Sa 20 godina, Randolf Nesi se čudio zašto starimo.

Nije mogao da shvati zašto prirodna selekcija nije u potpunosti eliminisala starenje.

Proveo je mesece i mesece smišljajući teorije koje bi to objasnile, ali nije uspeo da reši zagonetku.

A opet, ova dokona aktivnost njegovog ljubopitljivog mozga posejala je seme za čitav jedan novi način razmišljanja o medicini.

Nekoliko godina kasnije, prijatelji iz lokalnog prirodnjačkog muzeja uputili su Nesija na teoriju da je starenje naprosto nuspojava evolutivnog pritiska koji je izabrao neke gene u odnosu na neke druge.

Ako se ovo stanje manifestuje tek pošto organizam prođe reproduktivni vrhunac, onda nema selektivnog pritiska da se spreči njegovo prenošenje.

Kao lekar, Nesi je shvatio da, iako razume kako bi ove sile mogle da oblikuju vrstu, ne zna kako prirodna selekcija radi unutar ljudskog tela.

„Naučio sam samo jednu polovinu biologije. Niko nikada nije govorio o važnosti evolucijske biologije u medicini.

„Odmah sam počeo da se pitam da li ima sličnih objašnjenja za gene koji izazivaju bolesti“, kaže Nesi.

On je sada osnivač evolucijske medicine, ponekad poznate i kao darvinovska medicina, relativno nove discipline koja primenjuje evolucijsku teoriju na pitanja o ljudskom zdravlju i bolestima.

Dok se većina savremenih medicinskih istraživanja usredsređuje na fizičke i molekularne uzroke bolesti, evolucijska medicina pokušava da shvati zašto smo se uopšte razvili tako da budemo podložni tim stanjima i kako možemo da iskoristimo evoluciju da bismo se borili protiv njih.

„Ono sa čim se borimo ovde je čitava nova osnovna nauka koja se nije primenjivala na medicinu“, kaže Nesi.

Ogroman je poduhvat potpuno preokrenuti ono što mislimo da je ljudsko telo i kako ono funkcioniše.

Ipak, sve veći broj naučnika pokušava da primeni evolucijsko razmišljanje na unapređenje medicine.

Njihov rad već počinje da menja naše razumevanje kako nastaju kanceri i autoimune bolesti.

On takođe otkriva nove strategije za borbu protiv pogubnih problema zdravstva kao što su antimikrobna otpornost.

„Bio sam zadivljen što se pojavilo toliko mnogo praktičnih primena toliko brzo“, kaže Nesi.

Lekovi, hemoterapija — Čak i najjači lekovi za hemoterapiju efektni su samo ograničen vremenski period pre nego što počne da se stiče otpornost na njih

Kanceri su sami za sebe demonstracija evolucijskog procesa u malom.

Oni su grozdovi ćelija koji se neprestano nadmeću i sarađuju među sobom na načine koji pomažu da tumor raste i razvija se.

Jedna skorašnja studija istakla je skoro „beskrajnu“ sposobnost raka da se razvija i opstaje.

Terapijom lekova, na primer, uvodi se novi selektivni pritisak koji iskorenjuje ćelije najranjivije na lečenje.

One koje su manje ranjive ili čak imune na posledice lečenja prežive kako bi prenosile sopstvene genetske osobine na ćelije koje ih slede.

Zbog toga čak i krajnje uspešne terapije protiv kancera prestaju da funkcionišu kod mnogih pacijenata – ćelije kancera razviju otpornost na lečenje i potom nekontrolisano razmnože vlastitu populaciju.

„Može čak da se kaže da je to najverovatniji uzrok smrti kod većine pacijenata“, objašnjava Robert Gejtenbi, kodirektor Centra za evolucijsku terapiju pri Mofitovom centru za rak, na Floridi, u Sjedinjenim Američkim Državama.

Kroz prizmu evolucijskog mišljenja, Gejtenbijeva laboratorija razvija dve različite strategije za borbu protiv kancera: adaptivnu i terapiju izumiranja.

Adaptivna terapija želi da kontroliše širenje tumora umesto da ga potpuno eliminiše.

Dogma poslednjih 50 godina u lečenju kancera bila je da se primenjuje isti lek, ili kombinacija lekova, u ciklusima, sve dok ne dođe do očiglednih dokaza o napretku tumora (kad počne nekontrolisano da raste) ili viška toksičnosti, kaže Gejtenbi – što se obično dešava dugo posle postignute maksimalne reakcije.

To je „uzaludno“, kaže on, budući da je većina preostalih ćelija otporna na lek i nastavljanjem sa istom terapijom onkolog im pruža priliku da se razmnožavaju tako da njihova populacija postane veća i raznovrsnija.

