Дани Хилс: Да разберем рака чрез протеомиката

Признавам си, че съм малко притеснен сега, защото възнамерявам да кажа някои радикални неща за това как ние трябва да мислим за рака по различен начин на публика, в която има много хора, които знаят за рака много повече от мене. Но също така ще призная, че съм по-малко притеснен отколкото би трябвало да бъда, защото съм доста сигурен, че съм прав. (Смях) И че това, всъщност, ще бъде начинът, по който ще се лекува ракът в бъдещето. За да говоря за рака, аз всъщност ще трябва -- чакайте да покажа големия слайд сега. Първо, ще се опитам да ви дам друга гледна точка за геномиката (науката за човешкия геном). Искам да я поставя в перспективата на всички други неща, които се случват -- и след това да говоря за нещо, за което не сте чували много, което е протеомиката. След като обясня тези двете, това ще постави основата на това, което мисля, че е различна идея, за това как да лекуваме рака.

И така, нека да започна с геномиката. Това е една много популярна тема. Това е мястото, от което ние научаваме най-много. Това е велика граница. Но си има своите ограничения. И най-вече, вие предполагам сте чули за аналогията, че геномът е като карта на вашето тяло. И ако това беше вярно, щеше да е страхотно, но не е. Той е като списък с частите на вашето тяло. Не казва как са свързани нещата, какво причинява какво и така нататък. И така, ако мога да направя аналогия, нека да кажем, че искате да обясните разликата между добър ресторант, здравословен ресторант и болен ресторант, и всичко, което имате е списък с продуктите, които те имат в килера. И така, може да бъде, че сте отишли във френски ресторант и сте погледнали и сте видели, че те имат само маргарин, а нямат масло, бихте могли да кажете: "Ясно ми е какъв им е проблемът. Мога да ги излекувам." И може би има такива специални случаи. Със сигурност можете да различите китайски ресторант от френски, по това какво имат в килера за храна. Така че, списъкът с продуктите ви казва нещо и понякога ви казва нещо, което не е правилно. Ако имат тонове сол, бихте могли да предположите, че използват прекалено много сол или нещо подобно. Но това си има своите граници, защото за да разберете наистина дали това е здравословен ресторант, трябва да опитате храната, тряба да знаете какво се случва в кухнята, трябват ви всички тези неща.

Така че ако погледна един човек и видя генома на този човек, това е същото нещо. Тази част от генома, която можем да четем, е списъкът с продуктите. И наистина, има случаи, когато ние можем да намерим продукти, които са развалени. Кистозната фиброза е пример на заболяване, при което имате само една лоша съставка и имате заболяване и ние можем да направим директна връзка между съставката и заболяването. Но за повечето неща, наистина трябва да знаете какво става в кухнята, най-вече защото повечето болни хора са били здрави хора -- те имат същия геном. Така че геномът ви казва много повече за предразположение. Така че, това, което можете да кажете е разликата между азиатец и европеец, като гледате списъка от съставките им. Но наистина в повечето случаи не можете да кажете разликата между здрав и болен човек -- освен в някои от тези специални случаи.

И така какво е толкова важно за науката за човешкия геном? Ами първо, това, че можем да го четем, което е страхотно. Много е полезно в определени обстоятелства. Това е един страхотен теоретичен триумф на биологията. Това е единствената теория, която биолозите някога са познали. Тя е от основно значение за Дарвин, за Мендел и така нататък. Това е единствения случай, в който те предсказаха теоретична идея. И така, на Мендел му дойде великата идея за гена като нещо абстрактно. И Дарвин построи цяла теория, която зависеше от това те да съществуват. И тогава Уотсън и Крик търсиха и накрая намериха един ген. Така, това се случва във физиката през цялото време. Вие предсказвате черна дупка и поглеждате през телескопа и тя е там, точно както казахте. Но това се случва много рядко в биологията. Ето защо това е голям триумф - толкова е хубаво, че е почти като религиозно преживяване за биологията. И дарвиновата еволюция е наистина основната теория.

