Наука и здравље: Како би нова грана медицине могла да помогне у лечењу рака

Са 20 година, Рандолф Неси се чудио зашто старимо.

Није могао да схвати зашто природна селекција није у потпуности елиминисала старење.

Провео је месеце и месеце смишљајући теорије које би то објасниле, али није успео да реши загонетку.

А опет, ова докона активност његовог љубопитљивог мозга посејала је семе за читав један нови начин размишљања о медицини.

Неколико година касније, пријатељи из локалног природњачког музеја упутили су Несија на теорију да је старење напросто нуспојава еволутивног притиска који је изабрао неке гене у односу на неке друге.

Ако се ово стање манифестује тек пошто организам прође репродуктивни врхунац, онда нема селективног притиска да се спречи његово преношење.

Као лекар, Неси је схватио да, иако разуме како би ове силе могле да обликују врсту, не зна како природна селекција ради унутар људског тела.

„Научио сам само једну половину биологије. Нико никада није говорио о важности еволуцијске биологије у медицини.

„Одмах сам почео да се питам да ли има сличних објашњења за гене који изазивају болести", каже Неси.

Он је сада оснивач еволуцијске медицине, понекад познате и као дарвиновска медицина, релативно нове дисциплине која примењује еволуцијску теорију на питања о људском здрављу и болестима.

Док се већина савремених медицинских истраживања усредсређује на физичке и молекуларне узроке болести, еволуцијска медицина покушава да схвати зашто смо се уопште развили тако да будемо подложни тим стањима и како можемо да искористимо еволуцију да бисмо се борили против њих.

„Оно са чим се боримо овде је читава нова основна наука која се није примењивала на медицину", каже Неси.

Огроман је подухват потпуно преокренути оно што мислимо да је људско тело и како оно функционише.

Ипак, све већи број научника покушава да примени еволуцијско размишљање на унапређење медицине.

Њихов рад већ почиње да мења наше разумевање како настају канцери и аутоимуне болести.

Он такође открива нове стратегије за борбу против погубних проблема здравства као што су антимикробна отпорност.

„Био сам задивљен што се појавило толико много практичних примена толико брзо", каже Неси.

Канцери су сами за себе демонстрација еволуцијског процеса у малом.

Они су гроздови ћелија који се непрестано надмећу и сарађују међу собом на начине који помажу да тумор расте и развија се.

Једна скорашња студија истакла је скоро „бескрајну" способност рака да се развија и опстаје.

Терапијом лекова, на пример, уводи се нови селективни притисак који искорењује ћелије најрањивије на лечење.

Оне које су мање рањиве или чак имуне на последице лечења преживе како би преносиле сопствене генетске особине на ћелије које их следе.

Због тога чак и крајње успешне терапије против канцера престају да функционишу код многих пацијената - ћелије канцера развију отпорност на лечење и потом неконтролисано размноже властиту популацију.

„Може чак да се каже да је то највероватнији узрок смрти код већине пацијената", објашњава Роберт Гејтенби, кодиректор Центра за еволуцијску терапију при Мофитовом центру за рак, на Флориди, у Сједињеним Америчким Државама.

Кроз призму еволуцијског мишљења, Гејтенбијева лабораторија развија две различите стратегије за борбу против канцера: адаптивну и терапију изумирања.

Адаптивна терапија жели да контролише ширење тумора уместо да га потпуно елиминише.

Догма последњих 50 година у лечењу канцера била је да се примењује исти лек, или комбинација лекова, у циклусима, све док не дође до очигледних доказа о напретку тумора (кад почне неконтролисано да расте) или вишка токсичности, каже Гејтенби - што се обично дешава дуго после постигнуте максималне реакције.

То је „узалудно", каже он, будући да је већина преосталих ћелија отпорна на лек и настављањем са истом терапијом онколог им пружа прилику да се размножавају тако да њихова популација постане већа и разноврснија.

Његова теорија адаптивне терапије, за разлику од тога, жели да модификује дозирање лекова ради прилагођенијег приступа, дајући само довољно лекова да се обори тумор, одржавајући га што мањим, без потпуне елиминације сензитивне популације.

А потом се терапија прекида.

То омогућава ћелијама осетљивим на лечење да наставе да се боре за простор у оквиру тумора, спречавајући друге ћелије отпорне на лек да доминирају због своје адаптивне предности.

„Будући да не можемо да контролишемо ћелије тумора које су отпорне на терапију, морамо да регрутујемо ћелије осетљиве на лечења да то раде уместо нас", каже Гејтенби, који ову идеју развија откако ју је први пут објавио 1991. године.

„Можете да наставите да га лечите у циклусима и настављате да га обарате и дозвољавате му да расте, да га поново оборите, па да му поново дозволите да расте", додаје.

Жеља је, каже он, да доктори могу да га одржавају у животу дуг временски период, током чије отприлике половине времена пацијенти не морају да се носе са нуспојавама повезаним са лечењем.

Његова истраживачка група, која је вероватно највише постигла на овом пољу, већ је показала да ова техника функционише у малом пробном испитивању које је укључивало пацијенте са раком простате.

