Инженеру-химику Стефани Каллер было всего 13 лет, когда обе ее бабушки умерли от рака в течение шести месяцев друг от друга. Противостоять жестокой случайности этой болезни тяжело для любого молодого подростка, но Каллера еще больше смутил плакат Американского онкологического общества на холодильнике ее родителей.
«Этот хороший выбор продуктов питания может помочь вам защитить вас от некоторых видов рака», - прочитайте текст плаката, сопровождающий 30 прекрасно сфотографированных фруктов и овощей.
Но бабушки Каллера, у которых был рак легких и другой рак толстой кишки, уже ели большинство из этих продуктов. Фактически, ее бабушка по материнской линии, иммигрант из Ирана, придерживалась традиционной персидской кухни из нарезанных салатов, овощей на гриле и гранатов, которые могли бы соперничать с любой американской диетой в абсолютной антиоксидантной славе. Ее диета также включала в себя полезные для кишечника ферментированные продукты, такие как домашний йогурт и маринованные овощи. Насколько Каллер мог сказать в то время, ее бабушкам следовало пощадить.
Плакат о семейном холодильнике Каллера и предполагаемая связь между диетой и раком в конечном итоге приведет ее в лабораторию в стартап-подразделении Johnson & Johnson's JLABS, где она генетически упорядочит фекальные образцы. Каллер и другие исследователи в области онкологии надеются ответить на один из самых актуальных вопросов в современных исследованиях рака: определяет ли качество и разнообразие бактерий кишечника человека, будут ли люди успешно реагировать на лечение рака?
«Когда мы посмотрели на стул у пациентов с раком молочной железы и легких, мы обнаружили, что в микробиоме отсутствуют важные бактерии», - говорит Каллер. Отсутствие определенных кишечных микробов, в основном бактерий Firmicutes, может объяснить, почему ингибиторы иммунной контрольной точки - лекарства, которые блокируют белки, благоприятные для рака, и способствующие ответной реакции иммунной системы на раковые клетки - не работают на некоторых пациентах. «Мы считаем, что эти бактерии важны для того, чтобы иммунная система могла реагировать на эти лекарства», - говорит Каллер.
Вместе с коллегой-инженером-химиком Стивом Ван Дьеном, Каллер основал Persephone Biome летом 2017 года для изучения взаимосвязи между кишечными бактериями и раком. Компания Culler, названная в честь Персефоны, греческой богини растительности, которая появляется весной и спускается обратно в подземный мир после сбора урожая, готовится к клиническим испытаниям, которые позволят протестировать определенные кишечные микробы, чтобы увидеть, улучшают ли они функцию ингибиторов контрольных точек в груди и немелкоклеточный больной раком легкого. (Второй продукт будет посвящен клеточной терапии CAR-T, в которой используются собственные иммунные клетки пациентов, которые были генетически спроектированы для лечения рака).
«Наша цель - создать терапевтические средства для превращения лиц, не отвечающих на лечение, в респондеров», - говорит Каллер, имея в виду пациентов, которые реагируют или не реагируют на ингибиторы контрольных точек. Ее компания надеется создать смесь избранных кишечных бактерий, которые можно принимать в виде таблеток для лечения микробиомов пациентов, которые могут быть повреждены антибиотиками и неправильным питанием, как она недавно обсуждала в своем выступлении на TEDx в Сан-Диего.
«Даже здоровые люди могут скучать по этим кишечным микробам, но больные раком и люди с ослабленной иммунной системой с большей вероятностью будут скучать по ним», - говорит Каллер. «Мы хотим вернуть их».
Хотя считается, что по крайней мере 70 процентов иммунных клеток находятся в кишечнике, часто называемом «вторым мозгом», ученые не проявляли особого интереса к микробиому человека до 2005 года. Новаторская статья, опубликованная в этом году, предполагала, что у мышей с ожирением были разные кишечные бактерии, чем тонкие мыши. С тех пор исследователи изучили идею об обмене кишечных бактерий человека и даже использовали трансплантации фекальной микробиоты (часто называемые «таблетками от какашек», даже если их обычно вводят в виде жидкости) для успешного лечения людей, страдающих воспалительными заболеваниями кишечника., (Тем не менее, им еще предстоит разработать добавку для похудения, перенося бактерии завидно подстриженных людей в кишечник жировой массы.)
