Kemian insinööri Stephanie Culler oli vain 13-vuotias, kun molemmat isoäitinsä kuolivat syöpään kuuden kuukauden kuluessa toisistaan. Taudin julman satunnaisuuden kohtaaminen on vaikeaa jokaiselle nuorelle teini-ikäiselle, mutta Culleria hämmensi edelleen American Cancer Society -juliste hänen vanhempiensa jääkaapissa.
"Nämä hyvät ruokavalinnat voivat auttaa suojaamaan sinua tietyiltä syöpiltä", lue 30 kauniisti valokuvatun hedelmän ja vihanneksen mukana oleva julisteteksti.
Mutta Cullerin isoäidit, joilla oli keuhkosyöpä ja toinen paksusuolen syöpä, söivät jo suurimman osan näistä ruuista. Itse asiassa hänen äitinsä isoäiti, maahanmuuttaja Iranista, kiinni perinteisestä persialaisesta ruuasta, joka on hienonnettu salaatteja, grillattuja kasviksia ja granaattiomenia, jotka kilpailevat minkä tahansa amerikkalaisen ruokavalion kanssa puhtaassa antioksidanttisessa kunniassa. Hänen ruokavalioonsa sisältyi myös suolistolle sopivia käyneitä ruokia, kuten kotitekoinen jogurtti ja suolakurkku. Sikäli kuin Culler kertoi tuolloin, hänen isoäitinsä olisi pitänyt säästää.
Cullerin perheen jääkaapissa oleva juliste ja linkki, jonka se ehdotti ruokavalion ja syövän välillä, johtaisivat hänet lopulta laboratorioon Johnson & Johnsonin käynnistysosastossa JLABS, jossa hän sekvensoi geneettisesti ulostenäytteitä. Culler ja muut onkologian tutkijat toivovat vastauksensa yhteen nykyisen syöpätutkimuksen kiireellisimpiin kysymyksiin: Määritteleekö ihmisten suolen bakteerien laatu ja monimuotoisuus sen, reagoivatko ihmiset onnistuneesti syövän hoitoon?
"Kun tarkastelimme rinta- ja keuhkosyöpäpotilaiden ulosteita, huomasimme, että tärkeät bakteerit puuttuivat mikrobiomista", Culler sanoo. Tiettyjen suolistomikrobien, lähinnä Firmicutes-bakteerien, puuttuminen voisi selittää, miksi immuunitarkistuspisteen estäjät - lääkkeet, jotka estävät syöpäystävällisiä proteiineja ja helpottavat immuunijärjestelmän vastetta syöpäsoluihin - eivät toimi joillakin potilailla. "Uskomme, että nuo bakteerit ovat tärkeitä immuunijärjestelmälle voidakseen reagoida näihin lääkkeisiin", Culler sanoo.
Yhdessä kemiallisten insinöörien Steve Van Dienin kanssa Culler perustaa Persephone Biomen kesällä 2017 tutkimaan suolistobakteerien ja syövän välistä suhdetta. Keväällä ilmestyvän ja keväällä ilmestyvän kreikkalaisen kasvillisuuden jumalatar Persefonen nimi on Cullerin yritys, joka valmistautuu kliinisiin tutkimuksiin, joissa testataan tiettyjä suolimikrobia nähdäkseen, parantavatko ne tarkastuspisteen estäjien toimintaa rinnassa ja ei-pienisoluiset keuhkosyöpäpotilaat. (Toinen tuote keskittyy CAR-T-soluterapiaan, jossa käytetään potilaiden omia immuunisoluja, jotka on geneettisesti muunnettu syövän hoitoon.)
"Tavoitteenamme on luoda terapeuttisia lääkkeitä, joilla muunnetaan ei-vastaajia vasteiksi", Culler sanoo viitaten potilaisiin, jotka tekevät tai eivät reagoi tarkistuspisteen estäjiin. Hänen yrityksensä toivoo suunnittelevan sekoituksen valittuja suolistobakteereita, jotka voidaan ottaa pillereinä parantamaan potilaiden mikrobiomeja, jotka voivat vaurioitua antibiooteilla ja huonolla ruokavaliolla, kuten hän kertoi äskettäin TEDx San Diegossa pidetyssä keskustelussa.
