Danny Hillis: Krebs verstehen durch Proteomik

Ich gebe zu dass ich hier ein bisschen nervös bin weil ich Ihnen ein paar radikale Dinge erzählen werde, darüber, wie wir anders über Krebs nachdenken sollen zu einem Publikum das viele Leute enthält die über Krebs eine Menge mehr wissen als ich das tue. Aber ich bestreite auch, dass ich nicht so nervös bin wie ich es sein sollte da ich ziemlich überzeugt bin, recht zu haben. (Gelächter) Und das wir zukünftig tatsächlich auf diese Weise Krebs behandeln werden. Um über Krebs sprechen zu können, Werde ich eigentlich -- die große Ansicht hier holen müssen. Zuerst werde ich versuchen, Ihnen eine andere Sichtweise auf die Genomik zu geben. Ich möchte diese vorstellen als die Sichtweise der größeren Ansicht von all den anderen Dingen, die vor sich gehen -- und dann über etwas sprechen, von dem Sie noch nicht so viel gehört haben, nämlich der Proteomik. Nachdem ich das erklärt habe, wird etwas darauf basieren das, wie ich glaube, eine andere Idee sein wird darüber, wie wir die Krebsbehandlung in Angriff nehmen können

So lassen Sie uns anfangen mit der Genomik. Das ist das heiße Thema. Das ist die Stelle an der wir das meiste lernen. Das ist das große neue Grenzgebiet. Aber es ist begrenzt. Und insbesondere haben Sie wahrscheinlich von der Analogie gehört, dass das Genom wie eine Blaupause Ihres Körpers ist. Und wenn das nur wahr wäre, wäre das großartig. Aber das ist es nicht. Es ist wie eine Liste von Einzelteilen Ihres Körpers. Es sagt nicht, wie die Dinge verbunden sind, was was verursacht und so weiter. Wen ich also eine Analogie machen kann, angenommen Sie wollen den Unterschied herausfinden zwischen einem guten Restaurant, einem gesunden Restaurant, und einem kranken Restaurant, und alles was Sie haben, wäre eine Liste von Inhaltsstoffen die sie in ihrer Speisekammer haben. So könnte es sein, dass Sie zu einem französischen Restaurant gingen und dieses durchsuchten und fänden, dass sie nur Margarine und keine Butter haben, Sie könnten sagen, "Ah, ich weiß was hier falsch läuft. Ich kann die gesund machen." Und es gibt wahrscheinlich spezielle Fälle wie diesen. Sie könnten sicherlich den Unterschied zwischen einem chinesischen und einem französischen Restaurant benennen anhand dessen, was sie in ihrer Speisekammer haben. Also erzählt uns die Liste der Inhaltsstoffe in der Tat etwas und manchmal erzählt sie Ihnen etwas, das falsch läuft. Falls jene tonnenweise Salz haben, könnten Sie vermuten, dass sie zuviel Salz verwenden, oder dergleichen. Aber das ist begrenzt, weil um wirklich zu wissen, ob das ein gesundes Restaurant ist, müssen Sie das Essen probieren, müssen Sie wissen was in der Küche vor sich geht, benötigen Sie die Summe von all diesen Inhaltsstoffen.

Wenn Sie nun eine Person betrachten und ich schaue auf das Genom einer Person, das ist das Gleiche. Den Teil des Genoms, den wir lesen können ist die Liste der Inhaltsstoffe. Und in der Tat gibt es Fälle in denen wir Inhaltsstoffe finden können die schlecht [sind]. Mukoviszidose ist ein Beispiel einer Krankheit bei der wir einfach einen schlechten Inhaltsstoff haben und damit eine Krankheit und wir können tatsächlich eine direkte Korrelation erstellen zwischen dem Inhaltsstoff und der Krankheit. Aber meistens muss man wirklich wissen was in der Küche vor sich geht, weil meistens, kranke Menschen zuvor gesunde Menschen waren -- sie haben die gleichen Genome. Also erzählt uns das Genom wirklich viel mehr über Veranlagung Was Sie also sagen können, ist, dass Sie den Unterschied zwischen einer asiatischen Person und einer europäischen Person erkennen können, indem Sie auf ihre Inhaltsstoffe schauen. Tatsächlich aber können Sie meistens nicht den Unterschied erkennen zwischen einer gesunden und einer kranken Person -- abgesehen von einigen dieser speziellen Fälle.