Така, другата причина, поради която тя е много популярна е защото можем да я измерим, тя е цифрова. И наистина, благодарение на Кари Мълис, вие можете да измерите вашия геном във вашата кухня с няколко допълнителни съставки. Така например, чрез измерването на генома, ние разбрахме много за това как сме свързани с другите видове животни по близостта на нашия геном, или как сме свързани един с друг - родословното дърво, или дървото на живота. Има огромно количество информация за генетиката, само чрез сравняването на генетичната подобност. Сега, разбира се, при приложението му в медицината, това е много полезно, защото е същият вид информация, която докторът получава от историята на заболяванията в семейството -- с изключение, може би, на това, че вашият геном знае много повече за вашата медицинска история, отколкото вие самите. И така, чрез прочитането на генома можете да разберете много повече за вашето семейство, отколкото вероятно знаете. И така, можем да открием неща, които вероятно бихте могли да откриете, ако наблюдавате достатъчно дълго роднините си, но тези неща могат да бъдат изненандващи. Аз направих изследването 23 и Аз и бях много изненадан да открия, че съм дебел и плешив. (Смях) Но понякога можете да научите много по-полезни неща.

Но най-вече това, което има нужда да научите, за да разберете дали сте болен, е не вашите предразположения, а това какво в действителност се случва във вашето тяло в този момент. За да разберете това, онова, което трябва да направите, е да видите нещата, които гените произвеждат и това се случва след генетиката. С това се занимава протеомиката. Така както генетиката изучава гените, така протеомиката е науката за протеините. А протеините са всички тези малки неща във вашето тяло, които предават сигнали между клетките -- те са всъщност машините, които работят. Там се случват нещата. В общи линии, човешкото тяло представлява един непрекъснат разговор както вътре в самите клетки, така и между клетките и те се учат една друга да растат и да умират. И когато сте болни, нещо не е наред в този разговор. И така, номерът е -- за съжаление, ние нямаме лесен начин да измерим тези неща, както мерим генома.

Проблемът е, че измерването -- ако се опитате да измерите всички протеини, това е много сложен процес. Изисква стотици стъпки и отнема много дълго време. Също така, има значение колко е протеинът. Може да бъде много съществено това, че даден протеин е променен с 10 процента, така че, това не е лесно цифрово нещо като ДНК-то. И в общи линии, проблемът ни е в това, че има някой по средата на този дълъг процес, ако те спрат за един момент и оставят нещо в даден ензим за секунда, от там насетне всичките ни измервания не са верни. И така, тогава хората получават непоследователни резултати, когато подхождат по този начин. Хората много са се опитвали да направят това. Аз, самият, се опитах няколко пъти и видях проблема и се отказах от този подход.

Продължих да получавм обаждания от един онколог, наречен Дейвид Ейгъс. И Аплайд Майндс получават много обаждания от хора, които искат помощ за техните проблеми и понеже си мислех, че едва ли този онколог ще се обади пак, аз го бях оставил в списъка на чакащите. И тогава един ден получих обаждания от Джон Дор, Бил Бъркман и Ал Гор в един и същи ден, искайки от мене да върна обаждане на Дейвид Ейгъс. (Смях) И така, аз си помислих: "Окей. Този човек е поне изобретателен." (Смях) И така започнахме да си говорим и той каза: "Наистина ми трябва по-добър начин за измерване на протеините." И аз му отвърнах: "Знам. Разглеждал съм въпроса. Няма да е лесно." А той ми казва: "Не, не. Наистина ми трябва. Това, което имам в предвид е, че всеки ден виждам умиращи пациенти, защото не знаем какво се случва вътре в тях. Трябва да имаме някакъв начин да видим какво става вътре." И той ми даде конкретни примери на случаи, когато наистина му трябваха. И осъзнах: "Уау, това наистина би имало голямо значение, ако можехме да го направим. И тогава му казах: "Добре, нека да помислим по въпроса."

Аплайд Майндс има достатъчно пари, че можем да решим и да започнем да работим по нещо, без да ни е необходимо финансирането или разрешението на някого. И така започнахме да си играем с това. И както го правихме, ние осъзнахме, че това беше основният проблем -- че отпивайки глътка кафе -- че хора извършваха този сложен процес и това, което трябваше да се направи е да се автоматизира процеса като поточна линия и да се направят роботи, които измерват протеините. И ние го направихме. И работейки с Дейвид, ние създадохме една малка компания Аплайд Протеомикс, която прави тези роботизирани поточни линии, които, по много последователен начин, измерват протеина. И ще ви покажа как изглежда измерването на протеина.

