Inginerul chimic Stephanie Culler avea doar 13 ani, când ambele bunici au murit de cancer în șase luni una de cealaltă. Înfruntarea aleatoriei crude a bolii este dificilă pentru orice tânăr adolescent, dar Culler a fost în continuare confuză de un afiș al Societății Americane de Cancer pe frigiderul părinților ei.
„Aceste alegeri bune pentru alimente vă pot ajuta să vă protejați împotriva anumitor tipuri de cancer”, citiți textul afișului care însoțește 30 de fructe și legume frumos fotografiate.
Dar bunicile lui Culler, una care avea cancer pulmonar și cealaltă cancer de colon, mâncau deja cea mai mare parte din aceste alimente. De fapt, bunica maternă, imigrantă din Iran, s-a lipit de bucătăria tradițională persană de salate tocate, legume la grătar și rodii care ar rivaliza cu orice dietă americană în gloria anti-oxidant. Dieta ei a inclus, de asemenea, alimente fermentate prietenoase cu intestinul, precum iaurtul de casă și legumele murate. Din câte știa Culler la vremea respectivă, bunicile ei ar fi trebuit să fie cruțate.
Afișul de pe frigiderul familiei lui Culler și legătura pe care a sugerat-o între dietă și cancer, ar duce-o în cele din urmă la un laborator de la divizia de start-up JLABS a Johnson & Johnson, unde secvențează genetic mostre fecale. Culler și alți cercetători oncologici speră să răspundă la una dintre cele mai stringente întrebări în cercetarea actuală a cancerului: Calitatea și diversitatea bacteriilor intestinale umane determină dacă oamenii vor răspunde cu succes la tratamentul cancerului?
„Când ne-am uitat la scaune de la pacienții cu cancer de sân și de plămâni, am descoperit că bacteriile importante lipseau din microbiomul”, spune Culler. Absența anumitor microbi intestinali, în special bacteriile Firmicutes, ar putea explica de ce inhibitorii punctului de control imunitar - medicamente care blochează proteinele prietenoase cu cancerul și ajută la facilitarea răspunsului sistemului imunitar la celulele canceroase - nu funcționează la unii pacienți. „Credem că bacteriile sunt importante pentru ca sistemul imunitar să poată răspunde la aceste medicamente”, spune Culler.
Alături de colegul inginer chimic Steve Van Dien, Culler a cofinanțat Persefone Biome în vara lui 2017 pentru a studia relația dintre bacteriile intestinale și cancerul. Numită pentru Persefone, zeița greacă a vegetației care apare primăvara și coboară înapoi în lumea interlopă după recoltare, compania Culler se pregătește pentru studii clinice care vor testa microbii intestinului specific pentru a vedea dacă îmbunătățesc funcția inhibitorilor punctului de control la sân și pacienți cu cancer pulmonar cu celule mici. (Un al doilea produs se va concentra pe terapia cu celule CAR-T, care folosește celulele imune ale pacienților care au fost concepute genetic pentru a trata cancerul lor.)
„Scopul nostru este să creăm terapeutice pentru a converti non-respondentii în respondent”, spune Culler, referindu-se la pacienții care fac sau nu răspund la inhibitorii punctului de control. Compania ei speră să inginereze un amestec de bacterii ale intestinului selectate care pot fi luate sub formă de pilule pentru a vindeca microbiomii pacienților, care pot fi deteriorate de antibiotice și de o dietă slabă, după cum a discutat recent într-o discuție la TEDx San Diego.
„Chiar și persoanelor sănătoase ar putea să lipsească acești microbi intestinali, dar pacienții cu cancer și persoanele cu sisteme imunitare compromise sunt mai susceptibile să le lipsească”, spune Culler. „Vrem să le dăm înapoi”.
Deși cel puțin 70 la sută din celulele imune se crede că sunt în intestin - adesea numit „al doilea creier” - specialiștii nu s-au interesat în mod deosebit de microbiomul uman până în 2005. O lucrare innovatoare publicată în acel an sugera că șoarecii obezi aveau diferite bacterii intestinale decât șoarecii subțiri. De atunci, cercetătorii au explorat ideea de a schimba bacteriile intestinale ale oamenilor și au folosit chiar și transplanturi de microbiote fecale (adesea numite „pastile de cacao”, deși sunt administrate de obicei sub formă de lichid) pentru a trata cu succes persoanele care suferă de boli inflamatorii intestinale. . (Cu toate acestea, ei încă au dezvoltat un supliment de pierdere în greutate, prin transferul de bacterii de oameni de invidiat tuns la mușchii de grăsimi.)