Пацијенти подвргнути адаптивној терапији добијали су половину нормалне дозе лека за хемотерапију током трајања испитивања, провевши 46 одсто времена не узимајући ништа.

Време од почетка терапије до тренутка кад је канцер престао да реагује на лечење било је 19 месеци дуже у групи која је примала ову адаптивну терапију у поређењу са онима који су били подврнути стандардном току хемотерапије.

Пацијенти који су добијали адаптивну терапију имали су стопу преживљавања 2,26 године дуже од оних са стандардним лечењем.

„Пошто су ови пацијенти добијали отприлике половину лекова које би иначе добијали, трошкови њихове терапију такође су били на годишњем нивоу 66.000 евра мањи по пацијенту", каже Гејтенби.

Погледајте како бактерија мутира и постаје отпорна у реалном времену

У терапији изумирања, Гејтенби жели да оде корак даље и искористи оно што знамо о разлозима за изумирање животиња да би развио терапије лечења које изазивају изумирање популације канцера.

Идеја је да се не чека да тумор поново израсте пошто лекари примене првобитну терапију, већ да се тумор нападне потпуно другачијом терапијом пре него што стигне да се опорави - изненадивши ћелије тумора брзим циклусом другачијег лека на врхунцу његове реакције на први третман.

До сада је, међутим, објављен само математички модел за истраживање ове идеје, иако је Гејтенбијев тим предложио клиничка испитивања уз помоћ терапије изумирања против рака гуштераче и рака дојке.

Оно што заправо свакога највише брине јесте и даље како ће овакво истраживање поћи даље од клиничких испитивања, ако буде било успешно, до прихватања у стварном свету, према Мајклу Е. Хохбергу, истраживачком директору у Националном центру за научна истраживања на Универзитету у Монпелијеу, у Француској.

„Главно парче слагалице јесте претварање овога у медицину.

„Шта је његова стварна употреба, што се тиче његове корисности", каже Хохберг.

Можда је еволуцијска медицина заиста научна перспектива која има највише шансе да се избори са крупним питањима као што су ова, према Хохберговим речима, али лекари и даље морају да лече пацијенте свакодневно радећи са решењима која познају, са опробаним најбољим праксама и врло мало простора за хипотезе.

„Они имају дужност да 'најпре не чине зло'", каже он, а у овом тренутку, ти налази су још сувише прелиминарни.

„Мислим да је то нека врста прећутне највеће критике свега овога", каже Хохберг.

„Да ли ће ово икада заиста угледати светлост дана?"

Еволуцијска медицина се примењује и у потрази за решењем једног од најбрже растућег проблема савременог света: антибактеријске резистенције.

И док је савремена медицина израдила моћне антибиотике да би уништила штетне бактерије које заражавају људе и изазивају болести, њихова распрострањена употреба ненамерно је навела бактерије да се развију кроз природну селекцију резистенције на ове лекове.

Процењује се да су антимикробне резистентне бактерије убиле више људи него ХИВ/сида или маларија 2019. године, одневши више од 1,2 милиона живота.

Тренутно се лекари боре против болести које изазивају антимикробно-резистентне бактерије пребацујући се на друге лекове у нади да ће заобићи бактеријску одбрану од ових лекова.

Али ова пракса ризикује да настави циклус резистенције уместо да га заустави.

Бактерије се развијају тако да су све више и више генетски отпорне на лекове.

Оне стичу резистенцију на читав дијапазон начина: од замене генетског материјала до акумулације насумичних мутација.

Као последица тога, еволутивни научници тестирају различите приступе како би зауставили те путеве.

„Ако желимо да решимо проблем, морамо да разумемо еволуцију и онда да се бацимо на слабе тачке", каже Ендрју Рид, директор Хаковог института за животне науке на Државном универзитету Пен.

Ридов тим ради на „анти-антибиотским лековима" како би помогао контролисање ширења антимикробне резистенције на местима на којима лекови могу да донесу више штете него користи.

У болницама, антимикробна резистенција се обично дешава зато што неки од јаких антибиотика које пацијенти добијају интравенозно.

Око пет до десет одсто њих, према Риду успевају да се пробију до пацијентовог дигестивног тракта.

Тамо се они срећу са најширом заједницом микроба, изазивајући штетне промене у балансу те заједнице и остављајући неке од њих који су стекли резистенцију на антибиотике.

То се дешава у случају болести као што је клостридија, код које бактерија напада пацијента пошто је лечен антибиотицима од нечег другог.

Кад би пацијенти могли да узимају анти-антибиотике који анулирају ефекте лекова једном кад стигну у црева, смањила би се вероватноћа да бактерије тамо развију отпорност.

Лекови за деактивацију сами по себи не раде ништа, у клиничком смислу, већ само спречавају да лек буде активан у цревима.

„Оно што ми се допада код овог приступа је што није важан механизам отпорности и није важно да ли има отпорности.

„Није важно да ли је и како постигнут, он само зауставља силу која појачава резистенцију у популацији", каже Рид.

Погледајте и овај видео

Његова лабораторија је већ показала да овај механизам ради добро код мишева у спречавању ширење супербактерије ентерококе после лечења антибиотиком.

