Was geht in deinem Magen-Darm-Trakt vor? Nun, wir haben eine allgemeine Vorstellung, aber es mehren sich die Beweise dafür, dass der Darm und die dort lebenden Mikroben eine wichtige Rolle bei einer Vielzahl von Gesundheitsproblemen spielen. Persephone ist ein Biotech-Startup das – mit Hilfe von 15 Millionen Dollar und a viel of Poop – baut eine Bibliothek des menschlichen Mikrobioms auf und stellt eine Best-of-Liste hilfreicher Lebensformen zusammen, die alles tun könnten, von der Erleichterung der Verdauung bis zur Bekämpfung schwerer Krankheiten.
Die Demokratisierung einst exklusiver und teurer Werkzeuge wie der schnellen genetischen Sequenzierung hat eine neue Generation von Biotech-Unternehmen und therapeutischen Ansätzen hervorgebracht. In diesem Fall wird genauer untersucht, wie sich das Mikrobiom eines jeden Menschen – die oft einzigartige Gruppe von Mikroorganismen, die in und auf unserem Körper leben und verschiedene Aufgaben zum gegenseitigen Nutzen erfüllen – unterscheidet und was diese Unterschiede für unsere Gesundheit bedeuten.
Die Mitbegründerin Stephanie Culler kam aus der genetischen Forschung bei Genomatica, wo sie an der Herstellung von Chemikalien arbeiteten, die normalerweise aus Erdöl gewonnen werden, indem Bakterien modifiziert wurden, um sie durch Fermentation herzustellen.
„Es erforderte 5 Jahre Gentechnik, aber es funktionierte – es erlaubte uns, eine Blaupause zu erstellen, wie man ein Bakterium manipuliert“, sagte sie. „Jetzt machen wir etwas Ähnliches mit den gleichen Tools. Aber früher haben wir eine einzelne Mikrobe kartiert, und jetzt machen wir es mit mehreren Mikroben und erstellen eine präzise Karte des gesamten Darmbioms.“
Es fehle an grundlegendem Verständnis auf diesem Gebiet, erklärte sie. Trotz Beweisen dafür, dass es an vielen Prozessen beteiligt ist, gab es in der Vergangenheit nicht genügend Daten, um Fragen zu beantworten, wie das Mikrobiom den Krankheitsverlauf, die Wirksamkeit von Therapeutika, die Entwicklung des Immunsystems und sogar Dinge wie Allergien beeinflusst. Ein Grund dafür ist die Schwierigkeit, genügend Rohmaterial für die Forschung zu sammeln.
Persephones All-in-One-Poop-Kit.
Das Unternehmen hat maschinelle Lernmodelle auf große Datensätze trainiert, die es selbst durch die mühsame Sammlung von Stuhlproben von einer großen Anzahl von gesunden und an verschiedenen Krankheiten leidenden Menschen zusammengestellt hat.
„Es ist nicht einfach, Kotproben zu geben – es gibt ein Stigma“, erklärte Culler. „Also haben wir uns darauf konzentriert, wie man es einfach macht. Die anfänglichen Mittel haben wir über Y Combinator erhalten [one of our favorites in 2018] haben uns eingerichtet, um diese Infrastruktur zu entwickeln, um große Mengen an Patientendaten zu erhalten.“
Die Mikroben in den Proben wurden isoliert, sequenziert und katalogisiert, dann wurden diese Daten mit vielen anderen Gesundheitsdaten kombiniert – Bluttests, Verhalten, Medikamente und so weiter. Maschinelles Lernen ist eine effiziente Methode, um diese Art von verrauschten Datensätzen zu sortieren, und es identifizierte sowohl Muster, die es wert sind, untersucht zu werden, als auch das, was Culler „Superhelden“ unter den Mikroben nannte.
Beispielsweise kann ein bestimmter Stamm oder funktionelle Typ eines Bakteriums in den Jahren vor der Diagnose von Darmkrebs im Darm absterben. Wieso den? Niemand weiß es, aber du nicht haben zu wissen, dass diese Art von Früherkennung Leben retten kann. Und was wäre, wenn seine Präsenz wiederhergestellt werden könnte? Das könnte sehr wohl einen positiven therapeutischen oder präventiven Effekt haben.
„Sie und ich haben vielleicht unterschiedliche Stämme derselben Bakterien, aber es gibt einen Konsenssatz guter Funktionen, die Sie wollen“, sagte Culler. „Aber dann könnten sie in Krankheitsstudien völlig fehlen oder sie haben andere, beängstigende Stämme.“
Bildnachweis: Persephone-Biom
„Wenn wir älter werden, ändert sich unsere Ernährung, wir werden krank, wir nehmen Antibiotika … und das Mikrobiom beginnt zu verschwinden“, fuhr sie fort. „Wir versuchen, alle richtigen Mikroben zusammenzufassen: eine Einheitsgröße, die auf unsere Daten trainiert ist, ein Konsenssatz von Organismen, die jeder braucht – eine Superpille, die eine neue Kategorie von Probiotika darstellt.“
Es ist jedoch etwas komplizierter, führte Culler aus. Unterschiedliche Altersgruppen und Bedingungen würden wahrscheinlich unterschiedliche Bedürfnisse haben, obwohl ein Superhelden-Set wahrscheinlich für jeden hilfreich (und sicherlich nicht schädlich) wäre.