В общи линии, това, което правим е да вземем капка кръв от пациента и сортираме протеините в капката кръв, според това колко тежат, колко са хлъзгави и ги подреждаме в образ. И така, можем да гледаме буквално стотици хиляди функции наведнъж от тази капка кръв. И можем да вземем друга капка на следващия ден и ще видите, че вашите протеини на следващия ден са различни -- те ще бъдат различни, след като ядете или след като спите. Те наистина ни казват какво става там. И така, тази картина, която ви изглежда като голямо петно е всъщност това, което ме запали и ме накара да се почувствам, че сме на прав път. И така, ако увелича тази картина, мога да ви покажа какво означава. Подреждаме протеините - от ляво на дясно е теглото на частиците, които сме получили. А от горе надолу е колко са хлъзгави. Така, ще увеличим картината тук, за да ви покажем една малка част. И така, всяка една от тези линии представлява някакъв сигнал, който получаваме от тази частица протеин. И можете да видите как стават тези линии в тези малки групи от бум, бум, бум, бум. И това е така, защото измерваме теглото толкова точно, че - въглеродът има различни изотопи, така че ако има допълнителен неутрон, ние всъщност го измерваме като различно вещество. Така че, всъщност, ние измерваме всеки изотоп като различен.

Това ви дава представа за това колко изтънчено чувствителен е този метод. Така че, виждайки тази картина е нещо подобно на това да си Галилей, и да гледаш звездите, и гледайки през телескопа за първи път изведнъж да кажеш: "Еха, това е много по-сложно отколкото си мислех." Но ние можем да видим какво има там и да видим функциите му. И така, това е подписът, от който се опитваме да видим модели. И това, което правим с тази информация е, например, можем да вземем двама пациенти, един, който се е повлиял от лекарството и друг, който не се е повлиял, и да попитаме: "Какво е различното, което се случва в тях?" И така, можем да направим измерванията достатъчно прецизни, че можем да наложим двамата пациенти и да сравним разликите.

И така, ето Алис в зелено и Боб в червено. Налагаме ги. Това са истински данни. И можете да видите, че като цяло съвпадат и е жълто, но има някои неща, които само Алис има и някои неща, които само Боб има. И ако намерим последователност от неща на тези, които се повлияват от лекарството, ние виждаме, че в кръвта те имат това, което им позволява да се повлияят от това лекарство. Дори можем да не знаем какъв е този протеин, но можем да видим, че е маркер за отговор на заболяването. И така, това вече, мисля, е изключително полезно във всички видове медицина. Но аз мисля, че това всъщност е само началото, на това как ще лекуваме рака. И така, нека да мина към рака.

Нещото за рака е -- когато започнах да се занимавам с това, не знаех нищо за рака, но работейки с Дейвид Ейгъс, започнах да наблюдавам как се лекува рака и ходех на операции, където той беше изрязван. И като наблюдавах, разбрах, че нещо не беше наред в това как подхождахме към рака. И за да мога да разбера, трябваше да науча откъде идва рака. Ние лекуваме рака почти както инфекциозно заболяване. Ние го лекуваме, като нещо, което е влезнало във вас, което трябва да убием. Така, това е великата парадигма. Това е друг пример, където една теоритична парадгима в биологията работи в действителност -- това е теорията за микробите при заболяванията. И така, това, което докторите са най-вече обучавани да правят е да диагностицират -- тоест, да ви поставят в категория -- и да приложат научно доказано лечение за тази диагноза. И това дава страхотни резултати при инфекциозните заболявания. Така, ако ви сложим в категорията, че имате сифилис, ние можем да ви дадем пеницилин. Знаем, че това работи. Ако имате малария, ние ви даваме хинин или някакво негово производно. И така, в общи линии докторите са учени да правят това. И то е чудно в случаите на инфекциозно заболяване -- колко добре работи. И много хора в публиката, може би, нямаше да са живи, ако докторите не правеха това.

Но сега, нека приложим този подход към системно заболяване като рака. Проблемът е, че при рака няма нещо друго, което е вътре във вас. Вие сте това, което е счупено. Този разговор вътре във вас нещо се е объркал по някакъв начин. И така, как диагностицираме този разговор? Ами, в момента това, което правим е да го разделим според частта от тялото -- където се е появил -- и ви поставяме в различни категории, според частта от тялото. И когато правим клинично проучване за лекарство за белодробен рак, и такова за рак на простата, и такова за рак на гърдата, ние ги третираме като че ли те са различни заболявания и като че ли начинът, по който ги делим има нещо общо с това какво е развалено. И разбира се, той няма много общо с това, което не е наред. Защото ракът е срив на системата. И всъщност, мисля, че ние не сме прави, когато говорим за рака като за нещо. Мисля, че е голяма грешка. Мисля, че ракът не трябва да е съществително. Трябва да говорим за канцерозиране, като нещо, което правим, а не нещо, което имаме. И така тези тумори, те са симптоми на рака. И така вашето тяло вероятно канцерозира през цялото време. Но има много системи във вашето тяло, които го държат под контрол.