Други истраживачи успели су да покажу да нека једињења, као на угљу засновани адсорбент или ензим по имену рибаксамаза, може да помогне у спречавању ширења клостридије код мишева преко исте технике.

Али ово је генерално решење које не блокира отпорност кад се сретну бактерије и лекови.

Један разлог зашто је тако тешко изборити се са бактеријском резистенцијом јесте тај да се она просто не дешава типичним случајним еволутивним путем - кад насумична мутација учини неке бактерије јачим и способнијим да пруже отпор лековима.

То се дешава и због хоризонталног трансфера гена, где прстенови ДНК звани плазмиди могу да се пренесу директно са једне бактерије на другу.

Откривено је да се ово дешава и у оквиру исте врсте бактерије али и између врста.

Овај процес омогућује мутацијама које доводе до резистенције на лекове да се шире много брже.

Истраживачка група Ен Фервел са Универзитета у Гетеборгу, у Шведској, покушава да успори један од механизама који бактерије користе за преношење ДНК хоризонтално, познат као „конјугација".

То је нека врста бактеријског секса, током ког ћелије долазе у директан контакт, често путем цеви између њих.

„Знам да не можемо да их победимо.

„Али наша идеја је да уместо да антибиотик буде користан 20 година, можда постане користан 40 или 50 година", каже Фервел, виша предавачица молекуларне биологије.

Она проучава велике количине микроба да би открила који тачно парови бактеријске врсте могу да се мешају и упарују преко конјугације.

Она истражује и да ли постоје конкретни услови животне средине као што су пестициди или контаминација тешким металима, а који олакшавају или отежавају конјугацију тих бактерија.

Њено истраживање је већ показало да би ешерихија коли, честа бактерија која може да изазове тровање храном и широк дијапазон других инфекција, могла бити блокирана за конјугацију ако дође у контакт са бакром, који смањује њену способност конјугације скоро 100 пута.

На сличан начин, једно раније истраживање сугерише да одређена класа синтетичких масних киселина може да спречи конјугацију, баш као и етарско уље жалфије.

Студије су показале иста анти-конјугациона својства у бензил изотиоцијанату, антибактеријском једињењу које може да се пронађе у биљкама из породице слачице и неким хемикалијама из природе званим танзаваичне киселине.

„Откривање који молекули ометају конјугацију могло би да помогне да се израде ефикасни 'анти-конјугациони лекови', али истраживање је овде још увек прелиминарно, и још увек има много других начина на који ДНК може да се дели између бактерија на који овај приступ неће утицати", признаје Фервел.

Бактерије су невероватно спретне, каже она.

„Мислим да неће постојати само једно решење, већ много различитих приступа", додаје.

И док су поља истраживања канцера и бактеријске резистенције најнапреднија у еволуцијској медицини, има још увек много тога да се уради.

Критичари тврде да упркос бољем разумевању теорије еволуцијске медицине, није јасно до које мере ова нова технологија може да се искористи у практичном смислу.

„Проблем је, по мом мишљењу, необуздани ентузијазам поводом свега овога", каже Хохберг, који је такође недавно написао коментар о еволутивној медицини за часопис Фронтиерс.

„Ретко виђам разговоре који се заиста усредсређују на ово што се тиче проблема логистике, профита и тако даље, кад је у питању пребацивање из универзитетских катедри на клинике", каже он, додајући да је то потпуно друга врста Пандорине кутије.

Плус, има и интелектуалних трвења.

И док су дарвиновски академици можда преузбуђени, крајњи корисници ових нових теорија обично су много скептичнији.

Еволуцијска медицина сама не може да излечи никога.

Само је оквир за размишљање о проблемима у медицини.

„Медицином се баве људи који обично нису обучени ни за шта што има везе са еволуцијском биологијом", каже Бернард Креспи, еволуцијски биолог са Универзитета Сајмон Фрејзер који је такође недавно писао о ограничењима еволуцијске медицине.

„Главни изазов је како премостити јаз између академика, обуке лекара и менталног склопа лекара у контексту читавог медицинског естаблишмента великих фармацеутских компанија", додаје.

Гејтенби верује да ће приступи адаптивне терапије за канцер, на пример, захтевати промену начина на који размишљамо о тим болестима - конкретно, одустајање од већине ратне терминологије као што су „битка" и „борба" за „уништавање" канцера и размишљање о управљању уместо тога.

Биће потребно много убеђивања, каже Гејтенби.

Како ће еволуцијска медицина пронаћи начин да сарађује са фармацеутским индустријом такође је под великим знаком питања.

Али Неси, човек који је све ово покренуо, каже да еволуцијска медицина још увек има снагу да пружи нова питања и нове одговоре о болестима.

„Приметићете да сам острашћен око овога јер је све то смешно. Велики је јаз између еволуцијске биологије и медицине, а заправо штети људском здрављу.

„Процес је спор, али наука на крају увек побеђује", каже Неси.

Погледајте и ову причу

Пратите нас на Фејсбуку,Твитеру и Вајберу. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на [email protected]