Sie fragen sich vielleicht, wie sich diese von den bereits erhältlichen probiotischen Pillen und Getränken unterscheiden. Nun, die können für einige hilfreich sein, aber die Wahrheit ist, dass sie nicht wirklich unsere lokale Mikrofauna sind.
„Vieles von dem, was wir auf dem Markt haben, sind Legacy-Stämme, die vor über 100 Jahren entdeckt wurden, viele davon aus Produkten auf Milchbasis – diese sind keine tatsächlichen Mitglieder des Darmmikrobioms. Wir haben 150 Produkte analysiert und es gab nur 29 Stämme, die sich mit einem gesunden Mikrobiom überschnitten“, sagte Culler. (Und keine Superhelden.)
Vergleichen Sie das mit den Tausenden von Kandidaten, die sie identifiziert haben, die alle direkt von Menschen bezogen werden, und das erst kürzlich, so dass sie unter anderem eine moderne Ernährung widerspiegeln. Anstelle eines Lebewesens, das jemand vor einem Jahrhundert in Milch gefunden hat, könnten Sie das Beste der Rasse von echten Menschen haben.
Für Persephone gibt es zwei große Wege nach vorne, die das Unternehmen beide im nächsten Jahr verwirklichen möchte. Die einfachere der beiden ist die probiotische Ergänzung, die nur getestet und von der FDA als „allgemein als sicher anerkannt“ befunden werden muss. Dies ist die gleiche Bezeichnung, die jedes andere Nahrungsergänzungsmittel erhält, bei dem allgemeine gesundheitliche Vorteile vorgeschlagen werden, aber keine therapeutischen Behauptungen aufgestellt werden, z. B. dass es etwas heilt.
Diese Nahrungsergänzungsmittel würden zunächst für die pädiatrische Verwendung bestimmt sein, da immer mehr Säuglinge aufgrund von Dingen wie Kaiserschnitten, Antibiotika und Säuglingsnahrung mit unvollständigen Darmmikrobiomen geboren werden. So hilfreich diese Dinge auch sind, sie scheinen zum Nachteil des Darms zu wirken – was unter anderem möglicherweise zur enormen Zunahme von Allergien beiträgt. Ein lagerstabiler flüssiger probiotischer Zusatzstoff könnte eine Standardzutat für die Babytasche jedes neuen Elternteils sein.
Ein Mitarbeiter von Persephone arbeitet im Labor des Unternehmens.
Weitere Tests des Darmbioms von Säuglingen sind erforderlich, und Persephone wird eine große neue Partnerschaft im Bereich der Säuglingsgesundheit und eine neue landesweite Studie ankündigen, um dies sehr bald einzuleiten. Glücklicherweise „ist das Sammeln von Babykot super einfach“, sagte Culler. Wenn überhaupt, haben Eltern zu viele Proben.
Das Unternehmen würde im Laufe der Zeit auf ältere Altersgruppen und Erwachsene ausweiten und gleichzeitig spezifische Anwendungen wie die Linderung von IBS, Entzündungen und anderen Problemen untersuchen, die diese Mikroben beeinflussen könnten.
Der andere Weg nach vorn, den Persephone parallel verfolgt, setzt Mikroben therapeutisch in der Krebsbehandlung ein, wo es die Theorie gibt, dass sie die Wirkung von Immuntherapeutika verstärken könnten. Dies ist die Art von Dingen, die eine ernsthaftere FDA-Zulassung durch klinische Studien erfordern.
„In den nächsten anderthalb Jahren wollen wir in der Klinik sein; Wir werden 2024 definitiv bei Lungenkrebs dabei sein“, sagte Culler und bezog sich dabei auf einen Teil einer Zusammenarbeit mit Johnson & Johnson. „Über die Onkologie hinaus interessieren wir uns sehr für die Darm-Hirn-Achse; diese Superbugs [i.e. the superhero microbes, not viruses] sind wichtig für jede Krankheit.“
Es gibt auch eine neue Zusammenarbeit mit Ginkgo Bioworks über neue synthetische Biotechnologie und ARGONAUT, eine groß angelegte Studie der Darm-Immun-Achse, die nach Biomarkern für die Erkennung und Behandlung von Krebs sucht. Viel auf dem Teller des Unternehmens, also seien Sie nicht überrascht, wenn Sie sehen, dass Persephone-gestützte Studien mit einiger Häufigkeit erscheinen.
Der Fortschritt zog diese 15-Millionen-Dollar-Startrunde an, die von First Bight Ventures und Propel Bio Partners gemeinsam geleitet wurde, mit Beteiligung von Y Combinator, Fifty Years, Susa Ventures, dem BrightEdge Fund der American Cancer Society, Pioneer Fund und ZhenFund.