"Jopa terveet ihmiset saattavat puuttua näistä suolimikrobista, mutta syöpäpotilaat ja ihmiset, joiden immuunijärjestelmä on heikentynyt, puuttuvat todennäköisemmin", Culler sanoo. "Haluamme antaa heille takaisin."
Vaikka ainakin 70 prosentin immuunisoluista uskotaan olevan suolistossa - jota usein kutsutaan ”toiseksi aivoksi” -, tiedemiehet eivät kiinnostuneet ihmisen mikrobiomista erityisen kiinnostavasti vasta vuonna 2005. Tänä vuonna julkaistu uraauurtava julkaisu ehdotti, että lihavilla hiirillä oli erilaisia suolistobakteerit kuin ohuet hiiret. Siitä lähtien tutkijat ovat tutkineet ajatusta vaihtaa ihmisten suolen bakteerit pois ja ovat jopa käyttäneet fekaalisia mikrobiota -siirtoja (joita usein kutsutaan "pillereiksi", vaikka niitä yleensä annetaan nesteenä) tulehduksellisen suolistosairauden kärsivien ihmisten menestyksekkääksi hoitamiseksi. . (He eivät ole kuitenkaan vielä kehittäneet laihtumislisää siirtämällä ihmisiä, jotka ovat kateellisesti leikattavia bakteereja rasvamassien suolistoon.)
Viime vuosikymmenen aikana on tehty tutkimusta, jossa selvitetään mikrobiomin roolia kaikessa masennuksesta autismiin Parkinsonin tautiin. Mikrobiomin tutkimisesta voi olla apua sen määrittämisessä, mitkä potilaat reagoivat todennäköisesti erilaisiin kipu- ja sydänlääkkeisiin, sanoo Kalifornian San Diegon yliopiston mikrobiomeinnovaatiokeskuksen perustaja Rob Knight. "Olemme erittäin kiinnostuneita ruoan, lääkkeiden ja suolen mikrobiomin vuorovaikutuksesta", sanoo Knight, joka on myös perustamassa American Gut Project -tapahtumaa, joka on kansalaistieteellinen pyrkimys, joka on kerännyt fekaalinäytteitä yli 11 300 osallistujasta 42 maassa.
Vaikka suolistobakteerien ja terveyden välinen yhteys on tulossa selvemmäksi, tutkijat ovat pyrkineet manipuloimaan onnistuneesti mikrobiomia hoitomuodona. "Me tiedämme enemmän kuin koskaan siitä, kuinka mikrobiome vaikuttaa krooniseen sairauteen", Knight sanoo, "mutta mitä emme vielä tiedä, on miten muuttaa mikrobiomiasi tiettyyn suuntaan." (Tutkijat ovat kuitenkin yhtä mieltä siitä, että probiootit eivät ole " jumalallinen, jonka jotkut ihmiset ajattelevat olevansa.)
Viime vuonna kolme Science- lehdessä julkaistua tutkimuspakettia ravisutti syöpäalaa osoittaen, että saattaa olla mahdollista manipuloida mikrobiomia vaikuttamaan hoitovasteisiin. Sarjassa ”ihminen tapaa-hiiriä” lajien välisiä kokeita, ranskalainen joukkue siirsi ihmisen suolen bakteerit hiiriin sekä onnistuneesti hoidetuilla syöpäpotilailla että potilailla, jotka eivät reagoineet tarkastuspisteen estäjiin. Kaksi viikkoa sen jälkeen kun uudet bakteerit oli tuotu jyrsijöiden suolistoon, tutkijat injektoivat syöpäsoluja ja tarkistuspisteen estäjiä joka kolmas päivä vielä kahden viikon ajan. Lääkkeet toimivat vähentääkseen kasvaimia hiirissä, jotka olivat saaneet ihmisen bakteereita onnistuneesti hoidetuilla syöpäpotilailla, kun taas lääkkeet eivät olleet tehokkaita hiirillä, jotka saivat bakteereita ihmisiltä, jotka eivät reagoineet hoitoon.