În ultimul deceniu, s-au efectuat cercetări care au explorat rolul microbiomului în orice, de la depresie la autism până la boala Parkinson. Studierea microbiomului poate ajuta la determinarea pacienților care ar putea să răspundă la diferite medicamente pentru durere și inimă, potrivit lui Rob Knight, directorul fondator al Centrului pentru Inovarea Microbiomului de la Universitatea din California San Diego. „Suntem extrem de interesați de interacțiunea dintre alimente, medicamente și microbiomul intestinal”, spune Knight, care a cofondat și Proiectul Gut American, un efort științific cetățean care a colectat probe fecale de la peste 11, 300 de participanți din 42 de țări.
În timp ce legătura dintre bacteriile intestinale și sănătatea devine din ce în ce mai clară, oamenii de știință s-au străduit să manipuleze cu succes microbiomul ca formă de tratament. „Știm mai mult ca niciodată despre modul în care microbiomul influențează boala cronică”, spune Knight, „dar ceea ce nu știm încă este cum să îți schimbi microbiomul într-o direcție anume.” (Cercetătorii sunt de acord, cu toate acestea, că probioticele nu sunt ” dumnezeii unii oameni cred că sunt.)
Anul trecut, trei lucrări de cercetare publicate în Science au zguduit domeniul cancerului, arătând că ar putea fi posibilă manipularea microbiomului pentru a afecta răspunsurile la tratament. Într-o serie de experimente de tip „om-întâlnește-șoareci”, o echipă franceză a transplantat bacteriile intestinului uman la șoareci, atât de la pacienții tratați cu succes cu cancer, cât și de la pacienții care nu au răspuns la inhibitorii punctului de control. La două săptămâni după ce noile bacterii au fost introduse la mușchii rozătoarelor, cercetătorii au injectat celule canceroase și inhibitori ai punctului de control la fiecare trei zile pentru încă două săptămâni. Medicamentele au lucrat pentru a reduce tumorile la șoarecii care au primit bacterii umane de la pacienții tratati cu succes cu cancer, în timp ce medicamentele nu au fost eficiente la șoarecii care au primit bacterii de la oameni care nu au răspuns la tratament.
Echipele de la Universitatea din Chicago și de la Universitatea din Texas MD Anderson Cancer Center din Houston au efectuat experimente similare folosind microbi intestinali de la pacienți cu melanom metastatic care au răspuns bine la inhibitorii punctului de control. Șoarecii aceștia s-au îmbunătățit și ei. „Practic, am pus un mic tub în esofagul mouse-ului și l-am pus în proba de poop. Acesta a reconstituit intestinul mouse-ului, astfel încât acesta conținea acum microbi de la pacient ”, spune Deepak Gopalakrishnan, un coleg de cercetare postdoctoral și autorul principal al studiului MD Anderson.
Următorul pas sunt studiile clinice cu oameni. Echipa MD Anderson studiază posibilitatea de a oferi pacienților bacteriile intestinale dispărute sub formă de spori (care nu trebuie să fie înghețați ca materii fecale) de la donatorii cu microbiomi favorabili. Un alt grup al procesului va testa pilulele de cocoș produse din bacteriile supraviețuitorilor de cancer ale căror tumori au dispărut după ce au luat inhibitori ai punctului de control. Și cercetătorii urmăresc, de asemenea, stilul de viață al pacienților, inclusiv consumul de produse și fibre, pentru a conecta punctele dintre ratele de răspuns la droguri la cancer, diversitatea intestinului și dieta.
„Știm că dieta contează, dar toată lumea vrea să știe care este sosul secret pentru a schimba microbiomul pentru a răspunde mai bine la tratamentul cancerului”, spune Jennifer Wargo, profesoară de chirurgie și medicină genomică la Universitatea din Texas, care a fost co-autoră revizuirea științei microbiomului luna trecută. „Pur și simplu nu știm încă asta.”
Nici Culler, care încă se întreabă de ce bunicile ei nu au răspuns la tratamentele de chimioterapie disponibile la mijlocul anilor '90. Totuși, speră că aceleași instrumente de secvențiere genetică care fac posibilă analizarea pe cocoșul nostru și studierea tulpinilor de bacterii vor oferi, de asemenea, o modalitate de a diagnostica mai bine tumorile și de a alege tratamentele adecvate.
Între timp, Culler se alătură unui cor de cercetători care încearcă să atragă atenția asupra celei mai mari bariere în cercetarea lor: lipsa probelor de scaun. Oamenii de știință au nevoie de donații de la pacienți cu cancer, supraviețuitori ai cancerului, oameni cu istoric familial de cancer și toți ceilalți. „Sunt întotdeauna surprins de ce este atât de dificil să obții probe”, spune Culler. „Oamenii cred că este grosolan și sunt jenat. Dar sunt recunoscător pentru acceptarea culturală a emoji-ului pentru că o destigmatizează. ”
Culler a lansat chiar „Poop for the Cure”, un proiect de cercetare care oferă carduri cadou Visa de 50 de dolari pentru eșantioane. „Sperăm că va fi o zi în care colectarea scaunului va fi la fel de rutină ca și colectarea de sânge. Până atunci, avem nevoie de toată lumea să ne ajute. ”