Warum also diese große Sache wegen der Genetik? Nun, erstens, weil wir es lesen können, das ist fantastisch. Es ist sehr hilfreich unter bestimmten Umständen. Es ist zudem der große theoretische Durchbruch der Biologie. Es ist diese eine Theorie, die die Biologen jemals wirklich richtig hinbekommen haben. Sie ist grundlegend für Darwin und Mendel und so weiter. Es ist also diese eine Sache bei der sie ein theoretisches Konstrukt vorhersagten. Mendel hatte also die Vorstellung von einem Genom als eine abstrakte Sache. Und Darwin baute eine ganze Theorie die von einer Existenz dessen abhing. Und dann Watson und Crick suchten danach und fanden eines. Nun das passiert in der Physik ständig. Sie sagen sin schwarzes Loch vorher und Sie halten mit dem Teleskop Ausschau und da ist es, genau wie Sie sagten. Aber das passiert selten in der Biologie. Dieser große Triumpf -- er ist derart gut -- es ist fast eine religiöse Erfahrung in der Biologie. Und die Darwin'sche Evolutionstheorie ist im Grunde die elementare Theorie.

Nun der andere Grund für die Popularität ist, dass wir es messen können, es ist digital. Und tatsächlich, dank Kary Mullis, können Sie praktisch Ihr Genom in Ihrer Küche messen mit wenigen zusätzlichen Inhaltsstoffen. zum Beispiel haben wir durch das Vermessen des Genoms eine Menge darüber gelernt, inwiefern wir verwandt sind zu anderen Arten von Tieren anhand der Geschlossenheit unseres Genoms, oder wie wir zueinander verwandt sind -- der Stammbaum, oder die Entwicklung des Lebens. Es findet sich eine riesige Menge an Informationen in der Genetik, indem man einfach die genetische Ähnlichkeit vergleicht. Jetzt ist das natürlich in medizinischer Anwendung sehr nützlich weil das die gleiche Art von Information ist, die der Arzt aus Ihrer familiären medizinischen Historie erhält -- abgesehen davon, dass wahrscheinlich Ihr Genom einiges mehr weiß über Ihre medizinische Historie als sie das tun. Und indem wir das Genom lesen, können wir über Ihre Familie viel mehr herausfinden, als Sie wahrscheinlich wissen. Und so können wir Dinge herausfinden die Sie finden hätten können, indem Sie hinreichend viele Verwandte anschauten, aber diese könnten überraschend sein. Ich habe die 23andMe Sache gemacht und war sehr überrascht herauszufinden, dass ich fett und glatzköpfig bin. (Gelächter) Aber manchmal können Sie viel mehr nützliche Dinge damit lernen.

Meistens jedoch ist, was Sie wissen müssen, um herauszufinden ob Sie krank sind, nicht Veranlagung, sondern es ist, was tatsächlich gerade in hrem Körper vor sich geht. was man also wirklich dafür tun muss ist, auf die Dinge zu sehen, die die Gene produzieren und was nach der Genetik vor sich geht. Und das ist, worum es in der Proteomik geht. Genau wie die Genetik von den Genen handelt, ist die Proteomik die Lehre der Proteine. Und Proteine sind alle diese kleinen Dinge in Ihrem Körper die zur Signalgebung dienen zwischen den Zellen -- im Grunde die Arbeitsmaschinen. Hier spielt die Musik. Im Grunde ist ein menschlicher Körper eine andauernde Konversation, sowohl innerhalb der Zellen als auch zwischen den Zellen, bei der sie einander erklären zu wachsen und zu sterben. Und wenn Sie krank sind, ist irgendetwas schief gelaufen bei dieser Konversation. Nun ist der Trick -- leider haben wir keine einfache Möglichkeit diese zu messen, wie wir Genome messen können.