Ryhmät Chicagon yliopistosta ja Texasin yliopiston MD Anderson syöpäkeskuksesta Houstonissa ovat suorittaneet samanlaisia kokeita käyttäen suolimikrobia metastaattisilta melanoomapotilailta, jotka reagoivat hyvin tarkastuspisteen estäjiin. Myös nuo hiiret paranivat. ”Laitamme pohjimmiltaan pienen putken hiiren ruokatorveen ja laitamme kakkonäytteeseen. Se palautti hiiren suolen siten, että se sisälsi nyt potilaan mikrobia ”, kertoo tutkimuksen jälkeinen tutkija ja MD Anderson-tutkimuksen pääkirjailija Deepak Gopalakrishnan.
Seuraava vaihe on kliiniset tutkimukset ihmisillä. MD Anderson -tiimi tutkii mahdollisuutta antaa potilaille puuttuvat suolen bakteerit itiöiden muodossa (joita ei tarvitse jäädyttää kuten ulosteet) luovuttajilta, joilla on suotuisat mikrobiomit. Tutkimuksen toisella osalla testataan lääkkeitä, jotka on valmistettu syöpäpotilaiden bakteereista, joiden kasvaimet hävisivät tarkistuspisteen estäjien ottamisen jälkeen. Ja tutkijat seuraavat myös potilaiden elämäntapoja, mukaan lukien tuotannon ja kuidun saanti, yhdistää pisteitä syöpälääkevasteasteen, suoliston monimuotoisuuden ja ruokavalion välillä.
"Tiedämme, että ruokavaliossa on merkitystä, mutta jokainen haluaa tietää, mikä on salainen kastike, jotta mikrobiomi muuttuu vastaamaan paremmin syövän hoitoon", sanoo Teksasin yliopiston kirurgian ja genomilääketieteen professori Jennifer Wargo, joka on kirjoittanut katsaus mikrobiomitieteeseen viime kuussa. "Emme yksinkertaisesti tiedä sitä vielä."
Myöskään Culler, joka edelleen ihmettelee, miksi isoäitinsä eivät reagoineet kemoterapiahoitoihin, joita oli tarjolla 1990-luvun puolivälissä. Silti hän toivoo samojen geenisekvensointityökalujen, jotka tekevät mahdolliseksi vertaissoiton kakaoomme ja tutkia bakteerikantoja, tarjoaa myös tavan diagnosoida kasvaimet paremmin ja valita oikeat hoidot.
Sillä välin Culler liittyy tutkijakooriin, joka yrittää kiinnittää huomiota tutkimuksensa suurimpaan esteeseen: ulosteenäytteiden puuttumiseen. Tutkijat tarvitsevat lahjoituksia syöpäpotilailta, syöpään joutuneilta, ihmisiltä, joilla on ollut perinnöllinen syöpä, ja kaikilta muilta. "Olen aina yllättynyt siitä, miksi näytteiden saaminen on niin vaikeaa", Culler sanoo. ”Ihmiset ajattelevat sen olevan karkeaa ja hämmentynyt. Mutta olen kiitollinen siitä, että poop-emoji on kulttuurisesti hyväksytty sen destigmatisoimiseksi. "
Culler käynnisti jopa ”Poop for the Cure” -tutkimusprojektin, joka tarjoaa 50 dollarin Visa-lahjakortteja näytteille. ”Toivottavasti on päivä, jolloin ulosteiden kerääminen on yhtä rutiinista kuin veren kerääminen. Siihen asti tarvitsemme kaikkien auttamista. ”