Njegova teorija adaptivne terapije, za razliku od toga, želi da modifikuje doziranje lekova radi prilagođenijeg pristupa, dajući samo dovoljno lekova da se obori tumor, održavajući ga što manjim, bez potpune eliminacije senzitivne populacije.

A potom se terapija prekida.

To omogućava ćelijama osetljivim na lečenje da nastave da se bore za prostor u okviru tumora, sprečavajući druge ćelije otporne na lek da dominiraju zbog svoje adaptivne prednosti.

„Budući da ne možemo da kontrolišemo ćelije tumora koje su otporne na terapiju, moramo da regrutujemo ćelije osetljive na lečenja da to rade umesto nas“, kaže Gejtenbi, koji ovu ideju razvija otkako ju je prvi put objavio 1991. godine.

„Možete da nastavite da ga lečite u ciklusima i nastavljate da ga obarate i dozvoljavate mu da raste, da ga ponovo oborite, pa da mu ponovo dozvolite da raste“, dodaje.

Želja je, kaže on, da doktori mogu da ga održavaju u životu dug vremenski period, tokom čije otprilike polovine vremena pacijenti ne moraju da se nose sa nuspojavama povezanim sa lečenjem.

Njegova istraživačka grupa, koja je verovatno najviše postigla na ovom polju, već je pokazala da ova tehnika funkcioniše u malom probnom ispitivanju koje je uključivalo pacijente sa rakom prostate.

Pacijenti podvrgnuti adaptivnoj terapiji dobijali su polovinu normalne doze leka za hemoterapiju tokom trajanja ispitivanja, provevši 46 odsto vremena ne uzimajući ništa.

Vreme od početka terapije do trenutka kad je kancer prestao da reaguje na lečenje bilo je 19 meseci duže u grupi koja je primala ovu adaptivnu terapiju u poređenju sa onima koji su bili podvrnuti standardnom toku hemoterapije.

Pacijenti koji su dobijali adaptivnu terapiju imali su stopu preživljavanja 2,26 godine duže od onih sa standardnim lečenjem.

„Pošto su ovi pacijenti dobijali otprilike polovinu lekova koje bi inače dobijali, troškovi njihove terapiju takođe su bili na godišnjem nivou 66.000 evra manji po pacijentu“, kaže Gejtenbi.

Pogledajte kako bakterija mutira i postaje otporna u realnom vremenu

Otpor na antibiotik: Pogledajte kako bakterija mutira i postaje otporna u realnom vremenu

U terapiji izumiranja, Gejtenbi želi da ode korak dalje i iskoristi ono što znamo o razlozima za izumiranje životinja da bi razvio terapije lečenja koje izazivaju izumiranje populacije kancera.

Ideja je da se ne čeka da tumor ponovo izraste pošto lekari primene prvobitnu terapiju, već da se tumor napadne potpuno drugačijom terapijom pre nego što stigne da se oporavi – iznenadivši ćelije tumora brzim ciklusom drugačijeg leka na vrhuncu njegove reakcije na prvi tretman.

Do sada je, međutim, objavljen samo matematički model za istraživanje ove ideje, iako je Gejtenbijev tim predložio klinička ispitivanja uz pomoć terapije izumiranja protiv raka gušterače i raka dojke.

Ono što zapravo svakoga najviše brine jeste i dalje kako će ovakvo istraživanje poći dalje od kliničkih ispitivanja, ako bude bilo uspešno, do prihvatanja u stvarnom svetu, prema Majklu E. Hohbergu, istraživačkom direktoru u Nacionalnom centru za naučna istraživanja na Univerzitetu u Monpelijeu, u Francuskoj.

„Glavno parče slagalice jeste pretvaranje ovoga u medicinu.

„Šta je njegova stvarna upotreba, što se tiče njegove korisnosti“, kaže Hohberg.

Možda je evolucijska medicina zaista naučna perspektiva koja ima najviše šanse da se izbori sa krupnim pitanjima kao što su ova, prema Hohbergovim rečima, ali lekari i dalje moraju da leče pacijente svakodnevno radeći sa rešenjima koja poznaju, sa oprobanim najboljim praksama i vrlo malo prostora za hipoteze.

„Oni imaju dužnost da ‘najpre ne čine zlo'“, kaže on, a u ovom trenutku, ti nalazi su još suviše preliminarni.

„Mislim da je to neka vrsta prećutne najveće kritike svega ovoga“, kaže Hohberg.

