Danny Hillis: Înţelegerea cancerului prin proteomică

Recunosc că sunt un pic emoţionat, deoarece urmează să spun câteva lucruri radicale, despre cum ar trebui să abordăm diferit cancerul, unei audiențe formate din multe persoane, care ştiu mai multe despre cancer decât mine. Dar recunosc ca nu sunt chiar atât de neliniştit precum ar trebui, deoarece sunt foarte sigur că am dreptate în acest caz. (Râsete) De fapt, aceasta va fi modalitatea prin care vom trata cancerul în viitor. Pentru a discuta despre cancer, va trebui totuşi să -- permiteţi-mi să ajung la slide-ul acesta mare. În primul rând, voi încerca să vă ofer o altă perspectivă asupra genomicii. Doresc să o prezint din perspectiva unei imagini de ansamblu a tuturor celorlalte lucruri care se întâmplă -- şi apoi să discutăm despre ceea ce nu aţi auzit atât de multe, adică proteomica. Explicând toate aceste lucruri, voi pregăti terenul pentru ceea ce eu cred că este o idee diferită despre cum am putea trata cancerul.

Aşadar voi începe cu genomica. Este un subiect fierbinte. Este domeniul din care învăţăm cele mai multe lucruri. Aceasta este marea frontiera. Dar are limitările sale. Şi anume, probabil că toţi aţi auzit analogia conform căreia genomul este harta corpului uman. Dacă ar fi corect, ar fi perfect, dar nu este. Este doar o listă a părţilor din corpul uman. Această hartă nu ne arată conexiunile, ce cauzează ce şi aşa mai departe. Deci dacă aş putea face o analogie, să spunem că am încerca să arătăm diferenţa dintre un restaurant bun, un restaurant sănătos si un restaurant prost şi tot ce am avea la îndemână este lista ingredientelor pe care le au în cămară. Şi ar putea fi aşa, dacă te duci într-un restaurant franţuzesc şi uitându-te pe listă, ai afla că au doar margarină şi că nu au unt, atunci ai putea spune, "Aha, ştiu ce nu e bine la ei. Îi pot face sănătoşi." Şi probabil mai sunt situaţii de acest gen. Cu siguranţă că am putea observa diferenţa dintre un restaurant chinezesc şi unul franţuzesc prin ceea ce au în cămară. Aşadar lista ingredientelor ne indică ceva anume, şi uneori ne indică chiar ce nu este bine. Dacă deţin tone de sare, am putea bănui că folosesc prea multă sare, sau ceva asemănător. Dar este o abordare limitată, deoarece pentru a afla exact dacă un restaurant este sănătos, trebuie să guşti mâncarea şi să investighezi ce se întâmplă în bucătărie, ai nevoie de produsul care conţine toate acele ingrediente.

În concluzie, dacă mă uit la o persoană sau dacă mă uit la genomul ei, este acelaşi lucru. Partea din genom pe care o putem citi este lista ingredientelor. Şi astfel, într-adevăr sunt cazuri în care putem identifica ingredientele care sunt dăunătoare. Fibroza cistică este un exemplu de boală pentru care ştim ingredientul dăunător şi putem efectiv să facem o corespondenţă directă dintre ingredient şi boală. Dar în majoritatea cazurilor, chiar trebuie să afli ce se întâmplă în bucătărie, deoarece, în general, persoanele bolnave au fost cândva sănătoase -- ele au acelaşi genom. Deci genomul indică mult mai multe despre predispoziţie. Astfel, ce se poate evidenţia este diferenţa dintre o persoana asiatică şi una europeană, doar prin compararea listei de ingrediente. Dar, totuşi, în cele mai multe situaţii nu poţi să-ţi dai seama de diferenţa dintre o persoana sănătoasă şi una bolnavă -- cu excepţia unor cazuri speciale.