И така за да ви дам представа за аналогия за това, което имам предвид под разглеждането на рака като глагол, представете си, че не знаехме нищо за водопровода, и за начина, по който говорехме за него. Щяхме да си дойдем вкъщи и да намерим теч в кухнята и щяхме да кажем: "О, къщата ми има вода." И може би щяхме да я разделим - водопроводчикът щеше да каже: "Къде е водата?" "Ами, в кухнята е." "О, сигурно имате кухненска вода." Това е горе-долу нивото, на което е. "Кухненска вода? Добре, първо ще дойдем и ще избършем водата. И след това, знаем, че ако поръсим Дрейно около кухнята, това ще помогне. Що се отнася до вода в хола, по-добре е да сложим катран на покрива." Звучи глупаво, но в общи линии това правим. Не казвам, че не трябва да избършете водата, ако имате рак. Но това, което имам предвид е, че това не е проблемът, това са симптомите на проблема.

Това, което наистина трябва да разберем е процесът, който става и какво се случва на нивото на действие на протеините, това което се случва на нивото на защо вашето тяло не се лекува само по начина, по който обикновено то прави? Защото нормално вашето тяло се справя с този проблем през цялото време. Така, вашата къща се справя с течове през цялото време. Но тя ги оправя. Тя се отводнява и така нататък. Така, това което ни трябва е да имаме причинно следствен модел на това какво всъщност се случва. А протеомиката в действителност ни дава способността да построим такъв модел.

Благодарение на Дейвид бях поканен да говоря пред Националния Институт по Рака и Анна Баркър беше там. И така, аз изнесох тази лекция и казах: "Защо не го правите това?" И Анна каза: "Защото никой в областта на рака не би погледнал по този начин. Но това, което ще направим е да създадем програма за хора извън областта на рака да се съберат с лекари, които познават рака и да разработят различни програми за изследвания." Така, Дейвид и аз кандидатствахме за тази програма и създадохме консорциум с Университета на Южна Калифорния (USC), където са някои от най-добрите онколози в света и някои от най-добрите биолози в света от Колд Спринг Харбър, Станфърд, Остин няма да изброявам всички места -- да направим проект, който ще продължи пет години, където наистина ще се опитаме да разработим модел за рака като този. Ще го направим първо при мишки. И ще убием много мишки в процеса на разработване на модела, но те ще умрат за добра кауза. И ще се опитаме да стигнем до момента, в който ще имаме предсказуем модел, в който можем да разберем кога се случва ракът, какво в дейстивтелност се случва там вътре и кое лечение би излекувало този рак.

И така нека да приключа, като ви нарисувам една малка картина на това как аз си представям лечението на рака в бъдещето. И така, мисля, че най-накрая след като имаме един от тези модели при хора, което ще направим някога -- нашата група няма да стигне до там -- но най-накрая ние ще имаме един добър компютърен модел -- нещо като глобалния модел на климата за времето. Той има много различна информация за това какъв процес тече при този разговор на протеините на много различни нива. И така, ние ще симулираме в този модел за вашия конкретен рак -- и това ще бъде също така за амиотрофичната латерална склероза, както и за всеки вид системно невродегенеративно заболяване неща като тези -- ние ще симулираме конкретно за вас, не просто за някакъв събирателен човек, но ние ще симулираме какво в действителност става вътре във вас.

И при тази симулация, това, което бихме могли да направим, е да разработим специално за вас последователност от лечения, и това могат да са много щадящи лечнения, много малки количества лекарство. Това могат да са неща, като да не яде един ден или да им дадем малко количество химиотерапия и може би малко лъче терапия. Разбира се, понякога ще правим и операции и така нататък. Но ще разработим програма от лечения конкретно за вас и ще помогнем на тялото ви да се върне обратно към здравето -- ще насочим вашето тяло обратно към здравето. Защото вашето тяло ще свърши по-голямата част от лечението, ако ние просто го подпомогнем в нещата, които не са наред. Ние го поставяме в еквивалента на шини. И така, вашето тяло има много и много механизми за справяне с рака и ние просто трябва да ги подпогнем по правилния начин и да ги накраме те да свършат работата.

И така, аз вярвам, че това ще бъде начинът, по който ракът ще бъде лекуван в бъдещето. Ще изисква много работа, много изследвания. Ще има много екипи като нашия, които ще работят по проблема. Но аз мисля, че най-накрая ние ще разработим за всеки един специално лечение за рак.

И така, благодаря ви много.

(Аплодисменти)