Eva Budinská je vystudovanou matematickou bioložkou. Následoval doktorát z onkologie, na který navázala postdoktorským studiem ve Švýcarském bioinformatickém institutu (Swiss Institute of Bioinformatics) v Lausanne, kde strávila celkem čtyři roky. Ve svém vědeckém oboru se pohybuje na pomezí analýzy dat a biologie, jejím úkolem je tedy data nejen zpracovat, ale také interpretovat.
Eva Budinská se konkrétně věnuje analýze molekulárních a obrazových dat v onkologii, a to především u nádorů tlustého střeva. Kromě toho, že se věnuje vlastnímu výzkumu, je také garantkou Biomedicínské informatiky – specializace oboru Matematická biologie a biomedicína, která před nedávnem vznikla při restrukturalizaci původního oboru Matematické biologie na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity. V rozhovoru vysvětluje, co přesně její výzkum rakoviny obnáší, kam se bude dál ubírat a proč bylo důležité jej propojit zrovna s mikrobiomem.
Na co se ve výzkumu nádorů tlustého střeva konkrétně zaměřujete?
Věnuji se analýze experimentů, které jsme nastavovali ve spolupráci s Masarykovým onkologickým ústavem. V základu se sesbíralo opravdu mnoho různých typů dat od skoro dvou set onkologických pacientů, díky čemuž se na rakovinu tlustého střeva můžeme dívat z nejrůznějších úhlů pohledu. Sledujeme, jaký mají pacienti mikrobiom ve střevě, jaké bakterie jsou přímo v nádoru nebo jak se nádor projevuje molekulárně, tedy jestli a případně jaké má genetické mutace, které geny jsou vypnuté nebo zapnuté a ve kterých oblastech nádoru. To vše se poté snažíme dát dohromady a zjistit nové poznatky, které by nám pomohly nádory lépe pochopit a zjistit, jaká léčba by byla vhodná, případně alespoň jak dlouho bude pacient žít. Usilujeme ale také o to, abychom na základě složení mikrobiomu ve stolici byli schopni určit, zda pacient rakovinu vůbec má, díky čemuž bychom jej mohli ušetřit například nepříjemné kolonoskopie, kterou se suspektní rakovina tlustého střeva obvykle potvrzuje.
Jakým způsobem se tato data pro výzkum nádoru vlastně získávají?
Pro takovýto obsáhlý výzkum je nutné nasbírat mnoho různých typů vzorků. Pacienty jsme poprosili o vzorek stolice a při chirurgickém odstranění nádorů provedli stěry z nádorů a z přilehlé zdravé tkáně.Ty pak analyzujeme sekvenačními a dalšími metodami a zjišťujeme, jaké bakterie se na nich nacházejí. Po operaci, kdy se nádor vyjme, jej zalejeme do bloku parafínu a nakrájíme na tenké řezy, které se dají na mikroskopické sklíčko. Řezy se pak nabarví a pod mikroskopem se na ně dívá patolog, aby mohl určit, zda jde vůbec o nádor, jak je pokročilý, jestli jsou tam imunitní buňky, jakého typu a podobně. Tato stejná sklíčka následně digitalizujeme s pomocí skeneru do obrazů, které analyzujeme automatizovaně s pomocí umělé inteligence. Za pomoci molekulárních technologií se pak zjišťuje, jestli jsou v nádorech přítomné mutace, případně jaké jiné molekulární procesy v nich probíhají. Vše se nakonec dá dohromady a hledáme zajímavé asociace. Například vyvíjíme metody, které by mohly nalézt v obrázku nádoru znaky svědčící o mutaci v něm, aniž by se musela potvrzovat molekulárně.
Speciální pozornost věnujete v současném výzkumu mikrobiomu. Máte už nyní nějaké poznatky o tom, jak ovlivňuje vznik rakoviny?
Zajímavé je, že na nádoru se velmi často nacházejí orální patogeny, které způsobují například záněty dásní. Existuje teorie, která tvrdí, že pokud máme střevo trochu poškozené a náš mikrobiom je nějakým způsobem v dysbalanci, tyto patogeny z úst se v něm mohou uchytit a způsobit nádor, případně již existující rakovinu zhoršit. My jsme zatím potvrdili, že se tam opravdu tyto typy bakterií nacházejí a že je jejich přítomnost spojována s vyšším stadiem nádorů a celkově horším přežitím. Stejně tak se ví, že bakterie produkují látky, které jsou schopné ovlivnit imunitní systém, a tím vlastně mohou pomáhat nádoru se před ním skrýt. Když imunitní systém rakovinu nenajde, nemůže se proti ní bránit a nastává problém. Nepředpokládáme, že bakterie toto dělají schválně, spíše jde o jakýsi vedlejší efekt, ze kterého nádor profituje.