Aşadar de ce se face atâta caz despre genetică? Ei bine, în primul rând, deoarece îl putem citi, ceea ce este fantastic. Este foarte util în anumite circumstanţe. De asemenea, reprezintă şi un triumf teoretic al biologiei. Este singura teorie pe care biologii chiar au nimerit-o corect. Fundamentează teoria lui Darwin şi a lui Mendel şi aşa mai departe. Şi astfel este singurul lucru pentru care au construit o teorie. Mendel a avut ideea de genă, dar la nivel abstract. Şi Darwin a construit o întreagă teorie care depindea de existenţa ei. Apoi Watson şi Crick au cercetat şi chiar au găsit una. Aşa se întâmplă mereu în fizică. Previzionezi o gaură neagră, te uiţi prin telescop şi iat-o, exact cum ai spus. Dar, aceste lucruri se întâmplă rar în biologie. Aşadar acest mare triumf -- este atât de important -- aproape că este o experienţă religioasă în biologie. Teoria evoluţiei a lui Darwin este chiar nucleul teoriei.

Alt motiv pentru care este foarte populară se datorează faptului că poate fi măsurată, este digitală. De fapt, mulţumită lui Kary Mullis, îţi poţi măsura practic genomul în bucătăria ta cu câteva ingrediente în plus. De exemplu, prin măsurarea genomului, am învăţat foarte multe despre înrudirea cu alte animale datorită genoamelor asemnănătoare, sau cum suntem înrudiţi între noi -- arborele genealogic, sau copacul vieţii. Există o cantitate mare de informaţii despre genetică doar prin compararea similitudinilor genetice. Acum, bineînţeles, ca aplicaţie în medicină, este foarte util deoarece este acelaşi tip de informaţie pe care doctorul o extrage din istoricul medical al familiei tale -- doar că probabil genomul tău ştie mai multe despre istoricul tău medical decât tine. Aşadar prin citirea genomului, putem afla mult mai multe despre familia ta decât probabil ştii tu. Putem descoperi lucruri, pe care probabil tu le-ai fi putut afla doar privind cu atenţie la rudele tale, dar care pot fi surprinzătoare. Am aplicat metoda 23andMe (23şiEu) şi am fost uimit să descopăr că sunt gras şi chel. (Râsete) Dar uneori poţi afla mult mai multe lucruri utile despre asta.

Dar, în general, ceea ce trebuie să ştii ca să afli dacă eşti bolnav nu este predispoziţia ta, ci de fapt ceea ce se întâmplă în corpul tău chiar acum. Pentru asta, ceea ce trebuie făcut, este să priveşti lucrurile pe care genele le produc şi ce se întâmplă dincolo de genetică. Şi asta înseamnă proteomica. Aşa cum genomul îmbină studiul tuturor genelor, proteomica studiază toate proteinele. Proteinele sunt toate chestiile mici din corpul tău care poartă semnalele între celule -- de fapt maşinile care operează. Acolo este toată acţiunea. De fapt, corpul uman este o conversaţie continuă atât în interiorul celulelor cât şi între celule, ele spunându-şi una alteia să crească şi să moară. Atunci când eşti bolnav, ceva nu merge bine în conversaţia asta. Şi şmecheria este -- din păcate, nu avem o metodă simplă de măsurare a acestora, la fel cum facem în cazul genomului.

Aşadar, problema este măsurarea -- dacă încercăm să măsurăm toate proteinele, vom avea parte un proces elaborat. Necesită sute de paşi, şi durează foarte, foarte mult. Şi contează cantitatea de proteină. Poate fi foarte semnificativ faptul că o proteină s-a modificat cu 10% deci nu este un lucru digital precum ADN-ul. De fapt, problema noastră este că cineva aflat la mijlocul acestui proces foarte lung, se poate opri pentru un simplu moment şi să lase ceva într-o enzimă, doar pentru o secundă şi instantaneu toate măsurătorile făcute ulterior nu mai merg. În acest fel, se obţin rezultate foarte inconsistente când este aplicată aceasta metodă. Oamenii au încercat din răsputeri să facă asta. Până şi eu am încercat de câteva ori şi lovindu-mă de această problemă am ajuns să renunţ.