За последнее десятилетие было множество исследований, изучающих роль микробиома во всем, от депрессии до аутизма и болезни Паркинсона. Изучение микробиома может помочь определить, какие пациенты могут реагировать на различные лекарства от боли и сердечной недостаточности, считает Роб Найт, директор-основатель Центра инноваций в области микробиома при Калифорнийском университете в Сан-Диего. «Мы чрезвычайно заинтересованы во взаимодействии между пищевыми продуктами, лекарствами и кишечным микробиомом», - говорит Найт, который также является одним из основателей проекта «Американский кишечник», который является научным исследованием для граждан, собравшим образцы фекалий от более чем 11 300 участников из 42 стран.
В то время как связь между кишечными бактериями и здоровьем становится более ясной, ученые пытаются успешно манипулировать микробиомом как формой лечения. «Мы знаем больше, чем когда-либо о том, как микробиом влияет на хроническое заболевание, - говорит Найт, - но мы пока не знаем, как изменить ваш микробиом в определенном направлении». (Однако исследователи соглашаются, что пробиотики не Это находка, о которой некоторые думают.)
В прошлом году три исследовательские работы, опубликованные в журнале Science, всколыхнули область рака, показав, что возможно манипулировать микробиомом, чтобы повлиять на реакцию на лечение. В серии межвидовых экспериментов «человек встречает мышей» французская команда трансплантировала кишечные бактерии человека мышам как от успешно пролеченных больных раком, так и от пациентов, которые не реагировали на ингибиторы контрольной точки. Через две недели после того, как новые бактерии были введены в кишки грызунов, исследователи вводили раковые клетки и ингибиторы контрольных точек каждые три дня в течение еще двух недель. Препараты работали, чтобы уменьшить опухоли у мышей, которые получили человеческие бактерии от успешно пролеченных больных раком, в то время как лекарства не были эффективны у мышей, которые получали бактерии от людей, которые не реагировали на лечение.
Команды из Университета Чикаго и Техасского онкологического центра им. Андерсона в Хьюстоне провели аналогичные эксперименты с использованием кишечных микробов у пациентов с метастатической меланомой, которые хорошо реагировали на ингибиторы контрольной точки. Эти мыши тоже улучшились. «Мы в основном помещаем маленькую трубку в пищевод мыши и помещаем в образец кормы. Он восстановил кишечник мыши, и теперь в нем содержатся микробы от пациента », - говорит Дипак Гопалакришнан, научный сотрудник и ведущий автор исследования доктора Андерсона.
Следующий шаг - клинические испытания с людьми. Команда доктора Андерсона изучает возможность предоставления пациентам недостающих бактерий кишечника в виде спор (которые не должны быть заморожены, как фекалии) от доноров с благоприятными микробиомами. Другая часть испытания будет тестировать таблетки, полученные из бактерий выживших после рака, опухоли которых исчезли после приема ингибиторов контрольной точки. Кроме того, исследователи также отслеживают образ жизни пациентов, включая потребление продуктов и клетчатки, чтобы связать точки между показателями ответа на лекарства от рака, разнообразием кишечника и диетой.
«Мы знаем, что диета имеет значение, но все хотят знать, в чем секрет, чтобы изменить микробиом, чтобы лучше реагировать на лечение рака», - говорит Дженнифер Варго, профессор хирургии и геномной медицины в Университете Техаса, соавтор обзор науки о микробиомах в прошлом месяце. «Мы просто еще этого не знаем».
Как и Каллер, которая до сих пор задается вопросом, почему ее бабушки не отреагировали на химиотерапию, которая была доступна в середине 1990-х годов. Тем не менее, она надеется, что те же инструменты генетического секвенирования, которые позволят заглянуть в нашу корму и исследовать штаммы бактерий, также позволят лучше диагностировать опухоли и выбрать правильное лечение.
Тем временем, Каллер присоединяется к хору исследователей, пытающихся привлечь внимание к самому большому препятствию в их исследованиях: отсутствию образцов кала. Ученым нужны пожертвования от больных раком, выживших после рака, людей с раком в семье и всех остальных. «Я всегда удивляюсь, почему так сложно получить образцы», - говорит Каллер. «Люди думают, что это грубо и смущены. Но я благодарен за культурное признание смайликов какашек за то, что они его презирали ».
Culler даже запустил «Poop for the Cure», исследовательский проект, который предлагает подарочные карты Visa за 50 долларов за образцы. «Надеюсь, будет день, когда сбор кала будет таким же рутинным, как и сбор крови. До тех пор нам нужны все, чтобы выручить.