Můžeme tedy podporou svého mikrobiomu také zabránit vzniku rakoviny?
Kéž by to bylo takto jednoduché. K rozvoji rakoviny je třeba mnoha podmínek a mikrobiom a jeho působení se uznává jen za jeden z nich. Také závisí na tom, o jakou rakovinu se jedná. Ani kolorektální karcinom není jedno onemocnění, prognóza se liší i podle toho, na které straně se nádor vyskytne. I rozložení bakterií ve střevě je různé podle toho, kde se ve střevě nacházíme. U pravostranných nádorů se spíše vyskytují patogeny z úst, zatímco levostranné nádory jsou spíše spojovány s nedostatkem komensálních, tedy pro tělo nápomocných bakterií. Víme také, že bakterie ovlivňují protinádorovou léčbu, zejména tu imunitní. My se snažíme prohloubit naše znalosti v tom, jaké bakterie se kde nalézají, jak to všechno souvisí s agresivitou nádoru a odpovědí pacientů na léčbu. Díváme se také na nádorový a bakteriální metabolismus, protože právě metabolické produkty bakterií stojí za jejich působením na své okolí.
Co k těmto známým faktům přidá současný mezinárodní projekt ONCOBIOME, který se vztahem mikrobiomu a rakoviny zabývá a ve kterém je zapojen také RECETOX přes vaši výzkumnou skupinu?
Projekt ONCOBIOME je mezinárodní výzkumná iniciativa, která se zaměřuje na propojení mikrobiomu a rakoviny. Projekt se snaží určit specifické složení střevního mikrobiomu, které může ovlivnit vznik, prognózu a odpověď na léčbu u různých typů rakoviny, jako jsou rakovina prsu, plic, tlustého střeva a melanom. Měli jsme štěstí, že se nám podařilo v něm zhodnotit a rozšířit náš předchozí projekt Střevobiom, v rámci kterého jsme spolu s Masarykovým onkologickým ústavem díky skvělému nasazení jejich odborníků nasbírali již zmíněný a jedinečně obsáhlý soubor dat. V projektu vedeme pracovní balíček zaměřený na analýzu mnoha typů dat, tedy multiomics analýzu, kterou jsem popisovala výše. Cílem je vytvořit nové diagnostické a prognostické testy, které by mohly být využity k předpovědi vzniku rakoviny, jejího průběhu a odpovědi na léčbu. Naše hypotézy jsou pak v rámci projektu zkoumány a my zjišťujeme, jak střevní mikrobiom ovlivňuje metabolismus hostitele, imunitní reakce a procesy vedoucí k rakovině. Cílem je najít nové možnosti prevence a léčby rakoviny pomocí probiotik a prebiotik. Asi nejdůležitější je, že ONCOBIOME směřuje k praktickým aplikacím v klinické onkologii.
Oproti předchozímu výzkumu nyní v projektu například používáme preciznější metodu, které umožní přesněji určit druh bakterií přítomných ve střevě i v nádoru. Je však nutné počítat s tím, že i přes použití nejmodernějších technologií nám stále může něco uniknout. Využitá metoda sekvenace, kdy zkoumanou DNA rozčleníme do menších kousků, které pak postupně čteme, je vlastně taková skládačka puzzlí. Navíc sekvenátor, který ji provádí, má jen určitou kapacitu, tím pádem některá data mohou zapadnout. Stejně jako když hodí rybář síť do jezera, je větší pravděpodobnost, že vytáhne spíš větší a více zastoupené ryby než vzácnější druhy.
Vraťme se ještě k mikrobiomu. Jak moc on samotný vznik rakoviny střeva ovlivňuje?
To se nedá jednoznačně určit, vždy se jedná spíše o směs faktorů, která je u každého pacienta jiná. Vznik nádoru tedy ovlivňuje spousta věcí, mikrobiom není nejdůležitější, ale rozhodně je důležitý. To, co je třeba zkoumat, je komplex těchto vlivů. V dalším Evropském projektu DISCERN, kterého se RECETOX účastní, zkoumáme spolu s výzkumnou skupinou paní docentky Petry Bořilové Linhartové například vztah mezi mutacemi, které mají nádory kolorekta a pankreasu, konkrétními bakteriemi, které v těchto nádorech identifikujeme a tím, kde pacienti žijí, a jakým toxickým látkám jsou vystaveni. V projektu excelentního výzkumu SALVAGE se zase zaměřujeme více na zkoumání interakcí mezi nádorem a hostitelem a na důležitostí nádorového mikroprostředí. Doufáme také, že nám vyjde projekt, ve kterém bychom chtěli více zkoumat vliv probiotik na pacienta a vedlejší účinky chemoterapie.