Pe mine mă tot suna un oncologist pe nume David Agus. La Applied Minds primim foarte multe apeluri de la persoane care doresc sprijin pentru problemele lor şi nu mă gândisem ca acesta era un apel de returnat, aşa că tot îl puneam pe lista de aşteptare. Dar într-o zi am primit un telefon de la John Doerr, Bill Berkman şi Al Gore, toate în aceeaşi zi şi toţi îmi spuneau să îl sun pe David Agus. (Râsete) Şi eu am spus, "În regulă. Acest tip cel puţin are resurse." (Râsete) Şi am început să discutăm, iar el a spus, "Chiar am nevoie de o modalitate prin care să măsor proteinele." Eu am fost ceva de genul, "Ca să vezi. Eu deja am făcut asta. Nu va fi uşor." Iar a spus,"Nu, nu. Chiar am nevoie de aşa ceva. Adică, văd pacienţi murind în fiecare zi deoarece nu ştim ce se întâmplă în corpul lor. Trebuie să avem o fereastră prin care să privim înăuntru." Şi m-a purtat prin câteva exemple clare când ar fi avut nevoie de această metodă. Şi am realizat, wow, chiar ar putea conta cu adevărat, dacă am putea să o facem. Şi atunci am spus, "Ei bine, hai să încercăm."

Applied Minds dispune de bani suficienţi pe care putem conta şi avem posibilitatea să lucrăm la ceva fără să primim fonduri de la altcineva, sau să cerem permisiunea sau ceva de genul. Aşa că ne-am apucat să cercetăm în direcţia asta. Şi pe măsură ce o făceam, ne-am dat seama că era o problemă de bază -- de la o înghițitură de cafea -- că oamenii realizează acest proces complicat și ceea ce trebuie făcut cu adevărat este automatizarea acestui proces, similar unei linii de asamblare și construirea unor roboți ce vor măsura proteomica. Și așa am făcut. Lucrând cu David, am înfiinţat o companie mică denumită Applied Proteomics (Proteomică Aplicată), care produce această linie de asamblare robotizată, care, într-un mod foarte concret, măsoară proteinele. Și am să vă arăt cum arată măsurarea proteinelor.

De fapt, ceea ce facem este să luăm o picătură de sânge de la un pacient și sortăm proteinele din această picătură de sânge conform greutăţii, cât de alunecoase sunt și le aranjăm ca în imaginea afișată. Astfel, ne putem uita în acelaşi timp, la propriu, la sute de mii de caracteristici existente în acea picătură de sânge. Și putem preleva una diferită mâine, și vei observa că proteinele de mâine sunt diferite -- vor fi diferite după ce mănânci sau după ce dormi. Ele chiar ne spun cu adevărat ce se întâmplă acolo. Această imagine, care arată ca o mare mâzgăleală, este de fapt lucrul care m-a încântat de-a dreptul și m-a făcut să simt că ne aflăm pe drumul cel bun. Dacă măresc imaginea, vă pot arăta exact ce semnifică. Am sortat proteinele -- de la stânga la dreapta este greutatea fragmentelor obținute. Și de sus în jos vedem cât de alunecoase sunt. Mărim aici pentru a vă putea arăta o mică parte din ea. Și fiecare dintre aceste linii reprezintă un anumit semnal pe care îl primim de la o parte din proteină. Și puteți observa cum apar liniile în aceste grupuri mici de pete. Și asta pentru că măsurăm greutatea atât de precis încât -- carbonul are diferiți izotopi, iar dacă ar avea un neutron in plus, l-am măsura drept o altă substanță chimică. De fapt, măsurăm fiecare izotop ca fiind unul diferit.

Așadar, vă puteți da seama cât de extrem de sensibil este. Privind această imagine este ca și cum am fi Galileo privind stelele prin telescop, pentru prima dată și deodată am spune, ”Wow, este mult mai complicat decât am crezut că este.” Dar noi, de fapt, putem vedea substanța și chiar componentele sale. Aceasta este semnătura din care încercăm să extragem un model. Ce am face cu acesta este, de exemplu, să analizăm doi pacienți, unul care răspunde la un medicament și altul care nu răspunde la medicament, și întrebăm, ”Ce este diferit în corpul celor doi?” Noi putem face măsurătorile suficient de precis încât să suprapunem rezultatele a doi pacienți și să căutam diferențele.