Das Problem ist also, dass beim Messen -- wenn man versucht alle Proteine zu messen, ist das ein sehr aufwändiges Verfahren. Es bedarf hunderte Schritte, und es dauert eine lange, lange Zeit. Und die es ist von Bedeutung, wieviel von dem Protein es ist. Es könnte gravierend sein, wenn ein Protein sich zu 10 Prozent ändert, es ist also nicht eine nette digitale Sache wie die DNA. Und im Grunde ist unser Problem, dass da jemand mittendrin ist in diesem sehr langen Stadium, die für einen kleinen Moment pausieren und für eine Sekunde etwas in einem Enzym hinterlassen, und plötzlich sind alle Messungen von diesem Zeitpunkt an nicht durchführbar. Und so erhalten Leute sehr inkonsistente Resultate wenn sie das auf diesem Weg machen. Leute haben viel versucht, um das hinzubekommen. Ich habe das einige Male probiert und sah das Problem und gab auf.

Ich habe immer wieder diesen Anruf dieses Onkologen bekommen namens David Agus Und Applied Minds bekommt eine Menge Anrufe von Leuten, die Hilfe brauchen bei deren Problemen und ich dachte nicht, dass dieser Anruf einer von jenen war, die ich zurückrufen sollte, und so habe ich ihn immer wieder auf die Wiedervorlage gesetzt. Und dann eines Tages, riefen John Doerr, Bill Berkmann und Al Gore an einem und dem selben Tag an, und sagten: ruf David Agus zurück. (Gelächter) Und ich so, "Okay. Zumindest ist dieser Typ gut vernetzt." (Gelächter) So begannen wir mit unserer Unterhaltung und er sagte, "Ich brauche wirklich bessere Methoden Proteine zu messen." Und ich so, "Hab ich mir angeschaut. An diesem Punkt war ich auch schon. Das wird nicht einfach." Und er meinte, "Nein, nein. Ich brauche das wirklich. Ich meine, ich sehe täglich Patienten sterben weil wir nicht wissen, was in ihnen vor sich geht. Wir müssen ein Fenster in das hinein haben." Und er führte mir einige spezielle Beispiele vor Augen, bei denen er das wirklich brauchte. Und mir wurde klar, wow, das könnte wirklich etwas verändern, wenn wir das hinbekämen. Und so sagte ich, "Na gut, lass uns das anschauen."

Applied Minds haben genug Spielgeld, sodass wir hingehen können und einfach an etwas arbeiten, ohne Unterstützung oder Erlaubnis von außerhalb. Also fingen wir an damit herumzuspielen. Und als wir das taten, merkten wir, dass dies unser grundlegendes Problem war -- dieser Schluck Kaffee -- das es Menschen waren, die diesen komplizierten Prozess ausführen, und dass, was wirklich getan werden musste, war diesen Prozess zu automatisieren, wie eine Produktionsstraße und Roboter zu bauen, die die Proteomik messen würden. Und so taten wir das. Und durch die Arbeit mit David, errichteten wir schließlich eine kleine Firma namens Applied Proteomics, die jene Roboter Produktionsstraße herstellt, die in einer sehr gleichmäßigen Art und Weise die Proteine misst. Und ich zeige Ihnen, wie diese Proteinmessung aussieht.