„Da li će ovo ikada zaista ugledati svetlost dana?“

Tumor, lekovi — Tumori su zapravo zajednice ćelija koje se nadmeću i sarađuju među sobom

Evolucijska medicina se primenjuje i u potrazi za rešenjem jednog od najbrže rastućeg problema savremenog sveta: antibakterijske rezistencije.

I dok je savremena medicina izradila moćne antibiotike da bi uništila štetne bakterije koje zaražavaju ljude i izazivaju bolesti, njihova rasprostranjena upotreba nenamerno je navela bakterije da se razviju kroz prirodnu selekciju rezistencije na ove lekove.

Procenjuje se da su antimikrobne rezistentne bakterije ubile više ljudi nego HIV/sida ili malarija 2019. godine, odnevši više od 1,2 miliona života.

Trenutno se lekari bore protiv bolesti koje izazivaju antimikrobno-rezistentne bakterije prebacujući se na druge lekove u nadi da će zaobići bakterijsku odbranu od ovih lekova.

Ali ova praksa rizikuje da nastavi ciklus rezistencije umesto da ga zaustavi.

Bakterije se razvijaju tako da su sve više i više genetski otporne na lekove.

One stiču rezistenciju na čitav dijapazon načina: od zamene genetskog materijala do akumulacije nasumičnih mutacija.

Kao posledica toga, evolutivni naučnici testiraju različite pristupe kako bi zaustavili te puteve.

„Ako želimo da rešimo problem, moramo da razumemo evoluciju i onda da se bacimo na slabe tačke“, kaže Endrju Rid, direktor Hakovog instituta za životne nauke na Državnom univerzitetu Pen.

Ridov tim radi na „anti-antibiotskim lekovima“ kako bi pomogao kontrolisanje širenja antimikrobne rezistencije na mestima na kojima lekovi mogu da donesu više štete nego koristi.

U bolnicama, antimikrobna rezistencija se obično dešava zato što neki od jakih antibiotika koje pacijenti dobijaju intravenozno.

Oko pet do deset odsto njih, prema Ridu uspevaju da se probiju do pacijentovog digestivnog trakta.

Tamo se oni sreću sa najširom zajednicom mikroba, izazivajući štetne promene u balansu te zajednice i ostavljajući neke od njih koji su stekli rezistenciju na antibiotike.

To se dešava u slučaju bolesti kao što je klostridija, kod koje bakterija napada pacijenta pošto je lečen antibioticima od nečeg drugog.

Kad bi pacijenti mogli da uzimaju anti-antibiotike koji anuliraju efekte lekova jednom kad stignu u creva, smanjila bi se verovatnoća da bakterije tamo razviju otpornost.

Lekovi za deaktivaciju sami po sebi ne rade ništa, u kliničkom smislu, već samo sprečavaju da lek bude aktivan u crevima.

„Ono što mi se dopada kod ovog pristupa je što nije važan mehanizam otpornosti i nije važno da li ima otpornosti.

„Nije važno da li je i kako postignut, on samo zaustavlja silu koja pojačava rezistenciju u populaciji“, kaže Rid.

Pogledajte i ovaj video

Poslednjih godina superbakterije su razvile otpornost prema antibioticima

Njegova laboratorija je već pokazala da ovaj mehanizam radi dobro kod miševa u sprečavanju širenje superbakterije enterokoke posle lečenja antibiotikom.

Drugi istraživači uspeli su da pokažu da neka jedinjenja, kao na uglju zasnovani adsorbent ili enzim po imenu ribaksamaza, može da pomogne u sprečavanju širenja klostridije kod miševa preko iste tehnike.

Ali ovo je generalno rešenje koje ne blokira otpornost kad se sretnu bakterije i lekovi.

Jedan razlog zašto je tako teško izboriti se sa bakterijskom rezistencijom jeste taj da se ona prosto ne dešava tipičnim slučajnim evolutivnim putem – kad nasumična mutacija učini neke bakterije jačim i sposobnijim da pruže otpor lekovima.

To se dešava i zbog horizontalnog transfera gena, gde prstenovi DNK zvani plazmidi mogu da se prenesu direktno sa jedne bakterije na drugu.

Otkriveno je da se ovo dešava i u okviru iste vrste bakterije ali i između vrsta.

Ovaj proces omogućuje mutacijama koje dovode do rezistencije na lekove da se šire mnogo brže.

Istraživačka grupa En Fervel sa Univerziteta u Geteborgu, u Švedskoj, pokušava da uspori jedan od mehanizama koji bakterije koriste za prenošenje DNK horizontalno, poznat kao „konjugacija“.

To je neka vrsta bakterijskog seksa, tokom kog ćelije dolaze u direktan kontakt, često putem cevi između njih.

„Znam da ne možemo da ih pobedimo.