Aici o avem pe Alice, cu verde, şi pe Bob, cu roșu. Le suprapunem. Acestea sunt date reale. După cum observați, în mare parte se suprapun și avem culoarea galben, dar sunt niște aspecte pe care doar Alice le prezintă și altele pe care le are doar Bob. Dacă am găsi un model al aspectelor pe care le au respondenții la medicament, am vedea că în sânge ei au condția care le permite să răspundă la acel medicament. S-ar putea să nu știm care este proteina aceasta, dar putem observa că este un indicator pentru răspunsul la maladie. Cred că acest lucru, este deja extrem de util în toate tipurile de medicină. Dar cred că este de fapt doar începutul modului în care vom trata cancerul. Acum permiteţi-mi să trec la cancer.

Treaba cu cancerul -- când m-am apucat de asta, chiar nu știam nimic despre el, dar lucrând cu David Agus, am început să ma uit la cum este de fapt tratat și am fost în săli de operație, unde era îndepărtat chirurgical. Și pe măsură ce priveam, pentru mine nu avea sens modul în care abordăm cancerul. Așadar pentru a avea un sens, a trebuit să învăț de ce procedăm așa. Tratăm cancerul ca pe orice boală infecțioasă. Îl tratăm ca pe ceva care ar fi intrat în noi și pe care trebuie să îl omorâm. Aceasta este marea lecţie. Acesta este un alt caz în care o paradigmă teoretică din biologie chiar funcționează -- teoria microbilor ca sursă a bolilor. În general, ceea ce doctorii sunt instruiți să facă este să diagnosticheze -- adică să te pună într-o categorie -- și să îți aplice un tratament dovedit științific pentru acel diagnostic. Și asta merge de minune pentru bolile infecțioase. Cu alte cuvinte, dacă te punem în categoria sifilisului, îți dăm penicilină. Știm că funcționează. Dacă ai malarie, îți dăm chinină, sau un derivat al acesteia. Așa sunt instruiți doctorii să facă. Și este miraculos în cazul bolilor infecțioase -- cât de bine funcționează. Multe persoane din audiență probabil nu ar fi în viață dacă doctorii nu ar fi făcut asta.

Să aplicăm această practică la bolile de sistem, precum cancerul. Problema este că, la cancer, nu este altceva în corpul tău. Tu ești, tu ești defect. Conversația din interiorul tău s-a defectat într-un fel. Cum diagnosticăm acea conversație? Ei bine, acum le clasificăm pe părți ale corpului -- adică acolo unde au apărut prima dată -- și te punem în categorii diferite în funcție de partea corpului. Apoi facem un test clinic pentru un medicament împotriva cancerului la plamâni și unul pentru cancerul la prostată și unul pentru cancerul la sân, apoi le tratăm pe acestea ca și cum ar fi boli separate și acest mod de a le clasifica are, de fapt, legătură cu ceea ce nu funcționează. Bineînțeles, nu prea are multă legătură cu ceea ce nu funcționează bine. Deoarece cancerul este o defecțiune a sistemului. De fapt, cred că greșim chiar şi atunci când vorbim despre cancer ca despre un lucru. Cred că este o mare greșeală. Cancer nu ar trebui să fie un substantiv. Ar trebui să discutăm despre cancerizare ca despre un lucru pe care îl facem, nu ca despre un lucru pe care îl avem. Astfel, aceste tumori, sunt simptomele cancerului. Corpul tău probabil cancerizează tot timpul. Dar că există multe sisteme în corpul tău care îl țin sub control.

Pentru a vă oferi o idee despre analogia pe care o fac gândindu-ne la cancerizare ca un verb, imaginați-vă că nu știm absolut nimic despre instalații și modul în care discutăm despre ele, când ajungem acasă și găsim o scurgere în bucătărie şi spunem, ”Ah, casa mea are apă.” Clasificăm problema -- instalatorul ar spune ”E bine, unde este apa?” ”Păi, este în bucătărie.” ”Ah, atunci aveți apă de bucătărie.” Cam la acest nivel vorbim. ”Apă de bucătărie? Ei bine, înainte de orice, mergem acolo și ștergem toată apa. Apoi știm că dacă stropim cu Draino prin bucătărie, ne va ajuta. Când vine vorba despre apa din sufragerie, este mai bine sa gudronăm acoperișul.” Şi sună prostește, dar asta este de fapt ceea ce facem. Nu spun că nu trebuie curățată apa dacă ai cancer. Dar spun că nu aceasta este problema cu adevărat; ci doar simptomul problemei.