Im Prinzip nehmen wir einem Patienten einen Tropfen Blut ab, sortieren die Proteine aus diesem Blutstropfen nach Gewicht und Schlupf, und fügen sie zu einem Bild zusammen. Und so können wir buchstäblich aus diesem Tropfen Blut hunderttausende Merkmale gleichzeitig betrachten. Und wir können morgen einen anderen nehmen, und Sie werden sehen, dass Ihre Proteine morgen anders sein werden -- sie werden anders sein, nachdem Sie essen oder nachdem Sie schlafen. Sie erzählen uns wirklich, was hier vor sich geht. Und dieses Bild also, das für Sie wie ein Klecks aussieht, ist eigentlich das, was mich daran begeistert hat, und ich fühlte mich, als wären wir auf dem richtigen Weg. Wenn ich nun das Bild vergrößere, kann ich Ihnen zeigen, was das bedeutet. Wir sortieren die Proteine -- von links nach rechts ist das Gewicht der Fragmente, das wir erhalten. Und von oben nach unten ist wie schlüpfrig sie sind. Wir vergrößern das hier, um Ihnen einfach etwas davon zu zeigen. Und so repräsentiiert jede dieser Linien irgendein Signal, dass wir aus einem Stück von einem Protein herausbekommen haben. Und Sie können sehen wie die Linien erscheinen in diesen kleinen Gruppen von Hügel, Hügel, Hügel, Hügel, Hügel. Und das ist, weil wir das Gewicht so präzise messen, dass -- Kohlenstoff hat verschiedene Isotope, wenn es also ein zusätzliches Neutron hat, messen wir es als unterschiedliches Element. So messen wir im Grunde jedes Isotop als ein eigenes.

Und so bekommen Sie eine Vorstellung davon, wie ungemein sensibel das ist. Dieses Bild anzuschauen, ist so etwas, wie Galileo zu werden und zu den Sternen zu schauen, und das erste Mal durch ein Teleskop zu sehen, und plötzlich sagt man, "Wow, das ist viel komplizierter als wir es uns gedacht hatten." Aber wir können dieses Zeug da draußen sehen und tatsächlich Einzelheiten erkennen. Das ist also die Hanschrift, in der wir versuchen Muster zu erkennen. Und was wir also damit tun ist, wir schauen uns zum Beispiel zwei Patienten an, von denen einer auf ein Medikament angesprochen hat und der andere nicht, und fragen, "Wie unterscheiden sich die Abläufe in Ihnen?" Und nun können wir diese Messungen präzise genug machen, um zwei Patienten überlappen zu können und uns die Unterschiede anzuschauen.

Und so haben wir hier Alice in Grün und Bob in Rot, Wir überlappen sie. Das sind reale Daten. Und Sie können sehen, meistens überlappt es und ist gelb, aber es gibt einige Dinge die nur Alice hat und einige Dinge die nur Bob hat, Und wenn wir ein Muster von Dingen erhalten von denjenigen, die auf das Medikament ansprechen, sehen wir, dass sie in dem Blut einen Zustand haben, der ihnen erlaubt auf dieses Medikament anzusprechen. Wir können vielleicht nicht wissen, was dieses Protein ist, aber wir können sehen, dass es eine Markierung ist für die Ansprechbarkeit für diese Krankheit. Das ist also schon, glaube ich, enorm brauchbar auf allen Gebieten der Medizin. Aber ich denke das ist eigentlich nur der Beginn davon wie wir Krebs behandeln werden. So lassen Sie mich auf den Krebs zu sprechen kommen.

Die Sache bei Krebs ist -- als ich in die Sache hineingeriet, wusste ich wirklich nichts darüber, aber mit David Agus zu arbeiten, begann ich zu sehen, wie Krebs eigentlich behandelt wurde und ging zu Operationen wo es herausgeschnitten wurde. Und als ich das ansah, ergab es für mich keinen Sinn wie wir dem Krebs begegnen. Und um das zu verstehen, musste ich lernen, woher das kam. Wir behandeln Krebs fast so, als wäre es eine infektiöse Krankheit. Wir behandeln es als etwas das in Sie hineingekommen ist das wir töten müssen. Das ist also das große Denkmuster. Dies ist ein weiterer Fall, wo ein theoretisches Denkmuster in der Biologie tatsächlich funktionierte -- das war die bakterielle Theorie einer Krankheit. Was also Ärzte meistens trainiert werden zu tun ist diagnostizieren -- das wird in eine Kathegorie gestellt -- und eine wissenschaftlich belegten Behandlung durchzuführen für diese Diagnose. Und das funktioniert großartig für infektiöse Krankheiten. Wenn wir also Sie in die Kathegorie stellen der Syphiliserkrankten, können wir Ihnen Penicillin geben. Wir wissen, dass es funktioniert. Falls Sie Malaria haben, geben wir Ihnen Chinin, oder manche Derivate dessen. Und das ist im Grunde worauf Ärzte trainiert werden. Und es ist verwunderlich, für den Fall der infektiösen Erkrankungen -- wie gut das funktioniert. Und viele Menschen in diesem Publikum wären wahrscheinlich nicht am Leben wenn Ärzte das nicht tun würden.

