek szükségünk van segítségre. "