Stále trochu tápu, proč to byl tedy zrovna mikrobiom, kterému jste se rozhodli věnovat ve výzkumu největší pozornost?
Protože jsem měla pocit, že to dává smysl, že to je další dílek toho nádorového puzzle, který nám chybí. Rakovina kolorekta je velmi různorodá, na každého pacienta funguje jiná léčba a liší se i rychlost jejího vývoje. Již v průběhu mého výzkumu ve Švýcarsku jsem našla zajímavé vztahy mezi celou řadou molekulárních procesů, které v kolorektálním karcinomu probíhají, agresivitou nádorů a přežitím pacientů. Tato data ukazovala na vliv imunitního profilu a také na profil morfologický, tedy na to, jak takový nádor vypadá a jak vypadají jeho buňky. Proto přibyla automatická analýza obrazů nádorů, ale pořád to nestačilo. Za desetiletí výzkumů v této oblasti dokáží molekulární data v personalizovaném výzkumu napomoct pouze částečně. Stále se snažíme hledat odpovědi na to, jak rakovinu léčit lépe, jak to udělat, aby pacienti neměli vedlejší účinky a aby neumírali. Bez toho, aniž bychom pochopili, jak nemoc vzniká a dál funguje, toho ale nedosáhneme.
A teď přichází na scénu mikrobiom. Je to téma, o kterém teď slyšíme všude. Mikrobiom nyní dokážeme studovat ve velkém měřítku mnohem lépe, než bylo dříve možné. Nové přístupy umožnily kouknout se do střeva a objevit i bakterie, které nejsou běžné kultivovatelné v laboratoři, protože by na vzduchu umřely. Přidat mikrobiom do výzkumu je logické, protože s imunitním systémem, který je v léčbě nádorů klíčový, hodně interaguje. Dle mého názoru jej musíme zkoumat, protože bez toho se neposuneme dál.
Proč je zrovna imunitní systém klíčem léčby?
Při léčbě máte na výběr z různých strategií. Jednou z nich je právě imunoterapie. Jedná se o druh léčby, při kterém natrénujeme vlastní buňky tak, aby nádor rozeznaly. Nádor je jako mafie, schovává se a jeho centrum můžeme pouze hrubě odhadnout. Pokud chceme rakovinu zničit, můžeme ho vybombardovat chemoterapií, to je první strategie, ale tím zabijeme také spoustu zdravých buněk a přijdeme o civilisty. Navíc nezničíme všechny, protože mají kryty, jsou to odolní nepřátelé. Druhá možnost je dělat to cíleně, natrénovat vlastní speciální policii, která se infiltruje mezi civilisty a mafiána s falešným ID rozezná. Jenomže taková bakterie může právě odvádět pozornost těchto speciálních jednotek. Bakterie ale známe a víme, jak je můžeme zničit nebo naopak přidat jako probiotika. Když zjistíme, které bakterie dělají problémy, nebo které naopak pomáhají a imunitní buňky upozorňují, usnadníme tím i celý proces léčby. Doufáme, že výsledkem zmíněného projektu ONCOBIOME bude vytvoření právě takové strategie. První výsledky ukazují, že se to daří, proto mě to tak baví. Vidím, že se někam posouváme.
Co podle vás ve výzkumu rakoviny představuje největší překážku?
Problém je hlavně to, že u člověka nebudeme nikdy přesně vědět vše, co bychom potřebovali, protože lidi nejsou laboratorní myši. Nelze například sledovat, kam až rakovina zajde, pokud ji nebudeme léčit. Nemůžeme testovat, jaký bude mít na vývoj vliv, pokud přidám tu nebo onu bakterii. Navíc je těžké zjistit, co je opravdu zdravý mikrobiom. Abychom potvrdili, že někdo je opravdu zdravý a nemá rakovinu kolorekta, musel by dobrovolně podstoupit kolonoskopii. A to žádný člověk neudělá. Takže určitá mezera v tom, co o rakovině víme, tu bude existovat vždycky.
Autorka: Sabina Vojtěchová
Zdroj: RECETOX
- Autor článku: ne
- Zdroj: RECETOX