Aber lassen Sie und das auf systemische Erkrankungen wie Krebs anwenden. Das Problem ist, dass es bei Krebs nichts zusätzliches gibt dass in Ihnen ist. Es sind Sie, Sie sind beschädigt. Diese Konversation in Ihnen geriet irgendwie durcheinander. Wie können wir nun diese Konversation diagnostizieren? Gerade sind wir dabei, es nach Bereichen des Körpers zu unterteilen -- nun ja, wo ist es in Erscheinung getreten -- und wir teilen Sie in verschiedene Kategorien ein -- entsprechend der Teile des Körpers. Und dann machen wir eine klinische Behandlung mit einem Medikament für Lungenkrebs und einem für Prostatakrebs und einem für Brustkrebs, und wir behandeln diese als wären sie unterschiedliche Krankheiten und diese Art, sie zu unterscheiden hatte etwas mit dem zu tun, was eigentlich schief lief. Und natürlich hat es wirklich nicht so viel mit dem zu tun, was falsch lief. Weil Krebs ein Systemversagen ist. Und in der Tat glaube ich, dass wir sogar falsch liegen, wenn wir von Krebs als eine Sache sprechen. Ich glaube das ist der große Fehler. Ich denke, Krebs sollte kein Nomen sein. Wir sollten vom Krebsen sprechen. von etwas, das wir tun, nicht von etwas, das wir haben Und diese Tumore, die sind Symptome von Krebs. Und unser Körper krebst wahrscheinlich die ganze Zeit. Aber es gibt eine Menge Systeme in unserem Körper, die das unter Kontrolle behalten.

Und um Ihnen eine Vorstellung geben zu können anhand einer Analogie von dem was ich meine, wenn wir uns Krebsen als Verb denken, stellen Sie sich vor, wir wüssten nichts über das Klempnern und die Art wie wir darüber sprächen wäre als würden wir nach Hause kommen und ein Leck in unserer Küche finden. Und wir würden sagen, "Oh, mein Haus hat Wasser." Wir würden es unterteilen -- der Klempner würde sagen, "Naja, wo ist das Wasser?" "Naja, es ist in der Küche." "Oh, Sie müssen Küchenwasser haben." Das ist das Niveau auf dem es ist. "Küchenwasser?" Naja, zuerst würden wir hineingehen und wir würden einiges aufwischen. Und dann wüssten wir, dass wenn wir Draino in der Küche verstreuen, dass das hilft. Wobei bei Wohnzimmerwasser, es besser ist, Dachpappe aufs Dach zu legen. Und es hört sich dumm an, aber as ist im Grunde, was wir tun. Und ich behaupte nicht, dass Sie nicht das Wasser in der Küche aufwischen sollen, wenn Sie Krebs haben. Aber ich sage, dass dies gar nicht das Problem ist. Das ist ein Symptom des Problems.

Wo wir wirklich ran müssen, ist der Prozess, der gerade abläuft, und zwar auf der Ebene der proteomischen Aktivitäten auf der Ebene des 'Warum sich der Körper nicht selbst heilt, wie er es normalerweise macht?' Denn normalerweise beschäftigt sich Ihr Körper ständig mit diesem Problem. Ihr Haus ist also ständig mit Lecks beschäftigt. Aber es repariert sie. Es trocknet sie aus und so weiter. Was wir also brauchen ist ein schlüssiges Modell von dem was wirklich vor sich geht. Und die Proteomik gibt uns tatsächlich die Möglichkeit, ein Modell wie dieses zu bauen.