„Ali naša ideja je da umesto da antibiotik bude koristan 20 godina, možda postane koristan 40 ili 50 godina“, kaže Fervel, viša predavačica molekularne biologije.

Ona proučava velike količine mikroba da bi otkrila koji tačno parovi bakterijske vrste mogu da se mešaju i uparuju preko konjugacije.

Ona istražuje i da li postoje konkretni uslovi životne sredine kao što su pesticidi ili kontaminacija teškim metalima, a koji olakšavaju ili otežavaju konjugaciju tih bakterija.

Njeno istraživanje je već pokazalo da bi ešerihija koli, česta bakterija koja može da izazove trovanje hranom i širok dijapazon drugih infekcija, mogla biti blokirana za konjugaciju ako dođe u kontakt sa bakrom, koji smanjuje njenu sposobnost konjugacije skoro 100 puta.

Na sličan način, jedno ranije istraživanje sugeriše da određena klasa sintetičkih masnih kiselina može da spreči konjugaciju, baš kao i etarsko ulje žalfije.

Studije su pokazale ista anti-konjugaciona svojstva u benzil izotiocijanatu, antibakterijskom jedinjenju koje može da se pronađe u biljkama iz porodice slačice i nekim hemikalijama iz prirode zvanim tanzavaične kiseline.

„Otkrivanje koji molekuli ometaju konjugaciju moglo bi da pomogne da se izrade efikasni ‘anti-konjugacioni lekovi’, ali istraživanje je ovde još uvek preliminarno, i još uvek ima mnogo drugih načina na koji DNK može da se deli između bakterija na koji ovaj pristup neće uticati“, priznaje Fervel.

Bakterije su neverovatno spretne, kaže ona.

„Mislim da neće postojati samo jedno rešenje, već mnogo različitih pristupa“, dodaje.

Antibiotici, otpornost — Prekidanje transfera gena između bakterija preko konjugacije moglo bi da pomogne u borbi protiv širenja rezistencije na antibiotike

I dok su polja istraživanja kancera i bakterijske rezistencije najnaprednija u evolucijskoj medicini, ima još uvek mnogo toga da se uradi.

Kritičari tvrde da uprkos boljem razumevanju teorije evolucijske medicine, nije jasno do koje mere ova nova tehnologija može da se iskoristi u praktičnom smislu.

„Problem je, po mom mišljenju, neobuzdani entuzijazam povodom svega ovoga“, kaže Hohberg, koji je takođe nedavno napisao komentar o evolutivnoj medicini za časopis Frontiers.

„Retko viđam razgovore koji se zaista usredsređuju na ovo što se tiče problema logistike, profita i tako dalje, kad je u pitanju prebacivanje iz univerzitetskih katedri na klinike“, kaže on, dodajući da je to potpuno druga vrsta Pandorine kutije.

Plus, ima i intelektualnih trvenja.

I dok su darvinovski akademici možda preuzbuđeni, krajnji korisnici ovih novih teorija obično su mnogo skeptičniji.

Evolucijska medicina sama ne može da izleči nikoga.

Samo je okvir za razmišljanje o problemima u medicini.

„Medicinom se bave ljudi koji obično nisu obučeni ni za šta što ima veze sa evolucijskom biologijom“, kaže Bernard Krespi, evolucijski biolog sa Univerziteta Sajmon Frejzer koji je takođe nedavno pisao o ograničenjima evolucijske medicine.

„Glavni izazov je kako premostiti jaz između akademika, obuke lekara i mentalnog sklopa lekara u kontekstu čitavog medicinskog establišmenta velikih farmaceutskih kompanija“, dodaje.

Gejtenbi veruje da će pristupi adaptivne terapije za kancer, na primer, zahtevati promenu načina na koji razmišljamo o tim bolestima – konkretno, odustajanje od većine ratne terminologije kao što su „bitka“ i „borba“ za „uništavanje“ kancera i razmišljanje o upravljanju umesto toga.

Biće potrebno mnogo ubeđivanja, kaže Gejtenbi.

Kako će evolucijska medicina pronaći način da sarađuje sa farmaceutskim industrijom takođe je pod velikim znakom pitanja.

Ali Nesi, čovek koji je sve ovo pokrenuo, kaže da evolucijska medicina još uvek ima snagu da pruži nova pitanja i nove odgovore o bolestima.

„Primetićete da sam ostrašćen oko ovoga jer je sve to smešno. Veliki je jaz između evolucijske biologije i medicine, a zapravo šteti ljudskom zdravlju.

„Proces je spor, ali nauka na kraju uvek pobeđuje“, kaže Nesi.

Pogledajte i ovu priču