Trebuie, în realitate, să ajungem la procesul care se desfășoară și care are loc la nivelul acțiunii proteonomice, care are loc la nivelul la care întrebăm de ce corpul nu se mai vindecă singur aşa cum face în mod normal? Deoarece, în mod normal, organismul tău se confruntă cu această problemă tot timpul. Așa cum casa se confruntă cu scurgeri tot timpul. Dar le repară. Le drenează și tot așa. În concluzie, ceea ce este necesar este să avem un model cauzal a ceea ce se întâmplă în realitate. Proteomica ne oferă de fapt abilitatea de a construi un model ca acesta.

David mi-a obţinut o invitaţie ca să susțin o prelegere la Institutul Național al Cancerului şi Anna Barker era acolo. Am susținut această prelegere și am întrebat, ”De ce nu faceți așa?” Anna a răspuns, ”Deoarece nimeni din domeniul cancerului nu ar privi lucrurile din aceasta perspectiva. Dar ce urmează să facem, este să creem un program pentru persoanele din afara domeniului cancerului, care să facă echipă cu doctorii care cunosc multe despre cancer și să lucreze în diferite programe de cercetare.” Aşa că împreună cu David am aplicat pentru acest program și am creat un consorțiu la USC (University of Southern California), unde avem câţiva dintre cei mai buni oncologiști din lume și o parte din cei mai buni biologi din lume, de la Cold Spring Harbor, Stanford, Austin -- nu voi trece în revistă toate numele instituțiilor -- pentru un proiect de cercetare, care va dura cinci ani, în cadrul căruia vom încerca să construim un model pentru cancer în acest mod. Pentru început vom face teste pe șoareci. Vom omorî foarte mulți șoareci în procesul de cercetare, dar vor muri pentru cauză bună. Astfel, încercăm să ajungem în punctul în care vom obține un model predictiv pe baza căruia putem înțelege când apare cancerul, ce se întâmplă acolo și ce tratament este necesar pentru vindecare.

În final, voi încheia prezentându-vă o imagine a ceea ce cred eu că va fi tratamentul cancerului în viitor. Cred că într-un final, odată ce avem aceste modele pentru oameni, pe care le vom obţine într-un final -- adică, grupul nostru nu va ajunge până acolo -- dar într-un final vom avea un model computerizat foarte bun -- ceva similar cu modelul climei globale pentru vreme. Conține foarte multe informații diferite despre procesul care are loc în această conversație proteomică la multe scale diferite. Vom simula în acel model pentru cancerul tău specific -- la fel şi pentru scleroză amiotrofică laterală sau orice altă maladie neurodegenerativă a sistemului, boli similare -- vom simula doar pentru tine, în mod specific, nu doar pentru o persoană generică, ci doar pentru ce se întâmplă în interiorul tău.

În această simulare, ceea ce putem face este să proiectăm specific pentru tine o secvență de tratamente, care ar putea fi tratamente blânde, cu cantități foarte mici de medicamente. Ar putea fi ceva de genul, nu mânca în ziua respectivă, sau să le facem o mică chimioterapie, sau poate o mică iradiere. Bineînțeles, că vom face operaţii uneori și așa mai departe. Dar, proiectarea unui program de tratamente specifice ție și oferind ajutor corpului tău să revină la starea de sănătate -- îți vei ghida corpul să redevină sănătos. Deoarece, corpul tău va face mare parte din munca de reparație proprie, dacă îl sprijinim să îndrepte ceea ce este greșit. Ceva similar cu atelele. Corpul uman dispune de foarte multe mecanisme pentru tratarea cancerului, iar noi trebuie doar să le sprijinim corect și să le punem la treabă.

Cred că aceasta va fi metoda prin care cancerul va fi tratat în viitor. Va necesita foarte multă muncă, multă cercetare. Vor fi multe echipe la fel ca a noastră, care vor lucra la asta. Dar, într-un final, cred că vom proiecta pentru toată lumea un tratament personalizat pentru cancer.

Vă mulțumesc foarte mult.

(Aplauze)