David hat mich einladen lassen, um am National Cancer Institute eine Rede zu halten und Anna Barker war dort. Und so hielt ich diese Rede und sagte, "Warum macht ihr Leute das denn nicht?" Und Anna sagte, "Weil kein Krebsfachmann die Sache so sehen würde. Aber wir werden ein Programm entwickeln für Menschen außerhalb der Krebsforschung, um mit Ärzten zusammen zu kommen, die sich wirklich mit Krebs auskennen und um verschiedene Forschungsprogramme auzusarbeiten. So bewarben David und ich mich für dieses Programm und gründeten eine Arbeitsgruppe an der USC wo wir einige der weltbesten Onkologen haben und einige der besten Biologen der Welt, von Cold Spring Harbor, Stanford, Austin -- Ich werde jetzt nicht alle Namen und alle Orte erwähnen -- um ein Forschungsprojekt zu haben, dass fünf Jahre dauern wird, bei dem wir wirklich versuchen werden, ein Krebsmodell wie dieses zu entwickeln. Wir werden das zuerst an Mäusen machen. Und wir werden eine Menge Mäuse töten im Verlauf dieser Tätigkeit, aber sie werden für einen guten Zweck sterben. Und wir werden tatsächlich versuchen, soweit zu kommen, dass wir ein vorhersagbares Modell haben, dass wir verstehen können wann Krebs auftritt, was tatsächlich da drin passiert und welche Behandlung Krebs therapieren wird.

Zum Schluss möchte ich Ihnen eine Vorstellung davon geben, was ich für eine zukünftige Behandlung von Krebs halte. Ich glaube, dass letztlich, sobald wir eines dieser Modelle für Menschen haben, welche wir schlussendlich bekommen werden -- ich meine, unsere Gruppe wird nicht alles schaffen können -- aber schließlich werden wir ein sehr gutes Computermodell haben -- ähnlich wie ein globales Klimamodell für Wetter. Es beinhaltet eine Menge verschiedener Informationen über den laufenden Prozess in dieser proteomischen Konversation auf vielen verschiedenen Ebenen. Und so werden wir das simulieren, in diesem Modell für diesen speziellen Krebs -- und das wird es auch für ALS geben, oder jede beliebige Art von degenerativen Erkrankungen des Nervensystems Dinge wie diese -- werden wir simulieren speziell für Sie, nicht nur eine generische Person, sondern was tatsächlich in Ihnen vor sich geht.

Und speziell für Sie können wir in dieser Simulation eine Reihenfolge von Behandlungen entwerfen, und vielleicht sehr sanfte Behandlungen, sehr kleine Wirkstoffdosen. Es könnten Dinge sein wie, essen Sie heute nichts, oder geben sie dem ein wenig Chemotherapie, vielleicht ein wenig Strahlung. Natürlich werden wir manchmal operieren und so weiter. Aber wir entwickeln ein Behandlungsprogramm speziell für Sie und helfen Ihren Körper den Weg zurück in die Gesundheit zu finden -- Ihren Körper zurück zur Gesundheit zu leiten. Weil Ihr Körper die meiste Reparaturarbeit verrichten wird Wenn wir nur irgendwie die falschlaufenden Dinge abfangen. Bringen wir eine dazu äquivalente Menge an Schienen ein. Und so hat Ihr Körper viele, viele Mechanismen Krebs zu reparieren und wir müssen einfach diese zurechtmachen in der richtigen Weise und diese die Arbeit tun lassen.

Und so glaube ich dass dies der Weg sein wird, wie Krebs in Zukunft behandelt werden wird. Es wird eine Menge Arbeit benötigen, viel Forschung. Es wir viele Teams wie das unsere geben die daran arbeiten. Und ich glaube, letztlich werden wir für jeden eine abgestimmte Behandlung gegen Krebs erstellen.

Ich danke Ihnen vielmals.

(Applaus)